智能表計是智慧城市的典型應用。目前，水、氣、電、熱表廣泛應用于城市居民生活、工礦企業生產中。由于應用環境比較復雜，計量不準確，數據更新不及時，造成非常嚴重的浪費，同時也非常不方便，傳統表計已經不適應社會的發展，因此逐步向智能表計過渡。智能表計除具備基本的測量功能外，還可以對漏水，偷電，管道異常等進行監測上報。隨著技術的進步和智能化改造，智能表計行業踏上了數字化變革的新賽道。

一、智能表計市場應用增長

當前5G、大數據、人工智能和工業互聯網等領域為主題的新型基礎設施加速實施，物聯網成為下一代信息產業發展的制高點和經濟增長的驅動力。當前智能表計市場發展非常搶眼，在水、氣、電、熱表計中，產品覆蓋率已經超越傳統表計。其中，智能電表的覆蓋率達95%以上，智能水表則在50%以上，智能燃氣表也在60%以上。智能表計在物聯網的賦能下，由傳統機械表轉向智能表，并且在住宅建筑、商業和工業等領域已經得到大力推廣應用，呈現快速增長趨勢。

國民技術方案開發部執行總監趙永剛表示，隨著表計產品使用年限到期，將持續進行更新換代，預計再經過一次的換代，智能表計的市場覆蓋率接近于全部。

目前城市建設都在向智慧城市，AIoT的大方向發展，水、電、氣、熱作為不可或缺的基礎生活元素也在向智能化方向發展。而用于計量的表計也由傳統的機械表快速地向具備通信能力的智能水熱氣表轉變。我國智能表計市場正步入高速發展期。

二、智能電網時代，智能表計的創新應用

近幾年來，國家陸續出臺政策扶植智能電網的發展，加速了智能表計市場的快速增長。物聯網的發展下，電網逐漸智能化，對于表計的數據收集、管理等有了很大的提升。

在智能電表應用領域，國民技術N32家族MCU助力客戶實現了許多應用創新，如電表協議轉換模塊。此應用方案使用N32G455芯片的三路USART分別實現RS485、無線模塊數據、RS232數據交換；芯片高速的運算能力支持多種電表協議規約解析，還能實時傳輸不同電表參數和進行數據轉換，并同時處理8塊電表數據上傳和電表狀態控制。電表協議轉換模塊使用工業級MCU控制芯片，主頻高，集成度高，安全性高，能保護用戶數據和算法安全，防抄襲，而且方案的擴展性強，數據業務廣、采集精準，可適用于各種智能電表管理。

上海復旦微電子集團股份有限公司（簡稱“復旦微電”）作為智能燃氣表MCU的主要供應商之一，和行業里主要客戶均有合作。目前FM33G0系列、FM33LG0系列已經在智能燃氣表產品上大規模應用。復旦微電技術市場經理王鵬表示，這幾年物聯網智能燃氣表發展迅速，其中遠傳方式以NB-IoT和LoRa為主。計量方面，除了傳統的膜式計量，超聲波計量以其更高的計量精度已經成為大口徑商業表的發展趨勢。

值得注意的是，近場通信（NFC）在表計中有許多應用場景，如傳統的預付費非接卡表用的就是NFC讀寫器和標簽。意法半導體作為RFID和NFC技術的先行者之一，提供了廣泛的HF RFID/NFC產品，覆蓋了所有NFC應用的需求，有豐富的生態系統支持。ST25DV作為一款ST NFC的明星產品，可以為智能表計提供更加豐富的功能。

據意法半導體MMS市場及應用部產品市場經理王鵬飛介紹，ST25DV可以用于表計產品的參數配置和校準，替代傳統的紅外功能，幫助表計生產廠家在生產流程中更加順利地進行校表和個性化設置，甚至在不開箱、不開機的狀況下快速進行參數設定和改寫；同時還可以通過NFC無線接口進行產品的信息追蹤以及身份的認證。

其次，ST25DV有利于運營和維護，同時為終端客戶帶來便利。表計的運營和維護人員可通過智能NFC手機便捷地讀取表計運行數據、故障檢修的數據，通過手機上報云端獲取故障原因，獲取處理建議等信息。用戶可以使用智能NFC手機觸碰ST25DV，快速訪問網頁，登錄付費系統查詢付費或者注冊保修。除此之外，表計裝備ST25DV后無需額外的物理開窗和物理接口，可以提高表計產品的密封性和可靠性。

三、國產低功耗MCU的優化與突破

隨著國產MCU發展快速，已經在多個領域得到市場認可，并開始迅速攀升。相對于國外品牌，國產MCU在整個MCU市場占用率較低，不到10%的份額。不過國產MCU在消費電子、智能卡、智能儀表、物聯網等領域，具有與國外品牌的競爭優勢，其中國產MCU在智能表計已經成為市場主流。

2016年，復旦微電推出了第一款適用于智能水熱表的低功耗MCU產品FM3316，掀起了智能水表MCU的國產化熱潮。之后隨著NB-IoT和LoRa水表的快速發展，復旦微電又推出了多款適合智能水表行業應用的FM33LC0系列，在容量、外設、性能方面做了大幅度提升，已經覆蓋了所有智能表型應用需求，尤其是在NB物聯網表型中廣泛應用。復旦微電技術市場經理宋吉鶴表示：“隨著對智能水熱表計量精確度要求的提高，超聲波計量方式越來越得到市場的認可。復旦微電緊跟市場的需求，深入調研，將給客戶提供更多產品選擇。”

