智慧型儀表的市場(chǎng)正隨著社會(huì)的發(fā)展不斷的演進(jìn)，而M-Bus能加快智慧型儀表的應(yīng)用普及，推進(jìn)智慧型儀表的發(fā)展，所以隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)M-Bus將是大勢(shì)所趨。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus將推進(jìn)智慧型儀表市場(chǎng)發(fā)展。因應(yīng)智慧能源發(fā)展趨勢(shì)，半導(dǎo)體業(yè)者已積極投入M-Bus相關(guān)晶片、軟體堆疊及模組布局，如推出整合超低功耗MCU與能sub-GHz無(wú)線(xiàn)IC的單晶片方案，可望加速智慧型儀表應(yīng)用普及。

　　隨著無(wú)線(xiàn)感測(cè)器網(wǎng)路、智慧型儀表、居家自動(dòng)化裝置和穿戴式電子產(chǎn)品暴增，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)這個(gè)名詞也備受矚目。物聯(lián)網(wǎng)橫跨了智慧電表和市區(qū)照明等長(zhǎng)程戶(hù)外網(wǎng)路，以及可聯(lián)網(wǎng)住家、住宅保全系統(tǒng)和能源管理的短程室內(nèi)網(wǎng)路。

　　物聯(lián)網(wǎng)的連結(jié)
　　
　　無(wú)線(xiàn)連結(jié)和標(biāo)準(zhǔn)型軟體協(xié)定為物聯(lián)網(wǎng)提供了至關(guān)重要的使能技術(shù)(Enabling Technology)，有個(gè)不錯(cuò)的例子是智慧型儀表系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)連結(jié)。近年來(lái)所出現(xiàn)對(duì)智慧型儀表zui有用的無(wú)線(xiàn)協(xié)定之一就是無(wú)線(xiàn)M-Bus(Meter-Bus)，它被廣泛運(yùn)用在歐洲各地的儀表應(yīng)用中。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus探析
　　
　　M-Bus是以歐洲智慧型儀表通訊的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。這種連結(jié)可以是有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)，該標(biāo)準(zhǔn)則是在規(guī)范智慧型儀表和資料搜集器之間的通訊鏈結(jié)(圖1)。該標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)用在暖氣費(fèi)用分配器和臨時(shí)或靜態(tài)的遠(yuǎn)端抄表裝置上。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus是M-Bus標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)版，存在了超過(guò)10年，并持續(xù)在歐洲各地的多項(xiàng)布建中成長(zhǎng)。以sub-GHz頻段(169MHz、434MHz和868MHz)為基礎(chǔ)，無(wú)線(xiàn)M-Bus采用的是簡(jiǎn)單的星形網(wǎng)路組態(tài)，協(xié)定則是針對(duì)智慧型儀表裝置的需求來(lái)優(yōu)化；相較于高頻率(如2.4GHz)，sub-GHz頻率能發(fā)揮較好的傳送特性。長(zhǎng)程傳送可以使無(wú)線(xiàn)電波送達(dá)難以觸及的無(wú)線(xiàn)地點(diǎn)，像是安裝在地下的設(shè)備，或是在多道墻面和障礙物背后的儀表。

　　IP定址和網(wǎng)狀網(wǎng)路并未被規(guī)范在該標(biāo)準(zhǔn)中，雖然儀表可個(gè)別定址，并且/或許能支援中繼或路由某些模式的訊息。較低的資料速率和小封包尺寸可支援以小型軟體堆疊來(lái)施作的低功耗、長(zhǎng)程解決方案；低功耗對(duì)水表和瓦斯表至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兪强侩姵貋?lái)帶動(dòng)，并須要穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)10年以上。

　　該標(biāo)準(zhǔn)所要求的頻率、調(diào)變(以FSK為基礎(chǔ))和頻寬，使它在譜頻上比通行的譜頻型協(xié)定要來(lái)得有效率。底層技術(shù)可向多家供應(yīng)商取得，而且*是標(biāo)準(zhǔn)型，所以它在市場(chǎng)上是非常具競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案，并有利于消費(fèi)者。這些因素加起來(lái)，無(wú)線(xiàn)M-Bus在歐洲便成了具成本效益的智慧型儀表連結(jié)解決方案。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus儀表解決方案實(shí)作
　　
　　從半導(dǎo)體元件、軟體堆疊到模組，無(wú)線(xiàn)M-Bus儀表解決方案有多個(gè)現(xiàn)成的選項(xiàng)。能無(wú)線(xiàn)M-Bus解決方案*的核心元件包括低耗能微控制器(MCU)、可以卸載主處理器的能sub-GHz收發(fā)器，以及提供彈性來(lái)支援各種無(wú)線(xiàn)連結(jié)要求的模組堆疊架構(gòu)。在設(shè)計(jì)和組構(gòu)儀表系統(tǒng)時(shí)，還必須要有全套的開(kāi)發(fā)工具。

