節能的話題已經從各種宣傳口號變成越來越多的實實在在的行動。進入2009年以來，除了新能源和可再生能源外，一個并不為大眾所熟悉的概念——智能電網技術成為新的焦點。而作為智能電網重要組成部分的智能電表即將成為智能電網全球建設熱潮中重點發展的產品。
　　現在，人們已經可以利用包括智能電表在內的高科技感知、計量、分析和通信能力對電力應用實現更加智能的管理，進行電力使用的信息收集、分析和交互管理。透過先進的智能分析工具產生有用信息，再以此實時地做出更好的用電決策和電力系統配置的優化。智能電表技術的進步使個人和企業可以選擇使用電能的方式和時間，實現電能的優化配置，降低能量的浪費和實現電能合理利用，電力企業可以對收集的用電信息進行分析，及時發現存在的問題甚至電力故障，為用戶提供用電咨詢，使其對電力使用的效果更加一目了然。電表已經從簡單的基本計量向自動抄表、信息采集、自動控制等多功能的趨勢發展。
MCU解決方案面臨瓶頸，匯聚式處理器優勢明顯
　　近年來，對智能自動抄表電表的需求日益顯現。特別是進入2009年以來，隨著全球智能電網建設熱潮和節能降耗要求日盛，具有更強節電效能的智能電表的需求將逐步成為新型電表的主流。此類電表具有豐富的功能和更強的性能，例如分時計費、自動雙向通信、時鐘溫度自動補償功能、低功耗、故障冗余、高可靠性、在線升級。此外，電力部門對電表提出了更多有關電能質量檢測的功能要求，如針對電壓質量的過壓、欠壓、失壓、全失壓、電壓不平衡、電壓畸變率等。
　　電表功能的多樣性是未來電表企業必須長期面對的一個問題。通常，各個國家或同一個國家的不同地區之間在電表功能、抄表方法和其他特性上的要求千差萬別，因此所用的技術和方法都不一樣。此外，全球的電表通信規范并無統一的版本，如何簡單快速地滿足各種通信標準，顯然采用傳統的硬件解決方案缺乏足夠的靈活性，而采用基于軟件的設計方案，電表制造商只需針對特定的應用要求修改軟件，無需修改(或者很少修改)硬件，從而大大降低開發成本并加速產品上市。
　　除了自動抄表等功能，智能電表在解決以下問題上還將發揮重要的作用：通過電網迅速檢測到發電量的需求變化，在用電需求較低時減少發電量，保證節約能源，保護環境；通過感應可能發生的設備故障，防患于未然，保證用電安全可靠；分析電力故障的確切位置，并立即派遣維修人員去解決問題，保證電力的持續供應；通過感知并管理老化設備的使用負荷，延長設備的使用壽命；通過更好地了解電力需求，使可再生能源的供應最大化，實現社會的可持續發展。
　　顯然，傳統的電子電表設計方案不能滿足上述功能和性能要求，傳統的8位或16位MCU的性能逐漸顯得捉襟見肘，可靠性、效率、靈活性、集成度要求不斷提高，成本壓力不斷增大，從傳統的8/16位MCU向滿足系統的軟件可編程靈活性、網絡連接性、在線可升級、靈活、健壯的32位DSP解決方案平臺轉移已經成為電表設計，特別是中高端智能電表設計的必然趨勢。而Blackfin DSP處理器無疑是工程師值得信賴的平臺。
　　Blackfin DSP基于由ADI和Intel公司聯合開發的微信號架構(MSA)，它將一個32位RISC型指令集和雙16位乘法累加(MAC)信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。這種獨特的匯聚式架構很適合于全信號處理/分析能力要求，同時還可在單內核器件上提供高效控制任務執行能力。這種匯聚架構非常符合智能電表進行數據處理、實現各種高性能算法（如諧波分析）、通信功能的軟件實現以及對各種系統控制功能的支持。
　　基于Blackfin處理器的方案可以方便地利用軟件來實現不同電力計量相關協議和各種通信協議算法，以及滿足各種功能組合要求。Blackfin處理器的強大處理能力使電表制造商能輕松實現各種通用或定制化的功能，能夠在不改變(或很少改變)硬件的情況下迅速適應不斷發展的標準和新型功能要求，并大大降低產品研發和制造成本。