不得不說的是，智能表計行業對低功耗的要求極其苛刻，尤其是在智能水氣表產品。MCU是系統中的主控單元，不但需要有超低功耗能力，還要有靈活的功耗管理方式，協調外圍電路達到最佳整機功耗。據小華半導體市場部總監梁少峰介紹，小華半導體的超低功耗MCU產品具有超低待機功耗、快速喚醒時間、高效動態能耗的功耗特性，目前出貨國內第一。正是因為技術領先行業以及可靠性品質優異，其超低功耗MCU產品已得到智能表計市場的快速認可，目前在水表市場中占有主導地位，在氣表市場中也成為主流選擇。

?另外，國民技術面向智能表計推出了N32L4系列低功耗MCU，這款芯片基于ARM Cortex-M4F系列32位處理器內核，內置嵌入式高速閃存、低功耗電源管理，集成數模混合電路，并內置密碼算法硬件加速引擎以及安全單元，產品兼具安全、高集成度、低功耗等特點。

在智能表計的發展過程中，無線、傳感器和MCU的技術發展將發揮著極大的推動作用。目前，隨著國產MCU的優化和突破，其低功耗MCU在智能表計市場中成為重要的選擇。其中超低功耗、更高性能、更高集成、符合市場需求等特性將盤踞整個智能表計MCU業態。

四、智能表計相關的技術難題與措施

基于智能表計的應用特點，整個行業對MCU的品質和性能要求很高。MCU是系統中的主控單元，不但需要有超低功耗特性，還要有靈活的功耗管理方式，在高集成度的前提下要降低成本，同時要兼顧高穩定、高可靠、高安全等特性。

?針對以上技術難題，國民技術推出面向智能表計的MCU集成了豐富的功能組件和接口資源，只需少量外圍器件即可工作，大大提升集成度的同時兼顧性價比；其超低功耗性能達到國際領先水平，進一步降低MCU動態和靜態能耗，并且在低功耗模式下快速且智能喚醒MCU，兼備高性能特性；工作溫度可在-40-105℃范圍內，內置時鐘安全系統、獨立看門狗，具有高抗ESD、高抗射頻干擾等優勢，實現表計在長期惡劣工作環境下的持續穩定運行；在安全方面，國民技術提供完整的“芯-端-云”系統級安全物聯網表計解決方案，能保障無線遠傳表計本地、云端和通信數據的安全性。

此外，意法半導體在ST25的產品線上也提供全套的生態系統服務，包括基于STM32的開發套件，DISCOVERY以及NUCLEO的開發板，以及FW和SW的源代碼支持，還有天線的設計，原理圖，layout的源文件以及設計支持。另外PC端軟件和手持設備的app代碼都是源碼開放的。王鵬飛表示：“ST還提供線上培訓以及不定期的線下培訓，幫助工程師更快地上手，加快客戶項目的研發速度。”

?五、智能表計的市場方向

智能表計是物聯網市場的先行者。在新基建、智慧城市的推動下，智能表計產品覆蓋率已經遠超傳統表計。隨著持續的更新換代，智能表計的市場覆蓋率很快接近于100%份額。梁少峰表示：“MCU是賦能智能表計的核心芯片。小華半導體將持續深耕超低功耗產品，緊跟技術發展，深挖行業需求，提供更多符合智能表計需求的MCU產品。”

趙永剛認為：“未來智能表計將越來越趨向于實時性，高精度，低功耗的方向發展，這也是國民技術在智能表計行業的布局方向。”據悉，為了在低功耗、實時性和高精度之間取得更好的平衡，公司推出了超低功耗的N32L4系列MCU。未來國民技術將在智能表計MCU上會進一步深耕，布局更低功耗和功能更加豐富的智能表計MCU產品，為行業帶來更加優質、可靠的產品及方案。

ST的NFC技術在非接觸式、無源接入、便捷配對、本地接入等一系列功能上都有增值作用。借助于這些特性，可以使表計更可靠、更智能。“我們相信隨著帶NFC功能手機的普及，NFC將會越來越受歡迎。ST擁有廣泛的產品組合并將繼續投入和開發NFC技術，推出更多高性能產品，以滿足表計市場日益增長的需求。”王鵬飛表示。

作為MCU、NB-IoT與NFC技術賦能下的表計行業，將在智能城市建設中，發揮舉足輕重的作用。城市基礎設施的智能化改造，是智能城市升級建設的根本。在此基礎上，由5G賦能下的移動終端，將在城市物聯網化的過程中，快速實現場景的升級。

六、結語

總之，雖然智能表計行業滲透率還比較低，但是受益于政策、市場、技術等利好因素，當前智能表計行業正迎來更新換代的轉型升級期，且這一速度正在加速。目前智能表計的前沿研究仍在市場需求之前，未來發展存在更多創新機會。智慧城市的建設和政策的引導，不僅為NB-IoT、NFC等技術的發展提供了商業應用環境，同時也為表計行業的轉型升級提供了視角背書和政策催化劑。未來，智能表計結合物聯網推進，智能便捷、精準可靠、安全節能的產品將會涌向市場，并且加速替代傳統表計。

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審核編輯：湯梓紅