T∕ZZB 0710-2018 采用NB-IoT通信技术的膜式燃气表.pdf
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1、ICS 91.140.40 N 12 ZZB 浙江制造团体标准 T/ZZB 07102018 采用 NB-IoT 通信技术的膜式燃气表 Diaphragm gas meter with NB-IoT wireless remote-reading 2018 - 11 - 02 发布 2018 - 11 - 30 实施 浙江省品牌建设联合会 发 布 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 2 5 基本要求 . 3 6 规格参数 . 4 7 技术要求 . 5 8 结构 . 9 9 外观和标记 . 11 10 试验方法 . 12
2、11 检验规则 . 24 12 包装、运输、贮存 . 26 13 质量服务承诺 . 26 参考文献 . 27 前 言 本标准按照GB/T 1.12009规则编写。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由浙江省品牌建设联合会提出并归口。 本标准由浙江省计量科学研究院牵头组织制定。 本标准主要起草单位:金卡智能集团股份有限公司。 本标准参与起草单位:浙江省计量科学研究院、杭州先锋电子科技股份有限公司、浙江威星智能仪表股份有限公司、浙江苍南仪表集团东星智能仪表有限公司、浙江荣鑫智能仪表股份有限公司、宁波东海集团有限公司、 杭州贝特仪表有限公司、 浙江
3、松川仪表科技股份有限公司、 杭州市燃气集团有限公司、广州燃气集团有限公司、杭州电子科技大学 (排名不分先后)。 本标准主要起草人:郭刚、 郑建英、朱央洲、石爱国 、金岚、李文华、 陈维厅、吴庆卫、林志良、张涛、李福增、 刘荣、陈赏顺、丁渊明、江航成、郑水云、沈晓东、冯家亮、 曹国荣、张金龙、肖静 、蔡立艮。 本标准由浙江省计量科学研究院负责解释。 采用 NB-IoT 通信技术的膜式燃气表 1 范围 本标准规定了采用NB-IoT通信技术的膜式燃气表的术语和定义、符号、基本要求、规格参数、技术要求、结构和材料、外观和标记、试验方法、检验规则、包装、运输、存贮和质量服务承诺。 本标准适用于最大工作压
4、力不超过50 kPa、 最大流量不超过160 m3/h及准确度等级为1.5 级的膜式燃气表(以下简称燃气表)的设计、制造和检测。 注:除非另有说明,本标准所提到的压力都是指相对大气压的压力(表压力)。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 191 包装储运图示标志 GB 3836.1 爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求 GB 3836.4 爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备 GB/T 42082017 外壳防护等级(IP代码
5、) GB/T 6968 膜式燃气表 GB/T 17626.22006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗挠度试验 GB/T 17626.32006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗挠度试验 GB/T 17626.42008 电磁兼容试验与测量技术 脉冲群抗扰度试验 GB/T 17626.52008 电磁兼容试验与测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验 3 术语和定义 GB/T 6968界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 NB-IoT 基于3GPP演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)技术,使用180 kHz的载波传输带宽,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接。 3.2 NB-
