📘 智能电表 · 硬件选型与系统设计

📚 共30章 · 从入门到实战
01智能电表概述
  • 发展历程
  • 核心功能
  • 与传统电表区别
  • 国际标准与法规
02计量芯片选型
  • 主流厂商
  • 关键参数
  • 接口(SPI/UART/I2C)
  • 防窃电方案
03主控MCU选型
  • 考量因素
  • ARM Cortex-M / RISC-V
  • STM32/GD32/复旦微
  • 通信设计
04电源系统设计
  • 开关/线性电源
  • 宽电压85-265V
  • 后备电源
  • 电源管理芯片
05通信模块选型
  • RS485隔离
  • 红外(IEC 62056)
  • HPLC/窄带PLC
  • Wi-Fi/LoRa/NB-IoT/4G
06存储与时钟设计
  • EEPROM/Flash
  • FRAM应用
  • RTC (RX8025/DS3231)
  • 掉电保护
07显示与交互设计
  • LCD段码/TFT彩屏
  • 按键/触摸
  • LED指示灯
  • 蜂鸣器/语音
08安全与加密设计
  • 安全芯片(ATECC608A/SE050)
  • AES/SM4
  • 安全启动
  • 防拆防篡改
09继电器与执行机构
  • 磁保持继电器
  • 驱动电路(MOS/驱动芯片)
  • 通断控制
  • 过零检测
10传感器与数据采集
  • 电流互感器CT
  • 电压采样(分压/PT)
  • 温度NTC/DS18B20
  • 霍尔防窃电
11PCB设计与电磁兼容
  • 叠层2/4层
  • 模拟/数字隔离
  • EMC滤波/屏蔽/接地
  • 安规爬电距离
12硬件测试与认证
  • 型式测试(精度/EMC/耐压)
  • 国网/南网认证
  • 计量检定
  • 可靠性(高低温/湿热)
13系统架构设计
  • 硬件框图
  • 功能模块划分
  • 数据流/信号流
  • 功耗预算与热设计
14BOM成本控制
  • 选型与成本平衡
  • 国产化替代
  • 批量采购策略
  • DFM可制造性
15固件与硬件协同设计
  • Bootloader
  • OTA/本地升级
  • HAL设计
  • 驱动开发
16多费率与阶梯电价
  • 多费率计量原理
  • 时段切换
  • 阶梯电价算法
  • 费率参数管理
17负荷管理与需量计量
  • 需量算法(滑差/区间)
  • 负荷曲线
  • 远程拉合闸/功率限制
  • 事件上报
18远程通信协议
  • DL/T 645
  • IEC 62056 (DLMS/COSEM)
  • MQTT应用
  • 加密传输
19本地通信协议
  • RS485 Modbus
  • 红外协议
  • M-Bus
  • Zigbee/BLE Mesh
20数据采集与存储策略
  • 分钟/小时冻结
  • 事件记录(掉电/过流)
  • 数据压缩
  • 循环存储
21时钟同步与时间管理
  • RTC校准(温度补偿/GPS)
  • 夏令时/冬令时
  • 时间戳管理
  • 多表同步
22防窃电技术
  • 电流不平衡检测
  • 磁场/开盖检测
  • 反向功率
  • 防窃电算法
23智能电表可靠性设计
  • 冗余设计(双电源/双时钟)
  • 看门狗/异常复位
  • 故障自诊断
  • MTBF计算
24生命周期管理
  • 老化测试
  • 寿命预测
  • 现场故障分析(FTA)
  • 远程维护
25微电网中的应用
  • 分布式能源计量
  • 双向计量(光伏)
  • V2G计量
  • 微电网能量管理
26智能电表与AMI系统
  • AMI架构概述
  • 电表角色
  • 数据集中器/边缘计算
  • AMI安全
27国际标准与认证
  • IEC 62052/62053
  • MID认证
  • ANSI C12.20
  • GB/T 17215
28智能电表未来趋势
  • NGEM概念
  • AI与边缘计算
  • 量子安全加密
  • 碳中和绿色电表
29项目实战（一）
  • 需求分析
  • 系统方案设计
  • 关键元器件选型
  • 原理图设计
30项目实战（二）
  • PCB布局布线
  • 硬件调试与测试
  • 认证流程
  • 量产导入
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