低功耗RS485在水气热表之应用优势
- 尤嘉禾
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智能计量表皆有内建数据传输功能，可将计量表采集数据利用数码编码实时传送到集中器，再回传给监控单位。一般传输概分有线与无线2种，无线传输具有免布线成本的优点，然而无线传输易受电磁波与地形地物干扰，而影响传输稳定性，因此有线传输是必要选项。
有线传输顾及布线方便性多采用串行传输，而集中器到各计量表属于点对多点(Point to Multi-Point)传输网络，目前以RS485与M-Bus这2种通信方式为主。
RS485通信接口
RS485标准采用两线平衡式发送、差分式接收的接线方式，具有抑制共模干扰的能力，加上汇流排收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故可以长距离传输信号，依照标准在同一汇流排上可以挂载32个结点，最大传输距离约为1200米，最大传输速率为10Mbps。
由于RS485通信接口具有低成本、可靠度高及抗干扰能力强等诸多优点，广泛地应用于工业控制之数据传输系统，亦成为目前智能电网中智能电表的基本通信接口。
M-Bus通信接口
M-Bus采用主从式(Master-Slave)通信方式，主机(通常是集中器)可对从机(通常是计量表)的数据进行采集，然后再传递至监控单位。M-Bus通信接口亦是2线接线方式，依照标准若采用0.8mm2双绞线在同一汇流排上可以挂载250个结点，最大传输距离约为350米。与RS485通信接口最大差异是计量表可透过两条传输线进行远程供电。
传统RS485芯片与M-Bus芯片比较
由于M-Bus是针对水、气、热计量所推出的标准，将RS485应用于水、气、热计量可能造成的缺失做了改善。但也因此付出了一些代价。条列如下：
1. 由于M-Bus下行与上行采用不同传输方式，因此主、从机芯片架构亦不相同，故芯片无法共享，而RS485芯片则无此问题。
2. M-Bus从机芯片之电源来自汇流排的信号线，故需要电路将信号线做整流滤波，与电压调整电路(Voltage Regulator)，将电源电压转换成内部电路需要之电压，这些额外电路都造成芯片的成本增加许多。
3. M-Bus主机芯片须提供电源给各从机计量表，当汇流排上的从机挂载多个时，主机芯片传送端电路须有很强的电流驱动能力，才能维持各从机电源的稳定。而计量表的电流消耗主要包含有感应器、微处理器与通信接口等，因此水、气、热计量表设计思维皆要以低功耗为优先。
4. 不论工业或马达控制、数码或大楼监控都以RS485做数据传输，广泛应用于各领域，尤其智能电网中智能电表更以RS485作为基本通信接口，对于各种情况下之布线技术成熟，而M-Bus是针对水、气、热计量推出的标准，网络布建仅限于初步阶段。
5. 政府对于能量的维护、管理与营运，除了水、气、热计量外还有电的计量，目前智能电网采用RS485当作基本通信接口，若水、气、热计量之智能网络也采用RS485当做通信接口，有助于各网络信息集中采集与监控，实现未来4网合一。
传统RS485芯片与M-Bus芯片之规格比较，归纳如表一所示。对于传统RS485芯片以现有规格应用于水、气、热计量之智能网络，不论在汇流排之从机结点数量、RS485芯片静态电流消耗量、或因信号线之极性影响布线施工方便性考量方面，都有极大的改善空间。
新一代与低功耗RS485芯片
晶焱科技有监于水、气、热计量之计量表要以低功耗为优先考量，加上通信接口芯片占了计量表1/3的功率消耗，于是推出低功耗RS485芯片：将静态电流大幅降低至0.06mA。并将无极性功能内建于芯片中，只要芯片一上电就实时完成极性的侦测、判断，然后进行极性的校正，施工上不需注意汇流排上信号线之极性，大大提升布线的方便性。因此新的低功耗RS485芯片，更适合智能计量表的应用。
目前各国积极布建智能电网，而电网中智能电表已采用RS485作为基本通信接口；故可藉由新一代与低功耗RS485芯片产生，将水、气、热计量的采集、监控与智能电网完全整合在一起，共享网络硬件设备，以实现4网合一的未来趋势，如图一所示。(本文由晶焱科技吴思贤资深经理提供，尤嘉禾整理)