6、IoT 模组 完成无线通信功能, 包括NB-IoT芯片、 射频前端单元, 以及芯片所需要外围电路等组成的通信模块,集成于终端之中。 3.3 NB-IoT 网络 由运营商提供,提供终端/用户接入管理、安全管理和数据路由等功能,包括运营商基站及核心网设备等。 3.4 主站 提供终端节点接入鉴权,网关接入控制,数据传输,数据加解密,数据格式转换等功能,包含网络管理软件和硬件的专用系统。 3.5 一次抄读成功率 在规定时间和网络条件下,燃气表抄读成功的次数之和与应抄读总次数的百分比。 3.6 日抄读成功率 在规定网络条件下,24 h内抄读系统所有燃气表,系统抄读成功的燃气表个数与应抄读的所有燃气表总数
7、的百分比。 3.7 固件 写入到可擦写只读存储器的程序。 4 缩略语 缩略语和说明见表1。 表1 缩略语和说明 3GPP 第三代移动通信伙伴项目 3rd Generation Partnership Project RSRP 参考信号接收功率 Reference Signal Receiving Power SINR 信号与干扰加噪声比 Signal to Interference plus Noise Ratio RoHS RoHS 是由欧盟立法制定的一项强制性标准,它的全称是关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令 Restriction of Hazardous Substance
8、s PLM 产品生命周期管理 Product Lifecycle Management ERP 企业资源计划 Enterprise Resource Planning MES 制造企业生产过程执行系统 Manufacturing Execution System QIS 质量管理信息系统 Quality Information System 5 基本要求 5.1 设计开发 产品设计过程应采用三维辅助设计软件对产品进行计算机辅助设计, 利用计算机软件对设计参数进行计算、分析和建模,并充分考虑可制造性需要,使设计结果有效可控。 5.2 材料 5.2.1 对产品所使用的材料性能,应符合如下要求: 耐
9、久性满足本标准的要求; 温度适应性满足本标准的要求。 5.2.2 对产品材料进行评价和选择,宜符合如下要求: 钢材料外壳产品壳体应采用热镀锌钢板,卡箍使用不锈钢材料; 铝材料外壳产品壳体应采用铸铝合金; 阀系应采用特殊配方酚醛树脂材料; 皮膜应采用丁腈橡胶材料生产; 密封胶应采用聚氨酯胶; 视窗应采用聚碳酸酯材料; 电子元器件材料应符合RoHS标准要求; 电子元器件的使用温度应满足燃气表的使用温度; 燃气表壳体受力构件(如壳体封圈、传感器及阀门出线接头等),宜采用金属材料。 5.3 生产制造 5.3.1 具备先进工艺保证能力和制造设备能力 5.3.1.1 宜具备线路板完整的生产流水线设备,包括
10、印刷机、贴片机、回流焊、波峰炉、AOI 自动光学检测设备,如选择外协,外协厂家需提供全过程的质量控制和记录,可供追溯。 5.3.1.2 应配备支持表具创建及业务处理的服务器,其数据处理响应时间不应大于 5 s,同时系统应具备不少于 3 万台终端的并发通信数据处理能力。 5.3.1.3 至少有一条符合生产规模和装配工艺要求的生产流水线。 5.3.2 具备制造全流程可追溯和信息化管理能力 5.3.2.1 拥有但不限于如:PLM 系统,ERP 系统,MES 系统,QIS 质量管理信息系统等。 5.3.2.2 燃气表应具有整个制造过程中的唯一 ID 号,可进行追溯,追溯内容包括但不限于燃气表计量性能检
