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水表作為測量水流量的儀表，有近二百多年的歷史，目前全球約15億個(gè)水表分布在千家萬戶，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市的發(fā)展，水表智能化已成為發(fā)展趨勢，預(yù)測全球智能水網(wǎng)絡(luò)市場的營收將從2016年的26億美元增長到2025年的72億美元。據(jù)第三方調(diào)查報(bào)告，在美國已有超過80%的供應(yīng)商投資或計(jì)劃投資智能水基礎(chǔ)設(shè)施,以提高運(yùn)營效率并減少水損失，中國也正在加強(qiáng)對智能水表的利用。推動(dòng)智能水表快速的發(fā)展根本原因是：長期以來，供水行業(yè)一直倍受產(chǎn)銷差率太高所困擾，其中一項(xiàng)重要因素是由于水表測量或計(jì)量系統(tǒng)的不完整或精度不高所造成，有統(tǒng)計(jì)顯示，基于此原因造成的供水損失高達(dá)30％。由此可見，水表更高精度的設(shè)計(jì)已成為當(dāng)下迫切需待解決的問題。

近日德州儀器（TI）推出全新系列的MSP430™微控制器（MCU），該系列控制器帶有集成超聲波感應(yīng)模擬前端，能夠提高智能水表的精度并降低其能耗。此外，TI還推出兩款新型參考設(shè)計(jì)，可以更輕松地設(shè)計(jì)模塊，為現(xiàn)有機(jī)械水表新增自動(dòng)抄表功能（AMR）。德州儀器(TI )中國區(qū)MSP微控制器業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理刁勇先生在媒體會(huì)上和大家作了分享。

圖1：德州儀器(TI )中國區(qū)MSP微控制器業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理刁勇先生

為什么傳統(tǒng)水表會(huì)帶來水資源計(jì)量損失

刁先生介紹說，傳統(tǒng)機(jī)械式水表，采用旋翼式或螺翼式設(shè)計(jì)，是利用水表基表內(nèi)的葉輪的旋轉(zhuǎn)速度來連續(xù)測定流過水的體積計(jì)算流量儀表。這類水有著壓損大、精度差、始動(dòng)流量高、用戶容易倒撥表針惡意用水等缺點(diǎn)。甚至有些用戶利用水表在小流量時(shí)不計(jì)量的漏洞，有意將水管開到滴水狀態(tài)。因此，提高水表計(jì)量的準(zhǔn)確性，選擇高精度的水表，是供水公司降低漏損率、降低產(chǎn)銷差率的有效措施之一。

超聲波檢測水表有什么優(yōu)勢

刁先生表示，超聲波水表具有高精度的優(yōu)勢，可以達(dá)到<±1%，值得一提的是超聲波計(jì)量在滴水狀態(tài)都依然可以測量。由于超聲波計(jì)量為全電子器件無活動(dòng)機(jī)械部件不會(huì)帶來磨損，從而延長了使用壽命。在成本方面刁先生也表示，盡管超聲波水表單體成本貴，但硬件維護(hù)的成本大大降低，同時(shí)還為水質(zhì)、成份的檢測提供有效的手段，可抗振動(dòng)、紅外輻射、EMI等干擾。由于其為全電子化計(jì)量可輕松添加通信設(shè)置。

眾所周知，水務(wù)公司規(guī)模遠(yuǎn)小于電力公司，在資金投入方面有一定的限制，如果將其水表做全面的更換需要投入大量資金，如何做到將現(xiàn)有機(jī)械水表更智能。TI給出了答案，第一，在現(xiàn)有水表上增加通訊功能，減少人工成本支出。第二，增加通訊功能后，可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)測，了解運(yùn)營情況。

