無磁計(jì)量技術(shù)以其抗磁干擾、計(jì)量精度較高，成本低等特點(diǎn)，正在贏得智能水表市場(chǎng)的青睞，要想滿足市場(chǎng)需求并得以更廣泛的應(yīng)用，必須要解決三低三高的市場(chǎng)痛點(diǎn)：集成度低、成本高；檢測(cè)精度低、功耗高；穩(wěn)定性低、安全風(fēng)險(xiǎn)高！

國(guó)民技術(shù)單芯片無磁計(jì)量智能水表方案展示

國(guó)民技術(shù)基于最新的單芯片計(jì)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低功耗、高精度的計(jì)量解決方案，并提供集成計(jì)量功能的低功耗MCU單芯片產(chǎn)品和相關(guān)解決方案，該方案整合了低功耗技術(shù)、無磁計(jì)量技術(shù)、芯片高可靠性技術(shù)、芯片安全技術(shù)為一體，具備單芯片高集成度優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，提供片外SE的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

無磁智能水表的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

電子技術(shù)的發(fā)展使水儀表的計(jì)量方式也得到不斷的發(fā)展，從機(jī)械計(jì)量方式到多種多樣的電子計(jì)量方式（光電直讀、干簧管/霍爾檢測(cè)計(jì)量、超聲波檢測(cè)計(jì)量等）。但這些計(jì)量方式或多或少存在便捷性差、成本高和不抗磁干擾等問題，無磁計(jì)量技術(shù)以其抗磁干擾、計(jì)量精度較高，成本低等特點(diǎn)，逐漸贏得市場(chǎng)的青睞。

無磁智能水表通過無磁技術(shù)讀取流量信號(hào)，持久穩(wěn)定可靠。鑒于無磁水表計(jì)量精度高、可以測(cè)瞬時(shí)流量、靈活多變的傳輸模式、維護(hù)簡(jiǎn)單等種種優(yōu)點(diǎn)，近年來已成為越來越多的水表廠家研發(fā)生產(chǎn)重點(diǎn)。但同樣，無磁智能水表在占據(jù)更多的市場(chǎng)份額的路上還有許多困難與挑戰(zhàn)。

無磁水表采用LC震蕩原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)水流動(dòng)時(shí)帶動(dòng)金屬轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變LC震蕩電路的震蕩衰減速度，發(fā)訊電路通過檢測(cè)LC振蕩電路微小的衰減變化判斷金屬轉(zhuǎn)盤的位置，從而對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)以達(dá)到水流流量計(jì)量的目的。集合無磁計(jì)量技術(shù)與智能表計(jì)本身的應(yīng)用特點(diǎn)，無磁計(jì)量技術(shù)在表計(jì)中的應(yīng)用需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題，才能解決當(dāng)前市場(chǎng)痛點(diǎn)、滿足市場(chǎng)需求并得以更廣泛的應(yīng)用。

問題1：提高集成度、降低成本

早期的無磁計(jì)量方案使用分離原件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和搭建，無磁發(fā)訊模塊由十幾個(gè)甚至數(shù)十個(gè)分離原件組成的電路實(shí)現(xiàn)無磁計(jì)量功能。有電路復(fù)雜、成本較高等弊端，是無磁計(jì)量水表設(shè)計(jì)中需要解決重點(diǎn)問題。

問題2：提高檢測(cè)精度

由于水表體積限制和本身抗壓要求，玻璃/塑料面板相對(duì)較厚，無磁檢測(cè)電路怎樣通過4mm (干式表)或超過6mm（濕式表）的距離檢測(cè)到微小的電感渦流來達(dá)到高精度的計(jì)量是無磁計(jì)量技術(shù)應(yīng)用到表計(jì)場(chǎng)景需要重點(diǎn)思考的問題。

問題3：降低功耗

智能水表均采用電池供電，目前行業(yè)內(nèi)通常要求6年不換電池的使用時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)，部分智能水表還需要集成LCD顯示和無線通信等功耗相對(duì)較為固定的電路功能。無磁計(jì)量技術(shù)怎樣進(jìn)一步降低自己的功耗以及整機(jī)功耗也是影響水表使用壽命和產(chǎn)品推廣的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

