AIOT之智能表计实战方案解析

发布时间：2024-04-19 阅读量：1273 来源: 我爱方案网作者: bebop

摘要：在AIOT技术迅猛发展的背景下，智能水电表的数据分析和人工智能技术的应用将进一步提升智能水电表的功能和效能。MCU作为智能表计系统中的主控单元，全行业对其品质和性能的要求极高——

超低功耗，具有灵活的功耗管理方式，以智能化协调整机维持在最低功耗；

高集成度，具备丰富的功能组件和接口资源，以减少外围器件，同时兼顾性价比；

安全可靠，因智能表计安装和使用场景限制，维护替换成本较高，所以产品安全性和可靠性尤为重要。

AIoT是下一代ICT产业发展的制高点和经济增长的驱动力。在水、气、电、热表计中，智能化产品覆盖率已经超越传统表计。据仪表网数据，我国四大表计产品智能化水平差异较大，其中，智能电表的渗透率最高，超过90%；智能燃气表渗透率约 50%，仍有一半市场被传统膜式燃气表所占据；智能水表下游水务公司客户分散，当前渗透率较低，约30%；智能热量表市场主要集中于黑龙江、吉林、辽宁等北方15个供暖地区，季节性明显，渗透率也较低。

与传统表计相比，智能表计可以实现远程抄表和自动抄表，大大减少了人力资源的浪费。其次，智能表计具备数据实时上传功能，用户可以通过手机、电脑等设备随时随地查询用电、用水、用气等信息。此外，智能水电表还可以与其他智能家居设备进行联动，实现更加智能化的用水、用气、用电管理。

基于智能表计的场景要求，主控芯片的超低功耗是必须的。华大电子超低功耗系列安全MCU基于ARM Cortex-M0+内核，最高频率可达48MHz，具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特点。内部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多种定时器、LPUART、多个 USART/I2C/SPI等丰富的外设资源，广泛应用于智能表计领域。以下分享一些华大电子MCU在智能表计行业已量产的案例及其技术实现方式，以作参考。

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华大电子CIU32L061N8PA智能燃气表方案

该方案采用CIU32L061N8PA安全MCU为主控芯片，芯片最高主频可达48MHz，内置128K Flash，可实现大量数据的存储和高速处理。方案使用纽扣电池作为备用电源，在VBAT模式下维持RTC走时与备份寄存器可确保10年使用寿命。LCD显示屏使用MCU内部电荷泵供电，即使在恶劣供电条件下也可保证LCD的显示效果。

方案特点：

1.支持超声波、霍尔、光电等传感器进行流量计量

2.NB-IOT通信，可实现远程抄表、充值

3.采用电池供电，待机功耗低于10μA

4.支持阀门异常状态检测功能，确保用气安全。

华大电子CIU32L041智能水表解决方案

智能水表解决方案主控芯片为华大电子CIU32L041，基于Arm内核，最高频率可达48MHz。该产品具有超低功耗、高集成度、高可靠性、高安全的特点。内部集成LCD、ADC、VREFBUF、低功耗COMP、多种定时器、多个USART/I2C/SPI 等丰富的外设资源，支持SM4 安全加密算法。

方案特点

支持霍尔、无磁、光电直读和超声波四种流量计量方式，其中超声波传感器可通过LPUART唤醒MCU，波特率可达9600bps

整机待机，维持LCD显示，工作电流平均可低至10uA

NB-IOT通讯，可实现远程抄表、充值

低功耗模式下实时监测电池电量，低电量自动关阀

VBAT模式下RTC走时与备份寄存器保持，可采用纽扣电池供电，省去小锂电池用作备用电源的成本

华大电子CIU32L061三相电表应用方案

方案采用华大电子CIU32L061为主控芯片，最高频率可达 48MHz，支持独立的备份电源供电，内部集成 LCD、ADC、DAC、内部参考电压源 VREFBUF、超低功耗比较器、 LPUART、多个 USART/I2C/SPI、RTC、多种定时器等丰富的外设资源；方案具有分时计费和分阶梯计费、电压、电流、功率测量等功能，信息采用LCD显示方式，支持RS485通信、红外通信。

方案优势：

RTC内置温度传感器，可提供完整的温度补偿方案

支持VBAT模式，功耗低

IRTIM可产生红外控制信号

应用场景：

智能表计、便携医疗、智能门锁、其他电池供电的低功耗场景

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