iSuppli预测2007—2011中国电表产出图

精度更可靠 功能更强大

智能电表远胜感应式电表

由于电表与居民生活息息相关的特殊性，以电表为代表的民用三表成为消费者投诉的主要对象，摆在首位的就是电表计量的精确问题。后起的电子式电表解决了感应式电表计量精确问题。正如烟台东方威思顿电器有限公司研发部工程师陈杰说：“目前民用电表精确性没有问题，我们都是按照国家标准，甚至是高于国家标准来操作，计量芯片技术已经非常成熟，绝不会因为芯片的原因影响电表的精确性。”

同时，随着制作工艺的改进，困扰电表的质量问题基本得到解决，因某个元器件突然失效而导致整个电表失效的情况已经成为过去。浙江千能电力有限公司研发部硬件工程师童新铨说道：“我们选用的都是工业级的集成电路和芯片，很少会因为芯片的原因导致电表出现故障。”宁波三星电气股份有限公司系统部副经理袁志明也表示：“一般不会出现因为芯片而导致电表罢工的现象，倒是容易老化的器件，如电容，可能因为老化的原因而出现故障，但目前很少有这种质量问题 。”

宁波三星电气股份有限公司系统部副经理袁志明
“切合实际的抄表系统要从多方面考虑，首先你不能太贵，第二是有可实现性。”

说到电表就不得不说偷电这个现实问题。随着窃电方式的更加多样化和隐蔽化，对电能表防窃电的要求也越来越高，机械表对此已越来越力不从心，电子式电能表则表现出了强大的优势。童新铨说：“防偷电需要硬件软件相结合才能解决好问题，在硬件没问题的情况下，目前的芯片都能有效地防止偷电行为。”

现在很多半导体公司的方案对于防窃电都是通过MCU软件来实现的，以飞思卡尔的MCF51EM256为例， MCF51EM256加入了可编程延迟模块(PDB) ，集成了防盗电检测的实时时钟(iRTC)。该iRTC可以由独立的电池进行供电，拥有独立的32768Hz晶振，拥有专门的防窃电检测管脚进行开盖检测，当检测到电表盖被打开时，会自动通知CPU并自动记录开盖时间。另外，当iRTC检测到对其独立供电的电池被断开时，也会自动通知CPU并记录时间。做到从硬件协助客户进行防窃电取证和记录，增强了系统的可靠性，这些功能使得该iRTC具有可靠的防窃电功能。这些都是业界领先的技术。飞思卡尔工业和多元市场微控制器部全球产品经理谢晓东说：“飞思卡尔是以产品品质和稳定供货著称的公司，微控制器提供全系列从高端到低端（包括专门为中国电表市场定制的MZ系列）产品可供客户选择，MCF51EM256就是其中的一个例子。”

飞思卡尔工业和多元市场微控制器部全球产品经理谢晓东
“下一代微控制器，将提供更低功耗，更简便的流量计量外设，提供更强大的自动抄表外设模块。”

恩智浦半导体大中华区多重市场产品部市场总监金宇杰则表示：“电表设计商通常使用软硬件结合的方式来处理窃电检测，此方法会占用较大系统开销，并且软件方式存在功能失效的可能性。对此问题，我们会在后续产品中推出硬件实现的窃电检测接口，并且耗费的功耗很低。”

恩智浦半导体大中华区多重市场产品部市场总监金宇杰
“高集成度和低功耗在电表应用中不是对立的。高集成度侧重于当芯片处在正常工作模式时各个外设的连通性能；而低功耗运用在芯片掉电模式下，此时外设已基本关闭。”

爱特梅尔无线微控制器产品市场总监Magnus Pedersen告诉记者：“爱特梅尔的MCU能够解决反偷电难题，其BitCloud PRO堆栈已经获得 ZigBee Smart Energy产品认证，BitCloud Smart Energy可将建筑物室内(in-premise)的设备（如电表、自动调温器和智能电器）相互连接，并连接至区域电力输送和控制网络，为电力公司提供了安全、可靠且易用的无线家庭区域网(home area network， HAN) 技术。爱特梅尔的BitCloud SE通过基础的安全性和协议堆栈，确保整个HAN完全的互操作性和无缝通信，并带来ZigBee Smart Energy设备的完整参考实施方案。此外，爱特梅尔的所有BitCloud ZigBee Smart Energy堆栈完全支持椭圆曲线加密法(Elliptic Curve Cryptography， ECC)以增强设备的加密性能。”