西門子AMIS系統核心引擎揭密
　　Blackfin處理器自推出以來就在電力系統中獲得廣泛應用。HVAC與HVDC電力系統的數字保護、自動化與控制系統的全球領先企業南京南瑞繼保電氣有限公司在其眾多的產品中就使用了Blackfin處理器，而此前絕大多數嵌入式處理都基于通用微處理器架構。南瑞繼保發現，在電網故障與短暫事件的檢測與響應等關鍵應用中，Blackfin處理器解決方案的卓越性能可有效地保證國家電網的可靠性。Blackfin數字信號處理器在這些工業應用中取得的成功，高性能絕對是一個非常重要的因素，連接轉換器與開關等輸入與輸出設備的能力也非常重要，快速測量并分析系統條件的能力是另一個重要因素。此外，低功耗、低成本也是在如此多的應用中選擇ADI DSP的一個顯著原因。
　　不久前，電力計量技術全球領導企業西門子宣布在其推出的最新自動抄表信息系統(AMIS)的智能電表的核心引擎利用了Blackfin處理器極具成本效益的計算性能，實現了創新的智能電表功能和性能，樹立了下一代智能電能管理的新標桿。采用該款智能電表的AMIS系統不僅給電力公司和用戶提供了管理電費的能力，還可最終實現節約珍貴電能資源的目的。
　　西門子AMIS系統覆蓋從電廠到用戶端的整個電力系統。作為用戶計量終端的智能電表計量用戶用電量，并對電網進行監測，將數據發送至控制中心。該系統使用電力線進行通信，避免了其他方案所用的無線通信和互聯網通信所增加的成本。該系統具有極佳的擴展靈活性，對未來的其他可能的標準保持開放(包括對其他通信媒介的支持)，通過簡單的在線軟件下載升級即可實現新的標準。采用AMIS多功能智能電表，單一的電表平臺可以滿足所有的收費模式，可以在控制中心自動完成電表的計費模式修改。因此，不必為每次費率的修改而改變電表，您可以根據用戶的要求在任意時間自動采集用戶用電數據，也不需要到現場即可遠程控制用戶斷電操作，可以實現預付費功能或限制用電功能，電力企業還可以記錄針對每個用戶的供電質量(每個階段的電壓、短期故障和長期故障等)。
　　在AMIS設計初期，西門子公司就認識到要實現上述功能特性目標，智能電表就需要以較低的單價提供非凡的表內處理能力、動態與電網一體化通信能力以及真正的可擴展性。西門子公司選擇了Blackfin匯聚處理器，就是因為該處理器具有同時作為DSP和MCU進行無縫工作的能力，Blackfin處理器負責計算用戶用電情況，并執行電力線調制解調器功能，通過電力線集中器進行高效雙向通信，特別適合西門子AMIS的高密度處理和動態通信應用要求。低成本的Blackfin處理器具有處理儀表級原始實時用電數據以及實現儀表和電網之間通信的能力，可提供一站式、低成本、易于配置的解決方案。采用Blackfin處理器的西門子智能電表功能框圖如圖1所示。

　　AMIS系統的智能電表采用了ADI公司的Blackfin入門級ADSP BF531，該款器件具有成本低、易于使用、性能強大的特點。在價格上，該匯聚處理器強大的處理能力和豐富的外設可以實現甚至比通用MCU+PLC(電力線載波)通信專用芯片方案更低的BOM成本，并且集成化的解決方案在實現小尺寸、低成本的同時還可保證更高的可靠性；BF531具有豐富的外設接口，包括并行外設接口、兩個雙通道全雙工同步串行端口、SPI端口和UART等，保證系統各種外設功能的無限擴展；400 MHz/800 MMAC的強大性能保證單芯片即可高性能實現數據處理、通信協議、各種專用算法，并具有極強的擴展性，單套方案即可輕松滿足各種不同應用條件要求，大大降低企業的平均生產成本，加快產品面市；與一般的硬件實現方案相比，該方案具有在線升級功能，對于不斷發展的全球電力應用市場來說，這一點非常重要。低成本、高性能和可擴展的Blackfin技術使AMIS智能電表適合跨地區和針對多個標準的快速部署。西門子公司對智能抄表解決方案AMIS進行了多年的研究，Blackfin技術使西門子能夠在儀表級提供復雜的測量和通信能力，從而實現了真正的全系統電能管理工具。針對客戶對于Blackfin處理器的需求，ADI近期又推出了BF51x處理器。
