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智能表计OTA解决方案

2021年06月17日来源:艾拉比发布分享朋友圈
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虽然智能表计行业目前渗透率还比较低,但是基于政策、需求、技术等几个利好的消息,当前智能表计行业处于高速增长期的起点。国信证券的行业报告中指出,在政策端,国家推动加快水、气、热、电表更新换代;在需求端,水务、燃气公司对存量机械表和 IC 表有强烈的智能化替换需求;在技术端,NB-IoT 技术和产业链的成熟为 NB-IoT 智能表的广泛部署提供条件,也推动行业格局进一步集中。



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我国表计行业经历了从机械表到智能表的演变,而智能表也经历了从预付费智能表(IC 卡预付费表)再到智能远传表进而逐步进化到电子表的演变。当前,我国表计市场处在普通机械表、智能表共存的局面。智能远传表相比 IC 卡预付费表来说,可实现远程抄表、远程阀控、故障检测、异常报警等功能。智能表计是对传统机械表计的替代,将机械刻度表度数数据化,并通过内置无线通信模块接入网络,向电网、水务、燃气、供热企业的数据中心提供用户的使用数据,实现远程抄表、动态监测、资源优化配置等目标。

目前我国四大表智能化水平差异较大,其中,根据智能电表的渗透率最高,超过 90%;智能燃气表渗透率约 50%,仍有一半市场被传统膜式燃气表所占据;智能水表下游水务公司客户分散,当前渗透率较低,约 30%;智能热量表市场主要集中于黑龙江、吉林、辽宁等北方 15 个供暖地区,季节性明显,渗透率也较低。以智能燃气表和智能水表为代表的智能表计市场是当年 NB-IoT技术应用成熟且发展最迅速的应用场景。





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行业痛点




随着行业迅猛发展,行业对于OTA升级功能需求迫切,但OTA升级算法研发难度大,自主研发困难。同时,部分现有的智能表计受限于硬件资源,无法直接使用OTA升级功能,如果换用资源丰富的主控芯片也将显著提高产品成本。


在FOTA升级的过程中,行业客户同样存在着一些问题。如芯片各自实现OTA升级方案,碎片化严重。升级容错率低,一旦主控升级失败,则整机变砖。我们整理了行业在OTA时面临的问题:


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艾拉比OTA解决方案





面向不同的智能表计行业客户,以及差异化的应用场景,艾拉比可提供多样化的解决方案:
一、芯片级解决方案

针对单个芯片的升级方案,艾拉比推出标准化产品UB(Upgrade Bootloader)。UB是面向MCU的独立标准化bootloader程序,类似于android的recovery或者Linux的UBoot。用户根据选定的MCU型号和基本信息,通过界面化工具直接生成。使用NB-IoT模组 + MCU作为硬件方案,需要升级MCU上的主控应用程序,NB-IoT模组只做数据透传。


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UB FOTA方案组成:

MCU烧录艾拉比ELB固件,在应用层集成平台下载程序,其中对网络调用通过NB-IoT模块的AT指令完成。NB-IoT模块只进行数据透传实现网络连接。NB-IoT包含应用和历史数据、配置数据等区域,升级过程只升级应用区域,数据区不做任何改变。差分包也可以通过红外/蓝牙等模块近场传输到表计中,避免拆机等工作。

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(Bootloader在线制作工具)
使用方法:

将生成的UB通过夹具/烧录器等烧录至MCU内部Flash的Bootloader区域或者独立的一个子系统分区。

使用NB-IoT模块+MCU作为硬件方案,需要升级MCU上的主控程序,NB-IoT模块只做透传。

二、整机级解决方案

艾拉比深入行业客户,结合着设备的硬件构成及资源情况,推出整机级升级OpenFOTA方案。OpenFOTA方案旨在借用硬件资源较丰富的模组的FOTA能力来升级主控MCU的应用程序。



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OpenFOTA方案设备端构成如上图所示,主控处理器MCU烧录艾拉比ELB 固件,该固件是图形化配置生成,其中包含与模组进行OTA业务交互的 UP 程序以及MCU的轻量级Bootloader引导程序和相关保护机制,而在模组中已经预先集成了艾拉比的 UA差分算法、UP 程序、交互逻辑接口等。


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终端客户在使用的时候只需要为MCU烧录ELB固件,然后搭配对应的模块即可,几乎不需要再为如何实现FOTA而烦恼,只管验证和使用。



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