爱特梅尔微控制器无线产品市场推广总监Magnus Pedersen
“用于三合一仪表的微控制器的开发正在慢慢演进，随着时间推移，所有标准都将由业界共同开发，从而建立三合一的智能仪表。”

芯片高集成  低功耗要求越来越高

说到智能电表的高度集成，电表芯片将集成更多功能，例如计量，LCD，实时时钟，甚至有半导体厂商还在积极考虑集成电力载波模块，无线模块到单芯片方案中等等。目前，芯片集成已经往高层次的SoC（片上系统），针对目前电表SoC的应用问题，宁波三星电气股份有限公司系统部副经理袁志明谈到：“现在SoC应用的很多，但用的也不是很理想。首先，从成本上考虑，SoC没有比原来的方案少多少；第二，集成之后灵活性大打折扣，还不如一个计量芯片加一个控制芯片。”同时袁志明还表示，SoC要推广的话也解决两个问题：一是成本问题，二是现实需要问题。有些政策要求必须使用ADI 的计量芯片，如果把ADI 的计量芯片集成到SoC里面去了，就不好确定是不是ADI的计量芯片了。

对于低功耗问题，袁志明表示：“做电表的芯片首先就得考虑是低功耗，低功耗主要表现在停电等特殊时刻，就是在由电池供电的情况下，最有效、长时间的记录信息，显示信息，完成抄表。目前，市场上的芯片低功耗方面还是可以的，因为现在很多IC厂家都瞄准了低功耗方面，很多芯片都达到了低功耗的要求。”谢晓东认同袁志明的说法：“飞思卡尔有独特的超低功耗技术， MCF51EM256也是基于同样超低功耗技术的芯片。飞思卡尔低功耗单片机提供灵活的电源管理模式，客户可以根据实际应用的需求，进行必要的设置，达到最佳的功耗性能比。”

金宇杰对芯片低功耗做了更详细的介绍：“首先，在架构设计时，我们会把针对电表应用和低功耗要求提前纳入考虑范围，通过提高并发执行能力减少代码运行时间，以便让系统在更多时间段内处于休眠状态，以期望达到更低功耗；其次，我们使用业界一流的低功耗工艺生产我们的芯片，确保我们针对电表应用的架构和细节设计被完美体现。”金宇杰同时谈到：“高集成度和低功耗在电表应用中不是对立的。高集成度侧重于当芯片处在正常工作模式时各个外设的连通性能；而低功耗运用在芯片掉电模式下，此时外设已基本关闭。具体来说，我们的MCU具有在引脚兼容的前提下，让客户可选择不同容量的片内存储器并根据需要选择不同的外设；有针对电表量身定制的专用接口；以及在掉电模式下的超低功耗，可延长电池使用寿命，降低系统能耗等方面的优势。”

Magnus Pedersen结合爱特梅尔产品说到：“爱特梅尔将继续集成更多的功能以满足应用的不同需求，并致力于降低功耗，提高系统性能。爱特梅尔的32位MCU专为无线电力抄表而设计，这类电表需要更高的性能和功率，而我们的32位AVR微控制器架构正是专为需要高性能和低功耗的应用（如电表）而建立。这些产品包括一个32位RISC处理器，经设计能够在每个时钟周期做更多的工作，因而以较低的时钟频率达到相同的吞吐量，大大降低功耗。其多重高速系统总线能够确保在各种睡眠模式下，达到出色的处理性能和动态频率调节性能，以确保低功耗。”