11、测数据、燃气表厂家及规格型号等。 5.4 检测能力 5.4.1 基表生产检测能力 5.4.1.1 基表生产应具备生产过程工艺保证的能力,拥有且不少于下列工艺保障措施:铆接工装、超声焊接、热熔焊接、自动涂胶工艺、机芯试漏、机芯压损检测、机芯误差检测、压封等。 5.4.1.2 基表生产应具备产品关键零部件的检测能力,拥有且不少于下列检测设备:三坐标测量仪、电子天平、轻革折裂仪、涂层测厚仪、扭力扳手、邵氏橡胶硬度计及整机密封性检测装置等。 5.4.2 具备产品关键零部件的检测能力和制造过程检测能力 拥有且不少于下列检测设备: AOI检测设备电池放电检测设备、高低温交变湿热试验设备、 零部件专用检测工
12、装,阀门密封性检测,整机密封性检测装置,具备PCBA全检自动测试设备、整机全检自动测试设备,引入的扩展不确定度(k=2)应优于燃气表最大允许误差三分之一的气体流量标准装置等。 5.4.3 产品计量实验室 5.4.3.1 计量标准装置 气体流量标准装置的检定流量范围应覆盖燃气表流量范围,引入的扩展不确定度(k=2)应优于燃气表最大允许误差的五分之一,具备密封件检测和压力损失检测能力。 5.4.3.2 环境试验装置 具备温度适应性试验、高低温贮存试验盐雾试验、防护等级测试试验等试验能力。 5.4.3.3 耐久性试验装置 拥有最大流量法和循环周期法的耐久性试验装置, 具备产品的耐久性以及计量元件的材
13、料耐磨性试验能力。 5.5 NB-IoT 模组要求 5.5.1 功耗要求 最大工作电流不应大于250 mA,休眠模式电流不应大于5 A。 5.5.2 发射功率 上行最大发射功率为23 dBm2 dB。 6 规格参数 6.1 存储器 6.1.1 存储器应有足够的内存以存储燃气表的累计体积值,并至少保存 36 个月,且制造商应公开该保存时间; 6.1.2 存储器应有足够的内存以存储至少 100 条事件记录,以先入先出法为基础。 6.2 流量范围 6.2.1 燃气表的最大流量值、最小流量上限值和过载流量应符合表 2 的规定。 表2 流量范围 规格 qmax m3/h qmin的上限值 m3/h qt
14、 m3/h qs的最大值 dm3/h qr m3/h 1.6 2.5 0.016 0.25 3 3.0 2.5 4 0.025 0.4 5 4.8 4 6 0.04 0.6 5 7.2 6 10 0.06 1.0 8 12.0 10 16 0.10 1.6 13 19.2 表2 (续) 规格 qmax m3/h qmin的上限值 m3/h qt m3/h qs的最大值 dm3/h qr m3/h 16 25 0.16 2.5 13 30 25 40 0.25 4.0 20 48 40 65 0.40 6.5 32 78 65 100 0.65 10.0 32 120 100 160 1.0 1
15、6.0 50 192 注:规格里的数字表示燃气表的公称流量值(即是燃气表设计时最佳工作状态的流量值),制造商一般会在前面加上表示一定含义的字母,如G2.5。 6.2.2 燃气表的最小流量值可以比表 2 所列的最小流量上限值小,但是该值应是表中某个值,或是某个值的十进位约数值。 6.3 最大工作压力 制造商应声明燃气表的最大工作压力。 6.4 工作条件 6.4.1 温度范围 6.4.1.1 燃气表的最小工作环境温度范围为-10 +40 ,且适应工作介质温度变化范围不小于40K,工作介质温度范围不应超出环境温度范围。 6.4.1.2 制造商应声明工作介质温度范围及环境温度范围。 6.4.1.3 制
16、造商可声明更宽的环境温度范围,从-10 、-25 或-40 40 、55 或 70 。 6.4.1.4 燃气表应符合所声明温度范围的相应要求。 6.4.2 安装场所 符合本标准要求的燃气表, 在满足声明工作环境的场所均可安装, 其中NB-IoT网络信号信噪比SINR不应小于-3 dB,参考信号接收功率RSRP不应小于-110 dBm。 7 技术要求 7.1 计量要求 7.1.1 示值误差 7.1.1.1 燃气表的示值误差应符合表 3 规定的初始最大允许误差的要求,误差曲线还应符合下列要求: 在qt q qmax范围内,示值误差的最大值和最小值之差不应超过 2%; 在qt q qmax范围内,如