　　關(guān)于無(wú)線(xiàn)M-Bus堆疊和OSI模式的高階比較，并突顯出堆疊所要求的層次較少；依照模式和裝置類(lèi)型，堆疊大小可實(shí)作在小于32KB的Flash中。在Flash和RAM的要求降低下，這等于減少了微控制器解決方案的成本。應(yīng)用層是由使用者來(lái)界定，或許也會(huì)采用OMS、DSMR、DLMS/COSEM或其他任何自訂的應(yīng)用層。開(kāi)放的硬體抽象層(HAL)能為周邊裝置從事低階的硬體組構(gòu)，像是GPIO或UART的鮑率。這種模組架構(gòu)能以zui大的彈性來(lái)支援各式各樣有共同堆疊版本的裝置。例如芯科就為無(wú)線(xiàn)M-Bus應(yīng)用提供了全套的平臺(tái)解決方案，其中包含由Stackforce公司所開(kāi)發(fā)的優(yōu)化軟體堆疊，以運(yùn)用在芯科基于ARMCortex-M0 、M3和M4核心為基礎(chǔ)的EFM32微控制器上，以及EZRadioPRO的sub-GHz無(wú)線(xiàn)收發(fā)器上。高度整合、體積小巧的EZR32無(wú)線(xiàn)微控制器平臺(tái)把無(wú)線(xiàn)堆疊、微控制器和收發(fā)器結(jié)合為單一晶片解決方案，很適合空間有限的無(wú)線(xiàn)型設(shè)計(jì)。

　　微控制器和無(wú)線(xiàn)電很重要的是，要能支援各種低功耗模式，像是休眠和待機(jī)，并能快速蘇醒來(lái)處理送抵的封包，這對(duì)使用電池供電的儀表尤其重要。另一個(gè)硬體考量則是對(duì)周邊裝置的支援，以及能自主運(yùn)作而延長(zhǎng)電池壽命的感測(cè)器介面。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus關(guān)于智能電網(wǎng)的應(yīng)用

　　智能電網(wǎng)方案的關(guān)鍵組成部分是智能儀表——具有自動(dòng)抄表(AMR)功能的電表、煤氣表和水表。它引入了本地儀表與公用事業(yè)公司之間的雙向通信概念。使用這項(xiàng)技術(shù)，能源供應(yīng)商一方面能夠向能源消費(fèi)者發(fā)送消費(fèi)者賬單，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。

　　具有通信功能的智能計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠使用實(shí)時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)來(lái)分析每一個(gè)消費(fèi)者的能源消耗模型和峰值能源需求。公用事業(yè)公司和消費(fèi)者都能利用這些信息。公用事業(yè)公司可提供動(dòng)態(tài)變化的高峰時(shí)段和非高峰時(shí)段費(fèi)率。消費(fèi)者可安排在非高峰時(shí)段運(yùn)行較重的負(fù)載，從而受益于較低的費(fèi)率。公用事業(yè)公司受益于沒(méi)必要運(yùn)行僅在高峰時(shí)段產(chǎn)生電能的發(fā)電廠，因而提高了系統(tǒng)效率。此外，自動(dòng)數(shù)據(jù)收集減少了公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商的本地抄表工作，以及人為錯(cuò)誤。

　　智能儀表和能源供應(yīng)商之間存在各種不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦B接方式。智能儀表能通過(guò)射頻(RF)或電力線(xiàn)通信(PLC)，與本地?cái)?shù)據(jù)集中器交換數(shù)據(jù)，而本地?cái)?shù)據(jù)集中器通過(guò)GPRS與公用事業(yè)公司實(shí)時(shí)通信。對(duì)于AMR的實(shí)施，有各種標(biāo)準(zhǔn)可供選擇。

　　無(wú)線(xiàn)M-Bus將為大勢(shì)所趨

　　隨著高度整合、超低功耗的平臺(tái)以及具成本效益的價(jià)位變得越發(fā)廣泛，智慧型儀表的市場(chǎng)正迅速演進(jìn)，世界各國(guó)都訂立了時(shí)程，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的智慧型儀表在不久后的將來(lái)就會(huì)上路。歐洲可望大量布建無(wú)線(xiàn)M-Bus，有很多區(qū)域也已在實(shí)地試行。

　　超低功耗的微控制器和能的sub-GHz無(wú)線(xiàn)IC，加上支援多種協(xié)定的彈性架構(gòu)，將發(fā)揮帶頭作用，使智慧、連結(jié)與節(jié)能的儀表應(yīng)用能為消費(fèi)者和公用事業(yè)單位節(jié)省寶貴的天然資源。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。