电力载波VS无线抄表
抄表方式各有千秋

智能电表之所以称为智能电表，除了精确灵敏的计量，相配套的抄智能表系统大大提高了抄表效率。智能电表系统可以分为两大类，AMR（自动抄表Automatic Meter Reading）系统和AMI（高级电表架构Advanced Metering Infrastructure）系统。AMR是定时收集用户用电信息并通过网络上传到电力公司的单向信息系统；而AMI则是全面的双向信息交流系统，它支持远程控制、远程开关电表、断电定位、实时信息反馈、实时定价等，而且每户家庭有自己内部的网络和控制界面。明显的优势使得AMI系统轻而易举地战胜AMR系统。AMI联网抄表系统可以利用从卫星到低成本无线电在内的各种技术来实现，其中两种主导性新兴技术是无线射频(RF)技术和电力线载波技术(PLC)。

电网结构复杂、信号衰减大、时变性严重，以此作载体进行通信有一定的难度，PLC由于其技术一直受业内人士质疑。袁志明在谈目前国内抄表现状的时候说：“切合实际的抄表系统要从多方面考虑，首先是不能太贵，第二是有可实现性；当前的PLC基本上能满足基本的抄表要求，同时还能满足集中抄表的需求，但如果想在载波线上传输更多的数据还可能满足不了智能家电的要求，因为它的数据传输速度慢、成功率也不是很高。”

陈杰就表示：“目前电力PLC信号很不稳定，国内的电网质量太差，不像美国电网那样干净。适合国内抄表的方式还是无线抄表，它在国外实行得还不错。国家政策支持PLC，可在各个试点地区的效果都不怎么好，国外有些国家已经淘汰了PLC。”

PLC的不足可能在未来10年内得到改变，中国国家智能电网规划有望在近期发布，该规划规定到2020年建立一个完善的智能电网。有学者透露，仅电网技术这方面就可能需要几万亿的投入。我们可以想象，不久的将来，中国的智能电网足以满足电力载波抄表需求，但目前电力载波抄表还不具绝对优势。

无论智能电表选择哪种抄表方式，特别是无线抄表方式，RF器件的选择至关重要，童新铨表示：“在无线抄表RF器件选择上，我们选择方便抄表、速度快的芯片，在以后的抄表过程中，我们更倾向选择2.4G的器件。”陈杰说：“选购RF器件主要考虑稳定性，都是选购一些品牌厂家的产品，随着未来的发展，我们希望在保证RF器件模块质量的前提下，价格能下降一些。目前品牌厂家的RF器件还是比较贵。”

浙江千能电力电子有限公司研发部硬件工程师童新铨
“智能电表的关键是管理，管理更加便捷和人性化，人性化的管理要求芯片的信息处理能力更强。”

金宇杰对无线抄表方式评价回应了上述厂家的看法，金宇杰说：“对于无线抄表来说，其关键点是数据传输的可靠性，各个无线接入点的可达性，以及整个系统的性价比。”

谢晓东则从优缺点两个方面谈了无线抄表：“对于无线抄表，其优势是免除了红外抄表的缺陷，具有穿越障碍传输的能力，理想状态下抄表工作人员只需带着抄表器从小区经过，就可以轻松读取小区电表读数。当然，对于无线抄表，同样存在需要提高的地方，比如空间环境会影响其传输距离及抄表成功率，其成本相对于电力线载波还是相对较高等。但是随着应用的成熟化和批量增加，相信无线抄表将是自动抄表领域有力竞争者。”

谢晓东结合国内无线抄表实际情况还说到：“就目前国内无线抄表现状，各个厂商各自提供独立的系统，国内缺乏统一的协议和标准。随着自动抄表发展，大型网络的组建会逐渐向统一、互通的组网技术和标准发展。无线抄表企业需要根据具体客户的要求定出具体的设计需求，软/硬件架构以及通讯协议。在设计的初期就可以与芯片厂商进行合作选择方案。保险的方式是使用功能相对齐全的微控制器进行原型机开发，随着开发的具体化，代码量的精简，客户可以选择性价比最合适的微控制器进行量产。”

电表厂家最看重芯片性价比

目前，国内电工仪器仪表产品生产能力已严重过剩，在市场竞争日益激烈的形势下，价格将是市场竞争的一个重要手段。目前各企业为保证市场占有率，已经在产品价格上做了最大的努力，使整个行业处于微利状态，已没有了太大的降价空间。成本控制已经成为各电表企业不得不首先考虑的问题。