　　通過基于Blackfin處理器設計智能電表器件，AMIS掀起了一場電網改革，該系統不僅可以測量各個家庭的用電情況，還可以擴展到從發電廠到用戶的整個能源鏈生態系統。實際上，本地變電站基于Blackfin的數據集中器是以逐秒測量的方式采集用電數據，對電網進行監控并將數據傳送給控制站。基于Blackfin的智能電表不僅能夠滿足目前的設計要求，而且還為下一代能量管理技術、整合新型智能電網設備以及推動為用戶提供可選的用電信用額度等應用作好了準備。隨著未來標準的發展，這些應用只需通過電網即可下載到基于Blackfin的儀表部件中，實現無縫傳輸。
　　目前，西門子智能電表已經在澳大利亞及意大利等國家獲得規模應用。到2014年，僅澳大利亞Energie AG公司將部署40萬西門子智能電表；在意大利，西門子正在以每個月近60 000用戶的部署速度幫助消費者使用到智能電表，目標將實現百萬用戶轉向AMIS系統。圖2所示為Energie AG公司員工在實驗室內進行智能電表通信測試。

ADI對智能電表技術投入長期承諾
　　全球對節能的關注正在吸引半導體產業加大對能源相關電子行業的投入，包括智能電表在內的智能電網技術將是其中的重點之一。ADI一直關注并大力支持該行業的發展。據統計，全世界已有超過2.25億塊電表采用了ADI公司的電能計量技術，ADI電力計量芯片以高品質、高可靠性及高性能而享譽全球。現在，ADI業界領先的匯聚式DSP技術將繼續為全球智能電力計量應用發揮越來越重要的作用。
　　ADI公司長期致力于通過防止污染和保護資源來保護環境，智能電表的應用無疑將有效地大大降低電能的消耗，有效地促進全球環境保護。ADI將繼續不斷地致力于提供低能耗、高性能和低成本的應用方案，通過高性能技術應用促進新能源策略的全球實施。ADI對電力計量技術的長期持續投入將幫助中國企業開發適合市場需求的各種先進電表產品，幫助中國企業從持續增長的電力基礎設施市場中贏得先機。
　　為加快用戶利用Blackfin處理器實現產品開發并降低技術門檻，ADI提供各種支持，可以針對用戶需求提供各種必要的軟件庫以及參考設計。此外，Blackfin成熟的開發工具套件將加速產品開發過程。ADI提供業界一流的工具、初學套件與支持，包括熟知的、能夠支持其他Blackfin處理器的ADI CROSSCORE?誖軟件與硬件工具，獲獎的VisualDSP++集成開發與調試環境(IDDE)、仿真器以及EZ-KIT Lite評估板硬件。
      全球智能電表市場即將井噴，眾多中國電表制造企業都將面臨巨大的市場機會，但同時也有極大的挑戰。目前全球高端產品如高精度智能電表市場份額仍然由西門子、ABB公司等國際大企業所主導。中國絕大部分電表設計制造企業仍主要在生產機械電表和低成本的低精度電子式電表，隨著智能電網不斷發展，這類產品將會面臨被淘汰的尷尬命運，全球主要的國家改善能源利用效率和保護環境的決心，以及在智能電網上的巨額資金投入，必將加速智能電表的全面應用。
　　只有那些能掌握成熟的領先智能電表技術，并保證產品批量穩定性的企業才能贏得先機。這必然需要一個引進并吸收消化先進技術的過程，ADI將助力中國企業加速產品的更新換代，盡快掌握領先的智能電表完整方案設計技術。ADI除了向客戶提供DSP芯片和方案這樣的價值創造平臺，也一直致力于營造良好的DSP生態系統，以幫助廣大的創新者能夠利用先進的DSP技術實現其創新設計。目前，ADI正在努力加強智能電表應用的生態系統建設，在為客戶提供一貫的優秀開發工具、評估套件、軟件庫和參考設計的同時，還將提供更多第三方設計方案、軟件等，加快客戶產品面市速度，降低開發難度和成本。