智能城市 运用新科技 让城市生活更美好

摘要

作为建设更高效的可持续发展社会的重要战略，智能城市生态系统及其新一波创新应用引起业界广泛关注。智能城市需要智能路灯、智能电能表、智能燃气表、智能传感器节点、智能建筑、智能驻车、电动交通和智能垃圾收集等先进技术。意法半导体掌握最先进的半导体制造工艺，拥有各种物联网半导体解决方案，并深入了解公用事业生态系统的构成要素，因此，意法半导体在满足智能城市需求方面占据优势。

简介

物联网简称IoT,是由智能设备节点互联构成的网络，这些网络节点多数情况下是低功耗、低成本的传感器节点，可直接感测数据，并将信息传送到互联网云端，全程无需人工干预。云端负责采集、处理和保护数据信息，并向指定人员分享信息，或者为公用事业机构提供数据服务。物联网的主要目标是运用科技手段提高人们的生活品质。

物联网概念覆盖四大应用领域：穿戴技术、智能家居、智能汽车和智能城市。因为拉动物联网应用增长，智能城市应用开始引起业界关注。

智能城市包括智能楼宇、智能电表、路灯监控、交通管理、智能驻车、环境监测、智能垃圾收集、智能远程医护服务。

穿戴技术涉及智能眼镜、智能手环、智能手表等健身保健产品。

智能家居包括智能照明、智能家电和智能电源插座等监控电能并确保家居安全的电器产品。

本文不讨论智能汽车。

智能表计

智能表计是智能城市中最早出的概念。集中抄表(AMR)和高级表计架构(AMI)让智能表计在智能城市概念中扮演重要角色。高级表计架构可在在用户表计与相关公共服务机构之间双向传输数据，交换能源使用信息和本地能源产量信息。有了这项技术后，公共服务机构可实时远程抄表，采集所有计量表计的能源使用数据，确定总体能源负载曲线，动态选择能源供应协议中的阶梯价格，监视并维护整个系统运行，同时预防网络故障和能源损耗。

在这种情况下，通信是智能表计架构的关键构件，电力线通信(PLC)或无线通信技术能够让智能表计向数据集中器上传信息，定期向公共服务机构分享数据。

电能表

电力线通信(PLC)技术通常用于电能表。意法半导体拥有20余年的电力线通信技术研发经验，为市场提供不电的电力线调制解调器(PLM)。STarGRID产品家族是一个电力线调制解调器平台，提供兼容不同网线协议的窄带PLM通信解决方案，例如，ST7570、ST7580、ST7590分别支持IEC 61334-5-1、METERS AND MORE?、PRIME协议。METERS AND MORE?协议是一个由非赢利性的电力行业联合会管理的开放式技术标准，会员包括欧美亚的科技公司和供电企业。

最近，意法半导体推出了STCOMET智能电表和PLC二合一系统芯片,该芯片集成了电力线通信调制解调器、高性能ARM Cortex M4应用处理器和电能计量功能，其中，内部电力线通信调制解调器架构支持最高500 KHz的PRIME、 G3、IEEE 1901.2、METERS AND MORE?等窄带PLC通信协议;电能计量子系统兼容1级、0.5级和0.2级交流电表计量精度。

燃气表

智能燃气表是电池供电，所以通常采用无线通信技术。意大利开始在全国大规模安装智能燃气表。新表通过500mW 的RF 169MHz无线通信技术连接到数据集中器。信息交换使用WMBUS(无线表计总线)和 DLMS/COSEM通信协议。

　　图1 –智能表计应用示意图

无线表计总线是一个开放式集中抄表标准。设备语言报文规范(DLMS)和电能计量配套技术规范(COSEM)实现了数据集中器与电表交换数据所用的抽象层。意法半导体的SPI RIT1实现了这些通信协议，是一款具有市场竞争力的射频芯片。作为超低功耗的射频收发器，SPI RIT1工作在150MHz-920MHz频段,输出功率最高16dBm，灵敏度为-118dBm。为了能够在智能燃气内工作，收发器还需外接一个功放，将最大输出功率提高到27dBm。意法半导体开发了兼容欧洲EN13757-3:2013和EN13757-4:2013标准的WMBUS固件协议栈，如果客户要求，意法半导体还提供相关的C源代码，代码运行在STM32L1和PIRIT1组成的开发平台上。STM32L1是一系列超低功耗的ARM Cortex M3微控制器，用户还可以选用STM32L0或STM32L4微控制器，这两款产品分别搭载ARM Cortex M0+和M4处理器内核。

智能照明

智能路灯是目前不少地区政府关注的最新的智能城市发展趋势之一，智能路灯有助于改进耗电量和路灯维护问题，同时能够为市政服务机构提供多项服务。智能街道照明系统可以远程控制路灯，并根据公路交通参与者活动状况和雨、雾霾、雾等自然环境条件，自动调整路灯亮度。此外，系统还可以监视每支灯的