童新铨告诉记者：“我们的电表MCU芯片主要选用ST的，它性能好，性价比也可以，采用SoC方案把所有功能都集中到一块芯片上，外设功能和整个系列都很丰富，产品开发的延续性比较好，可以覆盖低端到高端的产品。像ADI工业级的DSP芯片就太贵了，也不完全适合做电表芯片。”

袁志明对电表芯片性价比也非常重视，他说：“以前，选用的MCU可谓五花八门，TI、NEC等等芯片都有。这些芯片性价比可以，从资源上来讲又适合做电表。适合做表的不一定指的是它的价格，还包括他的一些外围资源刚好适合做表。现在公司会逐步对芯片的选择统一化。选择TI这些芯片是因为他们的功耗相对低一点，性价比最合适。因为利润空间压缩比较厉害，所以我们对成本上的要求很高。但是计量芯片就没有那么宽的余地供我们选择。”袁志明同时还指出芯片应用中的不足：“在应用中是有问题，有些器件可选择面非常窄。主要是模块的选择，如GPS模块，好坏差距明显，国内便宜的模块，性能就会差一些。厂家在选用相对便宜一点的模块应用过程中就必须解决这些问题，例如通过外围方面来解决。要是在这块能有性价比都很好的模块就为厂家省了很多事。在元器件方面问题也是有的，例如一些复位芯片，有时复位效果也不太好。目前芯片都能实现我们所需要的功能，我们只是希望以后的芯片在应用过程中能感受到芯片更人性化的一面。”

陈杰也表示：“MCU大多选择TI、瑞萨等厂家产品只是TI稍贵一点。”一位从事电表行业多年的工程师对目前的电表芯片市场是这样评价的：“目前，电表厂家选择的MCU各种各样的都有，绝大部分都是国外的芯片。厂家选择芯片，一是看是否满足产品的要求，二是价格要合适，就是性价比要好。像ST、NEC等性价比都还不错， TI、飞思卡尔的芯片都很好，就是比较贵。中国智能电表还在起步阶段，还不合适大面积推广高档的智能电表，居民消费不起。”

智能化是电表的必然趋势

真正意义的智能电表是智能电网的前提下实现的，用电像炒股一样，随时掌握即时电价，便宜时买进，贵的时候等待或卖出。 通过手机或智能电表上就能看到实时电价，可以挑便宜时洗衣服、吸尘或给车充电，电价贵时则减少用电，还能用充电的电动车或风能、太阳能、氢电池、生物沼气灯等输出电力赚钱。

目前，智能电表的智能主要体现在抄表和付费便捷化，离真正意义的智能电表还有很长的路要走。用行内有些人士的话来说，目前国内的智能电表只称得上是电子电表，还算不上智能电表。袁志明以一个电表工程师的身份说：“我们一直想知道未来的电表到底是怎样的，不过，我个人认为，智能电表最大的特点就是交互，就是用户和供电局的信息交互。没有这种信息交互就更别谈智能家庭等等方面的智能，但国外智能交互的案例也不适合我国的借鉴应用，这是国情决定了。”

童新铨则觉得，智能电表的关键是管理，管理更加便捷和人性化，人性化的管理要求芯片的信息处理能力更强。可目前，连多表集抄尚在尝试阶段，三表（电表、水表、燃气表）合一想都不敢想，这一切并不仅仅是技术的问题，而是体制下不同部门利益的问题。用行业人士的话来说，目前的电表芯片市场，只有想不到的，没有做不到的，智能电表所需的功能都能在市场上选到相适用的芯片。那么与未来智能电表配套的芯片会是怎样的呢？

金宇杰说：“未来智能电表MCU必定会朝着绿色环保、更丰富互连接口、更高集成度的方向发展。为响应国家的节能减排，低功耗绿色能源是今后的重中之重；和其他相关电子设备的互连和互操作性的增强，可以为用户提供更舒适的感官体验；最后，高集成度便于系统设计，加速产品上市时间和市场推广。”