問題4：提高穩(wěn)定性

水表安裝環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，存在高濕度、高溫度環(huán)境的可能性，對(duì)電子電路的可靠性和穩(wěn)定性提出了比較高的要求，怎樣實(shí)現(xiàn)6年以上惡略環(huán)境的持續(xù)運(yùn)行也是無磁計(jì)量水表需要面對(duì)技術(shù)問題。

問題5：增強(qiáng)個(gè)人信息數(shù)據(jù)安全保護(hù)

無線通信技術(shù)不斷發(fā)展，無線通信模塊的成本和功耗不斷降低，使得集成無線通信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程管理等功能的智能水表得到了更為廣泛的應(yīng)用。無線通信技術(shù)為智能表計(jì)的管理運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供便捷的同時(shí)，也帶來了安全風(fēng)險(xiǎn)：通行數(shù)據(jù)存在被竊取、篡改風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備和云端易被偽造等安全問題。怎樣提高無線遠(yuǎn)傳水表本地、云端和通信數(shù)據(jù)的安全性也是當(dāng)前亟待解決的問題。

國(guó)民技術(shù)單芯片無磁計(jì)量智能表計(jì)設(shè)計(jì)方案及優(yōu)勢(shì)

無磁水表在國(guó)外被較廣范圍和長(zhǎng)期使用，但在國(guó)內(nèi)卻屬于“新星”，這與行業(yè)相關(guān)企業(yè)的研發(fā)能力和投入有很大的關(guān)系。國(guó)民技術(shù)對(duì)表計(jì)行業(yè)的市場(chǎng)痛點(diǎn)進(jìn)行深入了解和分析后，針對(duì)無磁水表在市場(chǎng)應(yīng)用中存在的三低三高痛點(diǎn)：集成度低、成本高；檢測(cè)精度低、功耗高；穩(wěn)定性低、安全風(fēng)險(xiǎn)高，經(jīng)過一段時(shí)間的精心研發(fā)，面向表計(jì)行業(yè)推出國(guó)產(chǎn)首家單芯片無磁計(jì)量智能表計(jì)方案。

國(guó)民技術(shù)單芯片無磁計(jì)量智能表計(jì)方案基于自主研發(fā)的 N32L43X 系列通用低功耗 MCU 主控芯片，外掛少量器件，即可完成無磁計(jì)量功能?；谠摲桨笇?shí)現(xiàn)的智能表計(jì)具有可抗磁干擾，靈敏度高，計(jì)量功耗低等特點(diǎn)，搭配 NB-IoT 等通信模塊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程管理等功能。

單芯片無磁計(jì)量智能表計(jì)方案框圖

此方案的優(yōu)勢(shì)如下：

優(yōu)勢(shì)1：更高集成，業(yè)界最低BOM成本

●方案采用的國(guó)民技術(shù)N32L43X系列MCU內(nèi)置LC無磁傳感計(jì)量單元，集成Segment LCD驅(qū)動(dòng)接口；

●支持NB-IOT數(shù)據(jù)模塊遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表；

●支持NFC讀卡；

●同時(shí)國(guó)民技術(shù)提供安全芯片、射頻芯片套片支持，進(jìn)一步降低BOM成本。

優(yōu)勢(shì)2：更高精度

●計(jì)量精度高達(dá)0.001m3，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式精度可提升到0.0001m3。

優(yōu)勢(shì)3：更低功耗

●計(jì)量平均功耗低至5μA（LCD關(guān)閉）、8μA（LCD開啟）；

●支持低功耗模式計(jì)量，計(jì)量喚醒可配，可設(shè)置任意計(jì)量圈數(shù)(1-65535)后喚醒。

優(yōu)勢(shì)4：更高穩(wěn)定性

●工作電壓：2.8V～3.6V（N32L43x系列芯片供電電壓為1.8~3.6V）；

●ESD：接觸8KV/空氣15KV；

●抗惡劣工作環(huán)境，支持電池電量檢測(cè)、機(jī)電分離報(bào)警。

優(yōu)勢(shì)5：更安全

●單芯片內(nèi)置密碼算法硬件加速引擎與硬件安全單元，同時(shí)支持外掛SE，基于該功能可快速實(shí)現(xiàn)對(duì)表計(jì)端、云端以及數(shù)據(jù)傳輸過程中的保護(hù)；

