实现精准数据传输及实时监控的低成本智能表计方案

发布时间：2024-12-27 阅读量：3517 来源: 我爱方案网作者: bebop

水表、燃气表、热量表和电表是家家户户几乎在用的计量器具，也是国家重点管理的计量器具。这些计量器具我们可以统称为表计。传统机械表计抄表工作量大、感知参量单一、参数不易设置，不满足智慧变电站安全可控、灵活高效、智能友好的需求，因此提出数字化远传表计技术路线。

智能表计通过应用数字化技术，能够实现更加精准的数据分析和实时监控，从而优化资源配置提高运维效率。因此，具备自我监测和诊断功能的新一代智能表计设备将取得广泛应用。

举个例子，智慧型水表利用通讯网络的广域覆盖，有效解决了水务企业传统上需要多种技术组合也难以实现水表计量数据准确、实时、海量、快速上传的问题；协助解决了水表密集或分散安装位置条件复杂等网络覆盖问题。

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

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。主控芯片为CIU32L061N8PA安全MCU，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。主控芯片为华大电子CIU32L061，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

智能电表在不同场所的应用

一、工业生产领域

在工业生产领域，许多大型设备如电动机、变压器等都需要使用三相电源。为了能够准确地测量这些设备的能耗，确保生产的正常运行，三相电表就成为必不可少的工具。同时，通过三相电表，企业可以对能耗进行有效管理，提高生产效率，降低成本。

二、商业建筑

商业建筑中的中央空调、电梯、照明系统等往往使用三相电源。为了能够准确地计算能耗，分摊电费，三相电表也是必不可少的。此外，通过三相电表，商业建筑可以对电力使用进行实时监控，实现能源的优化配置。

三、居家应用

虽然家庭通常使用单相电源，但在某些情况下，家庭也可能需要使用三相电表。例如，当家庭中安装了大功率电器，如三相空调、热水器等，或者家庭接入了三相电网，这时就需要使用三相电表来准确计量电能的使用。

四、智能电网

智能电网是未来电力系统的发展方向之一，三相导轨式电表也是智能电网的重要组成部分之一。在智能电网中，需要对电力系统的状态进行实时监测和分析，以便更好地控制电力系统的运行。三相导轨式电表可以实时测量电力系统中的电流、电压等参数，并将数据传输至智能电网管理系统，为智能电网的运行提供重要支持。

五、能源管理

能源管理是三相导轨式电表的另一个应用场景。在能源管理中，需要对能源的使用情况进行监测和分析，以便更好地控制能源的使用和降低能源的消耗。三相导轨式电表可以对电能的使用情况进行实时监测，并将数据传输至能源管理系统，为能源管理提供数据支持。

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