谢晓东表示：“针对流量表特殊的要求，流量表对于系统的要求将是更低功耗。下一代微控制器，将提供更低功耗，更简便的流量计量外设，提供更强大的自动抄表外设模块。”

Magnus Pedersen则站在行业标准角度说：“用于三合一仪表的微控制器的开发正在慢慢演进，现有数个标准组织在制订这一方面的标准。例如，IEEE标准组织正在制订应用之较低层的标准，尤其是应用硬件部分。当今的标准仅包括802.1503 A/B以及仅在中国使用的802.1504C。IEEE还特别组织参与了802.1503G的标准化工作，以帮助加入附加的功能，并随时间而提高成熟性。随着时间推移，所有这些标准都将由业界共同开发，从而建立三合一的智能仪表。”

未来的智能电表将朝什么方向发展，我们拭目以待，但有一点我们可以肯定，智能电表体积将越来越小，功耗将越来越低，功能将越来越强。至于未来的电表芯片，高集成、低功耗是必不可少的。还有一点不能忽视：要想在中国大面积的普及智能电表，芯片的价位一定要适合中国的国情，能降则降！

受访企业简介

飞思卡尔半导体公司

飞思卡尔是汽车半导体领域排名第一的供应商，拥有30多年的汽车行业经验。飞思卡尔是FlexRay™技术的先驱，也是第一家将CAN、LIN和闪存技术集成到汽车微控制器中的供应商。飞思卡尔半导体是全球领先的半导体公司，为汽车、消费、工业、网络和无线市场设计并制造嵌入式半导体产品。飞思卡尔在全球30多个国家和地区拥有设计、研发、制造和销售机构。

恩智浦半导体公司公司 恩智浦半导体以其领先的RF、模拟、电源、数字处理和制造方面的专长，提供高性能混合信号(HPMS)和标准产品解决方案。这些创新的产品和解决方案可广泛应用于汽车、工业、消费、照明、医疗、计算和智能识别等领域。在全球超过30个国家拥有29，000名员工，2008年公司营业额达到54亿美元。

爱特梅尔半导体公司公司

爱特梅尔公司是全球领先的微控制器、先进的逻辑电路、混合信号、非易失性存储器和射频(RF)器件的设计和制造商。该公司拥有业界最广泛的硅知识产权核心技术资源之一，能为电子工业提供全面的解决方案。爱特梅尔公司专注于消费电子、工业、安全、通信、计算和汽车电子市场。

宁波三星集团股份有限公司

宁波三星是我国最大的电能表生产企业和著名的空调器生产厂，系中国乡镇企业500强之一，并首批跨入国家级乡镇企业集团行列。一九九二年以来，电表产销年年突破600万台，连续七年全国销量名列前茅，是通过国家电力公司寿命试验认证的首批企业之一。现已成为我国技术最先进、设备最齐全的电能表生产基地和现代化空调器制造厂。三星奥克斯智能工业城竣工后，电能表年生产能力可增至2500万台，规模位居世界第一。

烟台东方威思顿电气有限公司

烟台东方威思顿电气有限公司是东方电子股份有限公司的子公司，是专业从事电子式计量与测控仪表和计量、计费、采集、测控自动化产品的高科技软件企业。目前主要产品有电子式多功能电能表、电能量采集终端、负荷管理终端、配变监测终端、电能量采集及计费自动化主站系统、电力负荷管理和配变监测主站系统。东方威思顿研发队伍由具有博士、硕士和本科学历的专业科研人员组成，其中有多名是电能计量、电子产品设计、可靠性设计及质量控制领域的资深专家。　

浙江千能电力电子有限公司

浙江千能电力电子有限公司隶属于浙江金财控股集团，是一家集研发、生产、销售为一体，专业提供电力系统解决方案的高新技术企业。千能电力目前产品主要有用电现场管理终端、配变检测计量终端、集中抄表系统、网络多功能电能表、全系列电子式多功能电能表、智能卡表及全系列普通电子式电能表。千能电力组建了以博士和硕士为主体的研发队伍，并和浙江大学、浙江科技学院等有关科研所建立了深度合作关系，具有了电表行业专业的技术人才队伍。