MSP430FR6047微控制器，超聲波傳感解決方案的下一級性能水平

TI此次發(fā)布的這款MSP430FR6047使開發(fā)人員能夠利用完整的波形捕獲功能和基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的信號(hào)處理，為流量計(jì)增加更多智能特性。這種技術(shù)可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，零漂平均值為25皮秒或更低，標(biāo)準(zhǔn)差為32皮秒或更低，因此可以檢測到低于1升/小時(shí)的流速。此外，集成的MSP430FR6047器件具有豐富的MCU資源，相較于競爭對手的器件，僅需一顆芯片便可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)將水表系統(tǒng)組件數(shù)量減少50%，功耗降低25%，在不為電池充電的情況下，水表能夠運(yùn)行10年或更長時(shí)間。新型MCU還集成了一個(gè)用于高級信號(hào)處理的低能量加速器模塊、256 KB的鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（FRAM）、液晶顯示器（LCD）驅(qū)動(dòng)器和計(jì)量測試接口。

圖2：MSP430FR6047特性

超聲波感應(yīng)設(shè)計(jì)中心提供一個(gè)全面的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)

為使設(shè)計(jì)人員更方便的使用，MSP430超聲波感應(yīng)設(shè)計(jì)中心提供一個(gè)全面的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，開發(fā)人員可利用它在幾個(gè)月內(nèi)讓產(chǎn)品上市。該設(shè)計(jì)中心提供快速開發(fā)和靈活定制的工具，包括軟件庫、圖形用戶界面（GUI）、帶度量衡和數(shù)字信號(hào)處理（DSP）庫的評估模塊。與市場同類產(chǎn)品不同的是，此設(shè)計(jì)中心可以實(shí)現(xiàn)ＡＤＣ波形的采樣，可以捕捉到超聲波的波形，刁先生解釋到利用超聲波的波形，設(shè)計(jì)人員可以做到很多功能的增加，例如對水質(zhì)的檢測。

靈活易用的EVM430-FR6047評估板

另外，TI的EVM430-FR6047評估模塊，易于與超聲波傳感器接口連接，預(yù)留BoosterPackTM接口，可添加以下功能:射頻、電源管理、溫度測量、功耗分析和LCD顯示功能、在線編程和調(diào)試等，利用EVM430-FR6047評估板，以及TI的軟件，設(shè)計(jì)人員可在半小時(shí)內(nèi)便輕松評估超聲波特性。

客戶可以從TI商店購買MSP430FR6047 MCU的樣品，以及在線申請EVM430-FR6047評估模塊，并通過MSP430超聲波感應(yīng)設(shè)計(jì)中心下載軟件。 

緊湊、低功耗的參考設(shè)計(jì)為機(jī)械水表新增無線通信功能

TI具有感應(yīng)傳感能力的新型低功耗水流測量參考設(shè)計(jì)是一種緊湊的解決方案，用于對低功耗機(jī)械流量計(jì)進(jìn)行電能測量，延長電池壽命。由單芯片SimpleLink™雙頻帶CC1350無線MCU啟用，該參考設(shè)計(jì)還能夠使設(shè)計(jì)人員為AMR網(wǎng)絡(luò)添加雙頻無線通信。設(shè)計(jì)人員可以利用參考設(shè)計(jì)的小尺寸特性，輕松改裝現(xiàn)有機(jī)械流量計(jì)，使水務(wù)公司能夠添加AMR功能，同時(shí)無需更換已安裝的儀表。CC1350無線MCU在測量水流量時(shí)僅消耗4uA電流，從而延長產(chǎn)品的使用壽命。

圖3：低功率水流測量,帶感應(yīng)傳感參考設(shè)計(jì)

第二個(gè)新型參考設(shè)計(jì)是基于SimpleLink™ Sub-1 GHz CC1310無線MCU的超低功耗解決方案。低功耗無線M-Bus通信模塊參考設(shè)計(jì)采用TI的無線M-Bus軟件堆棧，并支持868 MHz頻段內(nèi)的所有無線M-Bus操作模式。此無線通訊模塊在歐洲被廣泛采用，該參考設(shè)計(jì)可提供一流的功耗和靈活性，支持跨多個(gè)地區(qū)的無線M-Bus部署。

圖4：低功耗無線M-Bus通信模塊參考設(shè)計(jì)

TI MSP430FR6047 單芯片MCU擁有豐富的資源，超聲波具有方向性好，穿透能力強(qiáng)的特性，MSP430FR6047的推出無疑是加速了水表智能化的步伐，助力智慧城市的實(shí)現(xiàn)。