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强芯铸魂,新一代智能电表的嵌入式可操作系统


  来源: 环球表计 时间:2022-11-29 编辑:仪器仪表WXF
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走在国产化道路的“芯”与“魂”


表计行业稳步发展的这些年,物联网属性已成为越来越多表企的标签,物联网技术不但是水电气热公用事业公司数智化转型路上的有力支撑,更是数亿级表计用户赖以体验“数字计量,让生活更美好”的重要手段。


操作系统和芯片是物联网产业生态的核心。相关数据显示,目前,电网用电侧核心芯片国产化率最高,超85%;配电侧的国产化也超过了50%。而随着新型电力系统的加速建设,光伏等新能源多样化负荷加入,直流和算力方面的芯片需求指数级增加,又给国产化“强芯”之路提供了广大的发展空间。


有“芯”也要有“魂”,随着智能物联网场景的应用深化,指数级上升的表计数据也会带来表计生态圈的复杂性,数字计量、数字货币、区块链、AIoT边缘嵌入式软件、操作系统等正在成为新一轮物联网表计规模化应用与发展的评估要素。智能电表目前缺少完善的自研操作系统,随着新一代智能电表的推广这个问题越发突出,国产嵌入式操作系统的发展也驶入了快车道。


新一代电表的嵌入式可操作系统


而这两年,电网公司也新一代智能电表的操作系统做了很多研究和尝试。


2022年初,国网推出《智能物联电能表功能及软件规范(Q/GDW 12180-2021)》,智能物联电能表是由计量模组、管理模组、扩展模组构成。操作系统是智能物联表的管理模组功能软件的统一开发平台;电表计量模组和扩展模组的功能仍采用传统软件开发方式进行操作。这也是首次在国网的智能物联表上采用嵌入式操作系统。



而在南网这边,南网科技自主研发的“配用电统一操作系统——丝路 InOS”,实现了智能配用电终端操作系统的国产替代,其中智能电表嵌入式操作系统和基于宽带载波时钟基准的同步采集技术达到国际领先水平。而早在2019年末,南方电网拥有自主知识产权的嵌入式实时多任务操作系统(InOS)新一代R46智能电表就在佛山上线,引入了虚拟机设计思想,真正实现了APP应用与MCU及硬件版本的解耦。绝大多数应用APP使用Java等高级语言编程实现,可预先在普通PC机上直接编码、仿真。


什么是嵌入式操作系统


不过对于小编这种技术小白来说,操作系统是什么都摸棱两可,别说再加上一堆前缀的嵌入式实时操作系统,那小编带不同的同学一起了解一下吧。


操作系统是配置在硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充,其他系统软件和应用软件都依赖于操作系统的支持。操作系统主要实现进程管理、存储管理、文件管理、中断处理和网络管理等功能。


对于物联网发展而言,“碎片化”-芯片、传感器、通信协议、应用场景千差万别导致物联网软件应用迭代慢、成本高、生态闭塞。参考PC及移动互联网的技术发展历程,软件行业的爆发需要相对较为标准化的底层运行环境作为支撑,所以,物联网也需要具备一套对软件开发者更友好的、相对统一的操作系统,使软件开发过程从硬件开发中脱离出来。


嵌入式操作系统是一种能够支持嵌入式系统应用的操作系统软件,负责嵌入式系统的全部软、硬件资源分配,任务调度,控制、协调并激发活动。嵌入式操作系统从不同角度上分为通用型嵌入式操作系统和专业专用型嵌入式操作系统,实时性和非实时性嵌入式操作系统。


电表是嵌入式系统很好的一个切入点,目前,国际、国内嵌入式操作系统大多是通用软件产品,而长久以来,我国所采用的嵌入式实时操作系统依然被VxWorks、QNX等几家公司所垄断,一些基于国外内核发展起来的不足以实现完全自主可控。同时行业也不看好现行通用嵌入式操作系统,主张自研新一代智能电表的操作系统。


自研国产操作系统现在与未来


除了南网科技自主研发操作系统-丝路 InOS,国内还有自主研发的嵌入式操作系统在电表应用。


智芯公司自主研发的嵌入式操作系统--枢纽4.0


3月31日,智芯公司自主研发的嵌入式操作系统--枢纽4.0成功通过国内权威检测机构--工信部中国电子信息产业发展研究院检测认证,内核代码自主率达到100%,是智芯公司在工控芯片操作系统研发方面取得的重大突破。


智芯公司枢纽4.0专为工控领域定制研发,与消费类操作系统对数据信息传递无实时性要求相比,枢纽4.0可以确保数据信息实时传递,同时,具备对软硬件资源更细粒度访问权限控制的能力,安全等级更高,最大限度保护用户信息的安全,更适合工 业化控制场景和指令。


2019年至今,搭载着智芯枢纽操作系统的各类边缘计算核心板及其产品(台区智能融合终端、边缘物联代理、智慧开关、光伏并网开关、智能物联电能表等),在国家电网公司27个省市公司实现百万级的现场部署及应用,获得了电力系统客户的广泛认可。


小编去请教了智芯公司安全传感事业部的专家,经过确认,目前智芯研发的智能物联电能表用的操作系统就是枢纽轻量级。


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