走在國產(chǎn)化道路的“芯”與“魂”

表計(jì)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的這些年，物聯(lián)網(wǎng)屬性已成為越來越多表企的標(biāo)簽，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不但是水電氣熱公用事業(yè)公司數(shù)智化轉(zhuǎn)型路上的有力支撐，更是數(shù)億級(jí)表計(jì)用戶賴以體驗(yàn)“數(shù)字計(jì)量，讓生活更美好”的重要手段。

操作系統(tǒng)和芯片是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的核心。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前，電網(wǎng)用電側(cè)核心芯片國產(chǎn)化率最高，超85%；配電側(cè)的國產(chǎn)化也超過了50%。而隨著新型電力系統(tǒng)的加速建設(shè)，光伏等新能源多樣化負(fù)荷加入，直流和算力方面的芯片需求指數(shù)級(jí)增加，又給國產(chǎn)化“強(qiáng)芯”之路提供了廣大的發(fā)展空間。

有“芯”也要有“魂”，隨著智能物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的應(yīng)用深化，指數(shù)級(jí)上升的表計(jì)數(shù)據(jù)也會(huì)帶來表計(jì)生態(tài)圈的復(fù)雜性，數(shù)字計(jì)量、數(shù)字貨幣、區(qū)塊鏈、AIoT邊緣嵌入式軟件、操作系統(tǒng)等正在成為新一輪物聯(lián)網(wǎng)表計(jì)規(guī)模化應(yīng)用與發(fā)展的評(píng)估要素。智能電表目前缺少完善的自研操作系統(tǒng)，隨著新一代智能電表的推廣這個(gè)問題越發(fā)突出，國產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展也駛?cè)肓丝燔嚨馈?

新一代電表的嵌入式可操作系統(tǒng)

而這兩年，電網(wǎng)公司也新一代智能電表的操作系統(tǒng)做了很多研究和嘗試。

2022年初，國網(wǎng)推出《智能物聯(lián)電能表功能及軟件規(guī)范（Q/GDW 12180-2021)》，智能物聯(lián)電能表是由計(jì)量模組、管理模組、擴(kuò)展模組構(gòu)成。操作系統(tǒng)是智能物聯(lián)表的管理模組功能軟件的統(tǒng)一開發(fā)平臺(tái)；電表計(jì)量模組和擴(kuò)展模組的功能仍采用傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式進(jìn)行操作。這也是首次在國網(wǎng)的智能物聯(lián)表上采用嵌入式操作系統(tǒng)。

而在南網(wǎng)這邊，南網(wǎng)科技自主研發(fā)的“配用電統(tǒng)一操作系統(tǒng)——絲路 InOS”，實(shí)現(xiàn)了智能配用電終端操作系統(tǒng)的國產(chǎn)替代，其中智能電表嵌入式操作系統(tǒng)和基于寬帶載波時(shí)鐘基準(zhǔn)的同步采集技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。而早在2019年末，南方電網(wǎng)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)（InOS）新一代R46智能電表就在佛山上線，引入了虛擬機(jī)設(shè)計(jì)思想，真正實(shí)現(xiàn)了APP應(yīng)用與MCU及硬件版本的解耦。絕大多數(shù)應(yīng)用APP使用Java等高級(jí)語言編程實(shí)現(xiàn)，可預(yù)先在普通PC機(jī)上直接編碼、仿真。

什么是嵌入式操作系統(tǒng)

不過對(duì)于小編這種技術(shù)小白來說，操作系統(tǒng)是什么都摸棱兩可，別說再加上一堆前綴的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，那小編帶不同的同學(xué)一起了解一下吧。

操作系統(tǒng)是配置在硬件上的第一層軟件，是對(duì)硬件系統(tǒng)的首次擴(kuò)充，其他系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件都依賴于操作系統(tǒng)的支持。操作系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、文件管理、中斷處理和網(wǎng)絡(luò)管理等功能。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而言，“碎片化”-芯片、傳感器、通信協(xié)議、應(yīng)用場(chǎng)景千差萬別導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用迭代慢、成本高、生態(tài)閉塞。參考PC及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展歷程，軟件行業(yè)的爆發(fā)需要相對(duì)較為標(biāo)準(zhǔn)化的底層運(yùn)行環(huán)境作為支撐，所以，物聯(lián)網(wǎng)也需要具備一套對(duì)軟件開發(fā)者更友好的、相對(duì)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)，使軟件開發(fā)過程從硬件開發(fā)中脫離出來。

嵌入式操作系統(tǒng)是一種能夠支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源分配，任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并激發(fā)活動(dòng)。嵌入式操作系統(tǒng)從不同角度上分為通用型嵌入式操作系統(tǒng)和專業(yè)專用型嵌入式操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)性和非實(shí)時(shí)性嵌入式操作系統(tǒng)。

電表是嵌入式系統(tǒng)很好的一個(gè)切入點(diǎn)，目前，國際、國內(nèi)嵌入式操作系統(tǒng)大多是通用軟件產(chǎn)品，而長久以來，我國所采用的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)依然被VxWorks、QNX等幾家公司所壟斷，一些基于國外內(nèi)核發(fā)展起來的不足以實(shí)現(xiàn)完全自主可控。同時(shí)行業(yè)也不看好現(xiàn)行通用嵌入式操作系統(tǒng)，主張自研新一代智能電表的操作系統(tǒng)。

自研國產(chǎn)操作系統(tǒng)現(xiàn)在與未來

除了南網(wǎng)科技自主研發(fā)操作系統(tǒng)-絲路 InOS，國內(nèi)還有自主研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)在電表應(yīng)用。

智芯公司自主研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)--樞紐4.0

3月31日，智芯公司自主研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)--樞紐4.0成功通過國內(nèi)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)--工信部中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院檢測(cè)認(rèn)證，內(nèi)核代碼自主率達(dá)到100%，是智芯公司在工控芯片操作系統(tǒng)研發(fā)方面取得的重大突破。

智芯公司樞紐4.0專為工控領(lǐng)域定制研發(fā)，與消費(fèi)類操作系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息傳遞無實(shí)時(shí)性要求相比，樞紐4.0可以確保數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳遞，同時(shí)，具備對(duì)軟硬件資源更細(xì)粒度訪問權(quán)限控制的能力，安全等級(jí)更高，最大限度保護(hù)用戶信息的安全，更適合工 業(yè)化控制場(chǎng)景和指令。

2019年至今，搭載著智芯樞紐操作系統(tǒng)的各類邊緣計(jì)算核心板及其產(chǎn)品（臺(tái)區(qū)智能融合終端、邊緣物聯(lián)代理、智慧開關(guān)、光伏并網(wǎng)開關(guān)、智能物聯(lián)電能表等），在國家電網(wǎng)公司27個(gè)省市公司實(shí)現(xiàn)百萬級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)部署及應(yīng)用，獲得了電力系統(tǒng)客戶的廣泛認(rèn)可。

小編去請(qǐng)教了智芯公司安全傳感事業(yè)部的專家，經(jīng)過確認(rèn)，目前智芯研發(fā)的智能物聯(lián)電能表用的操作系統(tǒng)就是樞紐輕量級(jí)。