水表市场：十年将增长2.7倍

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在过去10年或20年的电表热之后，随着物联网的兴起，水表也在发生变化，成为一种新的热潮。据统计，全球约有15亿块水表。全球智能水网市场的收入将从2016年的26亿美元增加到2025年的72亿美元。仅在美国市场，80%以上的美国供应商投资或计划投资智能水表基础设施，以提高运营效率，减少水损失。

图:传统机械水表目前占据了大部分市场

水表市场的痛点是，由于感知和测量不当和不准确，水务公司配送的供水损失高达30%。此外，与同样庞大的电表市场不同，水务公司通常是本地化的，规模小，数量多。为了降低成本，他们迫切需要依靠它AMR(自动仪器读数)降低运营成本。但与完成智能电表安装相比，AMR模块的部署成本较低，因此基于标准的无线通信网络/物联网可以轻松实现网络运行，降低成本。

图:超声电子水表(图片来源:TI公司)

超声波水表研发新项目增长迅速

目前大部分水表都是机械表，电子正在取代机械表。

电子分为两类。严格地说，它是半机械式的，即机械表的活动部件将使用机械感知，使用电感电容器(LC)、巨磁电阻(GMR)、隧道式磁阻(TMR)或霍尔效应传感器捕获螺旋桨或叶轮的运动，然后转换成数据并传递给测量单元。由于活动部件，可能会出现磨损和不准确。因此，这些仪器的使用寿命一般较短(不到7年)，无法检测到低流量或小泄漏。污染、污垢积聚和部件老化也会影响测量精度，因此需要定期校准。

超声波传感器通常是纯电子的。虽然目前市场出货量不大，但新开工的项目中有很多这样的方案。由于该方法避免了上述问题，精度达到1%，使用寿命长(>10年)，可以轻松检测不同成分的液体或气体，调整介质和管道腐蚀污染的影响，无需重新校准。然而，超声波方案的成本高于半机械式。

TI首次带来超声波水表检测MCU

近日TI在北京举行新闻发布会，宣布推出更准确的智能水表单芯片超声波感应微控制器(MCU)MSP430FR6047。特点来自TI的超低功耗MSP具有集成超声波感应模拟前端的430家族，可以提高智能水表的精度，降低其能耗。

具体，新型MSP430FR6047MCU该系列使开发人员能够利用基于模数转换器的完整波形捕获功能(ADC)信号处理为流量计增加了更多的智能特性。与竞争对手的设备相比，该技术可以更准确地测量零漂移平均值为25皮秒或更低，标准差为32皮秒或更低，因此可以检测到低于1升/小时的流速。另外，集成MSP430FR6047装置可将水表系统组件数量减少50%，功耗功耗减少25%，水表可以运行10年或更长时间而不给电池充电。新型MCU还集成了低能量加速器模块，用于高级信号处理KB铁电随机存储存储器(FRAM)、液晶显示器(LCD)驱动和测量测试接口。

TI中国区MSP刁勇先生说，微控制器业务拓展经理，MSP430FR6047是TI第一个超声波检测芯片的特点是MCU资源十分丰富，一颗芯片就足够了，而且超低功耗(约3uA)，实现滴漏测量。

具体来说，友商产品通常使用芯片进行超声波测量，TI集成它，即把DSP模块(LEA)加进来。超声波测量的关键是飞行时间(TOF)测量，即安装在流管内外的一对或多对超声波传感器可用于测量TOF，水管的厚度并不重要。因此，难点是在计算准确的情况下实现低功耗，这需要快速计算，普通MCU没那么快，所以功耗居高不下，FR6047芯片集成了低功耗加速器(LEA)，比Cortex-M0核快40倍。另外值得称道的是FRAM，采用了TI最大容量256KB，因此，存储资源丰富。一个朋友MCU有时候只有几十种资源KB、缺少液晶显示器(LCD)因此，需要多个接口，如驱动器和测量测试MCU实现。

FR6047芯片小批量9.99美元，这个价格有点高吗？事实上，这是批量1K下面。其实价格比较合理，因为模拟前端方案的成本通常是3美元。

TI水表及流量表

为何TI还名为还名为MSP430超TI中国由于超声波设计非常复杂，各自公司的要求不同，声波感应设计中心的开发生态系统TI提供相应的软件和工具，让开发人员在几个月内上市产品。

实际上，TI有完整的水表产品线，涵盖半机械到全电子。还可以进行其他测量，如气体，但气体密度低，难度更大。

上文说到MSP430FR6047是超声波测量家族的第一款产品，那么未来的产品路线图呢？刁勇先生透露，下一代新产品将得到改进ADC测量气体的精度；此外，还可以使用FRAM为了降低成本，容量更小。

在这次发布会上，TI还推出了两种新的参考设计，让客户更容易设计模块，为现有机械水表增加自动抄表功能(AMR)。

1.具有感应传感能力的新型低功耗水流测量参考设计是用于低功耗机械流量计电能测量、延长电池寿命的紧凑解决方案。SimpleLink双频带CC1350无线MCU参考设计也可以让设计师成为AMR添加双频无线通信的网络。

2.基于第二种新型参考设计SimpleLinkSub-1GHzCC1310无线MCU超低功耗解决方案。低功耗无线M-Bus通信模块参考设计TI的无线M-Bus支持868MHz频段内的所有无线M-Bus操作模式。参考设计提供一流的功耗和灵活性，支持跨多个地区的无线M-Bus部署。

小结

水表市场正在兴起，半机械/螺旋桨或叶轮成本较低；超声波测量成本高，但精度高。AMR也需要更多的无线通信能力。TI准备好了各种计划。