智慧型儀表的市場正隨著社會的發(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，無線M-Bus將是大勢所趨。

　　無線M-Bus將推進(jìn)智慧型儀表市場發(fā)展。因應(yīng)智慧能源發(fā)展趨勢，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無線IC的單晶片方案，可望加速智慧型儀表應(yīng)用普及。

　　隨著無線感測器網(wǎng)路、智慧型儀表、居家自動化裝置和穿戴式電子產(chǎn)品暴增，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)這個名詞也備受矚目。物聯(lián)網(wǎng)橫跨了智慧電表和市區(qū)照明等長程戶外網(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)
　　
　　無線連結(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)，有個不錯的例子是智慧型儀表系統(tǒng)的無線連結(jié)。近年來所出現(xiàn)對智慧型儀表zui有用的無線協(xié)定之一就是無線M-Bus(Meter-Bus)，它被廣泛運(yùn)用在歐洲各地的儀表應(yīng)用中。

　　無線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)可以是有線或無線，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)用分配器和臨時或靜態(tài)的遠(yuǎn)端抄表裝置上。

　　無線M-Bus是M-Bus標(biāo)準(zhǔn)的無線版，存在了超過10年，并持續(xù)在歐洲各地的多項布建中成長。以sub-GHz頻段(169MHz、434MHz和868MHz)為基礎(chǔ)，無線M-Bus采用的是簡單的星形網(wǎng)路組態(tài)，協(xié)定則是針對智慧型儀表裝置的需求來優(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。長程傳送可以使無線電波送達(dá)難以觸及的無線地點，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施作的低功耗、長程解決方案；低功耗對水表和瓦斯表至關(guān)重要，因為它們是靠電池來帶動，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，所以它在市場上是非常具競爭力的解決方案，并有利于消費(fèi)者。這些因素加起來，無線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。

　　無線M-Bus儀表解決方案實作
　　
　　從半導(dǎo)體元件、軟體堆疊到模組，無線M-Bus儀表解決方案有多個現(xiàn)成的選項。能無線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，以及提供彈性來支援各種無線連結(jié)要求的模組堆疊架構(gòu)。在設(shè)計和組構(gòu)儀表系統(tǒng)時，還必須要有全套的開發(fā)工具。

　　關(guān)于無線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；依照模式和裝置類型，堆疊大小可實作在小于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)用層是由使用者來界定，或許也會采用OMS、DSMR、DLMS/COSEM或其他任何自訂的應(yīng)用層。開放的硬體抽象層(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大的彈性來支援各式各樣有共同堆疊版本的裝置。例如芯科就為無線M-Bus應(yīng)用提供了全套的平臺解決方案，其中包含由Stackforce公司所開發(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無線收發(fā)器上。高度整合、體積小巧的EZR32無線微控制器平臺把無線堆疊、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線型設(shè)計。

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

　　無線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量系統(tǒng)的優(yōu)點之一是能夠使用實時計量數(shù)據(jù)來分析每一個消費(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)公司可提供動態(tài)變化的高峰時段和非高峰時段費(fèi)率。消費(fèi)者可安排在非高峰時段運(yùn)行較重的負(fù)載，從而受益于較低的費(fèi)率。公用事業(yè)公司受益于沒必要運(yùn)行僅在高峰時段產(chǎn)生電能的發(fā)電廠，因而提高了系統(tǒng)效率。此外，自動數(shù)據(jù)收集減少了公用事業(yè)運(yùn)營商的本地抄表工作，以及人為錯誤。

　　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。智能儀表能通過射頻(RF)或電力線通信(PLC)，與本地數(shù)據(jù)集中器交換數(shù)據(jù)，而本地數(shù)據(jù)集中器通過GPRS與公用事業(yè)公司實時通信。對于AMR的實施，有各種標(biāo)準(zhǔn)可供選擇。

　　無線M-Bus將為大勢所趨

　　隨著高度整合、超低功耗的平臺以及具成本效益的價位變得越發(fā)廣泛，智慧型儀表的市場正迅速演進(jìn)，世界各國都訂立了時程，數(shù)以百萬計的智慧型儀表在不久后的將來就會上路。歐洲可望大量布建無線M-Bus，有很多區(qū)域也已在實地試行。

　　超低功耗的微控制器和能的sub-GHz無線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。