走在國產(chǎn)化道路的“芯”與“魂”

表計行業(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簽，物聯(lián)網(wǎng)技術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)億級表計用戶賴以體驗“數(shù)字計量，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，光伏等新能源多樣化負荷加入，直流和算力方面的芯片需求指數(shù)級增加，又給國產(chǎn)化“強芯”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)場景的應用深化，指數(shù)級上升的表計數(shù)據(jù)也會帶來表計生態(tài)圈的復雜性，數(shù)字計量、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)表計規(guī)?；瘧门c發(fā)展的評估要素。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)電能表是由計量模組、管理模組、擴展模組構成。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；電表計量模組和擴展模組的功能仍采用傳統(tǒng)軟件開發(fā)方式進行操作。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)和基于寬帶載波時鐘基準的同步采集技術達到國際領先水平。而早在2019年末，南方電網(wǎng)擁有自主知識產(chǎn)權的嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)（InOS）新一代R46智能電表就在佛山上線，引入了虛擬機設計思想，真正實現(xiàn)了APP應用與MCU及硬件版本的解耦。絕大多數(shù)應用APP使用Java等高級語言編程實現(xiàn)，可預先在普通PC機上直接編碼、仿真。

什么是嵌入式操作系統(tǒng)

不過對于小編這種技術小白來說，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時操作系統(tǒng)，那小編帶不同的同學一起了解一下吧。

操作系統(tǒng)是配置在硬件上的第一層軟件，是對硬件系統(tǒng)的首次擴充，其他系統(tǒng)軟件和應用軟件都依賴于操作系統(tǒng)的支持。操作系統(tǒng)主要實現(xiàn)進程管理、存儲管理、文件管理、中斷處理和網(wǎng)絡管理等功能。

對于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而言，“碎片化”-芯片、傳感器、通信協(xié)議、應用場景千差萬別導致物聯(lián)網(wǎng)軟件應用迭代慢、成本高、生態(tài)閉塞。參考PC及移動互聯(lián)網(wǎng)的技術發(fā)展歷程，軟件行業(yè)的爆發(fā)需要相對較為標準化的底層運行環(huán)境作為支撐，所以，物聯(lián)網(wǎng)也需要具備一套對軟件開發(fā)者更友好的、相對統(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)應用的操作系統(tǒng)軟件，負責嵌入式系統(tǒng)的全部軟、硬件資源分配，任務調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并激發(fā)活動。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)，實時性和非實時性嵌入式操作系統(tǒng)。

電表是嵌入式系統(tǒng)很好的一個切入點，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時操作系統(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)展起來的不足以實現(xiàn)完全自主可控。同時行業(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)權威檢測機構--工信部中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院檢測認證，內(nèi)核代碼自主率達到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專為工控領域定制研發(fā)，與消費類操作系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息傳遞無實時性要求相比，樞紐4.0可以確保數(shù)據(jù)信息實時傳遞，同時，具備對軟硬件資源更細粒度訪問權限控制的能力，安全等級更高，最大限度保護用戶信息的安全，更適合工 業(yè)化控制場景和指令。

2019年至今，搭載著智芯樞紐操作系統(tǒng)的各類邊緣計算核心板及其產(chǎn)品（臺區(qū)智能融合終端、邊緣物聯(lián)代理、智慧開關、光伏并網(wǎng)開關、智能物聯(lián)電能表等），在國家電網(wǎng)公司27個省市公司實現(xiàn)百萬級的現(xiàn)場部署及應用，獲得了電力系統(tǒng)客戶的廣泛認可。

小編去請教了智芯公司安全傳感事業(yè)部的專家，經(jīng)過確認，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。