●支持內(nèi)置Flash存儲(chǔ)加密、支持讀寫保護(hù)、多用戶分區(qū)管理，保障用戶數(shù)據(jù)的私密安全；

●支持安全啟動(dòng)，程序加密下載，安全更新，解決表計(jì)運(yùn)行與后期維護(hù)過程中的數(shù)據(jù)安全性問題。

優(yōu)勢(shì)6：開放的服務(wù)模式

●為了降低客戶開發(fā)門檻，實(shí)現(xiàn)快速產(chǎn)品化，方案硬件設(shè)計(jì)開源！方案軟件開源！！

OPEN-BOM?。?！

國(guó)民技術(shù)N32L43x系列芯片介紹

國(guó)民技術(shù)N32L43x系列MCU芯片采用32 bit ARM Cortex-M4F內(nèi)核，最高工作主頻108MHz，支持浮點(diǎn)運(yùn)算和DSP指令，集成高達(dá)128KB嵌入式加密Flash，32KB SRAM，集成豐富的高性能模擬器件，內(nèi)置1個(gè)12bit 5Msps ADC，2路獨(dú)立軌到軌運(yùn)算放大器，2個(gè)高速比較器，1個(gè)1Msps 12bit DAC，支持多達(dá)24通道電容式觸摸按鍵，集成低功耗無磁流量計(jì)量模塊、集成多路U(S)ART、I2C、SPI、USB、CAN等數(shù)字通信接口，Segment LCD驅(qū)動(dòng)接口,內(nèi)置10余種密碼算法硬件加速引擎?？蓮V泛應(yīng)用于智能水表、智能燃?xì)獗淼葘?duì)功耗非常敏感的應(yīng)用場(chǎng)景。

國(guó)民安全云構(gòu)建智能表計(jì)云端安全連接

表計(jì)在解決智能化、數(shù)字化和信息化問題的同時(shí)，也帶來了網(wǎng)絡(luò)和信息安全風(fēng)險(xiǎn)，而安全一直是系統(tǒng)化的問題。

面向智能表計(jì)市場(chǎng)設(shè)備連接的典型物聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用特點(diǎn)，國(guó)民技術(shù)提供完整的“云-端”系統(tǒng)級(jí)安全聯(lián)網(wǎng)解決方案，基于國(guó)民技術(shù)超低功耗N32L4x系列MCU表計(jì)芯片、N32S系列金融級(jí)安全芯片以及國(guó)民安全云產(chǎn)品等組合而成，提供了較強(qiáng)的安全認(rèn)證能力和數(shù)據(jù)加密能力，同時(shí)，支撐聯(lián)網(wǎng)低功耗鏈接能力需求，方案提供雙向認(rèn)證、通信密鑰協(xié)商 （一次一密）、數(shù)據(jù)安全加密傳輸、固件安全OTA等關(guān)鍵安全服務(wù)。

表計(jì)“云-端”系統(tǒng)級(jí)安全解決方案

在部署方面，通過提供云端安全SDK接口和終端環(huán)境安全部分的標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)現(xiàn)全方案快速集成，快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的安全認(rèn)證和安全聯(lián)網(wǎng)通信等功能，在現(xiàn)有業(yè)務(wù)上直接集成，輕影響原有業(yè)務(wù)。方案可提供安全管理系統(tǒng)，支持產(chǎn)線密鑰預(yù)置和遠(yuǎn)程密鑰安全分發(fā)，滿足實(shí)際產(chǎn)線生產(chǎn)需求。

國(guó)民技術(shù)于2000年源于國(guó)家“909”集成電路專項(xiàng)工程成立，2010年創(chuàng)業(yè)板上市（股票代碼：300077），是中國(guó)信息安全I(xiàn)C設(shè)計(jì)領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，擁有國(guó)內(nèi)首個(gè)企業(yè)獨(dú)立安全芯片攻防技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，博士后科研工作站?？偛课挥谏钲冢诒本?、上海、武漢、西安、香港、新加坡、洛杉磯等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。主營(yíng)產(chǎn)品包括：安全芯片、物聯(lián)網(wǎng)MCU、可信計(jì)算芯片、智能卡芯片、金融支付終端芯片、非接讀寫芯片、藍(lán)牙芯片、RCC創(chuàng)新產(chǎn)品等，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證、電子銀行、電子證照、移動(dòng)支付與移動(dòng)安全、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)電子、智能家居、智能家電等應(yīng)用方向。