走在國產化道路的“芯”與“魂”

表計行業穩步發展的這些年，物聯網屬性已成為越來越多表企的標簽，物聯網技術不但是水電氣熱公用事業公司數智化轉型路上的有力支撐，更是數億級表計用戶賴以體驗“數字計量，讓生活更美好”的重要手段。

操作系統和芯片是物聯網產業生態的核心。相關數據顯示，目前，電網用電側核心芯片國產化率最高，超85%；配電側的國產化也超過了50%。而隨著新型電力系統的加速建設，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級增加，又給國產化“強芯”之路提供了廣大的發展空間。

有“芯”也要有“魂”，隨著智能物聯網場景的應用深化，指數級上升的表計數據也會帶來表計生態圈的復雜性，數字計量、數字貨幣、區塊鏈、AIoT邊緣嵌入式軟件、操作系統等正在成為新一輪物聯網表計規模化應用與發展的評估要素。智能電表目前缺少完善的自研操作系統，隨著新一代智能電表的推廣這個問題越發突出，國產嵌入式操作系統的發展也駛入了快車道。

新一代電表的嵌入式可操作系統

而這兩年，電網公司也新一代智能電表的操作系統做了很多研究和嘗試。

2022年初，國網推出《智能物聯電能表功能及軟件規范（Q/GDW 12180-2021)》，智能物聯電能表是由計量模組、管理模組、擴展模組構成。操作系統是智能物聯表的管理模組功能軟件的統一開發平臺；電表計量模組和擴展模組的功能仍采用傳統軟件開發方式進行操作。這也是首次在國網的智能物聯表上采用嵌入式操作系統。

而在南網這邊，南網科技自主研發的“配用電統一操作系統——絲路 InOS”，實現了智能配用電終端操作系統的國產替代，其中智能電表嵌入式操作系統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，南方電網擁有自主知識產權的嵌入式實時多任務操作系統（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，真正實現了APP應用與MCU及硬件版本的解耦。絕大多數應用APP使用Java等高級語言編程實現，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

不過對于小編這種技術小白來說，操作系統是什么都摸棱兩可，別說再加上一堆前綴的嵌入式實時操作系統，那小編帶不同的同學一起了解一下吧。

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

對于物聯網發展而言，“碎片化”-芯片、傳感器、通信協議、應用場景千差萬別導致物聯網軟件應用迭代慢、成本高、生態閉塞。參考PC及移動互聯網的技術發展歷程，軟件行業的爆發需要相對較為標準化的底層運行環境作為支撐，所以，物聯網也需要具備一套對軟件開發者更友好的、相對統一的操作系統，使軟件開發過程從硬件開發中脫離出來。

嵌入式操作系統是一種能夠支持嵌入式系統應用的操作系統軟件，負責嵌入式系統的全部軟、硬件資源分配，任務調度，控制、協調并激發活動。嵌入式操作系統從不同角度上分為通用型嵌入式操作系統和專業專用型嵌入式操作系統，實時性和非實時性嵌入式操作系統。

電表是嵌入式系統很好的一個切入點，目前，國際、國內嵌入式操作系統大多是通用軟件產品，而長久以來，我國所采用的嵌入式實時操作系統依然被VxWorks、QNX等幾家公司所壟斷，一些基于國外內核發展起來的不足以實現完全自主可控。同時行業也不看好現行通用嵌入式操作系統，主張自研新一代智能電表的操作系統。

自研國產操作系統現在與未來

除了南網科技自主研發操作系統-絲路 InOS，國內還有自主研發的嵌入式操作系統在電表應用。

智芯公司自主研發的嵌入式操作系統--樞紐4.0

3月31日，智芯公司自主研發的嵌入式操作系統--樞紐4.0成功通過國內權威檢測機構--工信部中國電子信息產業發展研究院檢測認證，內核代碼自主率達到100%，是智芯公司在工控芯片操作系統研發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，與消費類操作系統對數據信息傳遞無實時性要求相比，樞紐4.0可以確保數據信息實時傳遞，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 業化控制場景和指令。

2019年至今，搭載著智芯樞紐操作系統的各類邊緣計算核心板及其產品（臺區智能融合終端、邊緣物聯代理、智慧開關、光伏并網開關、智能物聯電能表等），在國家電網公司27個省市公司實現百萬級的現場部署及應用，獲得了電力系統客戶的廣泛認可。

小編去請教了智芯公司安全傳感事業部的專家，經過確認，目前智芯研發的智能物聯電能表用的操作系統就是樞紐輕量級。

翼輝MS-RTOS 嵌入式操作系統

翼輝MS-RTOS是一款面向物聯網需求的新一代小型物聯網安全操作系統，其開創性地在沒有 MMU 和資源受限的 MCU（如 Cortex-M3）上實現了多進程和動態裝載技術，可實現物聯網的軟硬分離。適用于對硬件成本敏感、安全性要求高的小微智能控制終端。

“硬件成本敏感”“安全性要求高”“小微智能控制終端”，這不就是智能電表嘛。通過小編了解，南網數研院之前研發的一款智能網關就用了翼輝MS-RTOS系統，并在正在深圳進行了小規模試點。

此外，中移、華為等物聯網操作系統也展現了更多可能性......

2015年，華為曾推出過LiteOS物聯網操作系統，可以搭載在智能家居、兒童定位器、智能電表/水表等設備上。而鴻蒙作為新一代的物聯網超級終端生態系統，之后不知道會給我們帶來什么驚喜。此外，中移物聯網的OneOS發力智能表計,并在智能水/燃氣表做出嘗試......

最后小編還有一個小疑問：物聯網操作系統可打破行業壁壘，統一的物聯網操作系統具備一致的數據存儲和數據訪問方式，為不同行業之間的數據共享提供了可能。那電水氣熱表有沒有統一物聯網操作系統需求？對多表集抄有沒有一定助力？