17、果各个流量点的误差值符号相同,则误差值的绝对值不应超过 1%。 7.1.1.2 燃气表的示值误差还应符合本标准其他条款的相应要求。 表3 准确度等级和最大允许误差 流量q m3/h 最大允许误差(MPE) 初始 耐久 1.5 级 qminqqt 3% 6% qtqqmax 1.5% 3% 7.1.2 压力损失 试验后,压力损失应符合表4的规定。 表4 压力损失最大允许值 qmax m3/h 压力损失最大允许值 Pa 初始 耐久 不带控制阀 带控制阀 不带控制阀 带控制阀 2.510 200 250 220 275 1665 300 375 330 415 100 和 160 400 500 4
18、40 550 注:初始压力损失最大允许值是指燃气表在经受本标准其他试验之前应满足的压力损失最大允许值, 耐久压力损失最大允许值是指燃气表经受本标准特定试验之后应满足的压力损失最大允许值。 7.1.3 计量稳定性 在qt q qmax,每个规定试验流量点的示值误差最大值与最小值之差不应大于0.5%。 7.1.4 始动流量 应满足GB/T 6968中始动流量的要求。 7.1.5 过载流量 燃气表在1.2qmax过载流量下运行1 h后,应满足: 7.1.1 中规定的最大允许误差要求; 偏差不应超过最大允许误差绝对值的 1/3。 7.1.6 回转体积 应满足GB/T 6968中回转体积的要求。 7.2
19、 电压和电流 7.2.1 工作电压不应大于 36 VDC。 7.2.2 采用电池供电的燃气表,静态电流不应大于 25 A。 7.2.3 整机最大工作电流不应大于 500 mA。 7.3 控制功能性要求 7.3.1 电源欠压保护 当燃气表的电源电压降至产品设计欠压值时,应有明确的文字、符号、发声、发光或关闭控制阀等一种或几种方式进行提示。 7.3.2 断电保护 断电时,带控制阀的燃气表应能自动关闭控制阀,且剩余气量及其他需要保存的信息不应丢失,如没有控制阀,燃气表的气量数据也应能长期保存,不受断电的影响。 7.3.3 数据安全 数据传输应采用燃气表与主站之间的端到端安全传输方式, 保证数据传输的
20、完整性、 保密性和真实性,不同应用场景相对应的安全等级与采用的安全方式见表5。 表5 数据安全等级要求 安全等级 安全要求 实现方式 宜适用的场景 一级 密文或密文+MAC 宜采用安全芯片或软件加密 数据采集; 主站计费; 远程设置参数、阀门控制等,防止数据篡改,防止重放攻击。 二级 上报:密文或密文+MAC 下发:密文+ MAC/签名 应采用安全芯片加密 数据采集; 远程充值,表端计费; 远程设置参数、阀门控制等,保证下传数据的真实性,防止数据篡改,防止重放攻击。 7.4 抗磁干扰防护 当外界有磁干扰时,燃气表应能保持数据不变,并能关闭阀门或能正常工作。 7.5 电磁兼容 7.5.1 总则
21、燃气表应符合7.5.2和7.5.3的要求,如果燃气表通过直流电源输入端口与AC-DC电源转换器配合使用,还应符合7.5.4和7.5.5的要求。 7.5.2 静电放电抗扰度 在进行接触放电6 kV、空气放电8kV的静电放电抗扰度试验时,燃气表应能自动关闭控制阀或正常工作,存贮的数据不应丢失或变化。 7.5.3 射频电磁场辐射抗扰度 在进行10 V/m(80 MHz1 GHz)试验场强的射频电磁场辐射抗扰度试验时,燃气表应能自动关闭控制阀或正常工作,存贮的数据不应丢失或变化。 7.5.4 脉冲群抗扰度 在燃气表的直流电源输入端口施加电压峰值2 kV(5/50 ns,5 kHz)的试验电压时,燃气表
22、应能自动关闭控制阀或正常工作,存贮的数据不应丢失或变化。 7.5.5 浪涌(冲击)抗扰度 在燃气表的直流电源输入端口施加线对线1 kV、线对地2 kV的浪涌试验电压时,燃气表应能自动关闭控制阀或正常工作,存贮的数据不应丢失或变化。 7.6 远程控制 7.6.1 数据传输 采用NB-IoT通信方式实现燃气表数据与主站管理系统进行传输。 7.6.2 远程阀控 带控制阀功能的燃气表,远程控制应具有控制阀门开关的功能,其中远程开阀,应通过发远程开阀指令,现场再进行人工干预方可开阀,实现开关操作之后,燃气表应返回是否操作成功的提示,并能正确返回控制阀的状态。 7.7 机电转换 机电转换误差应符合下列要求
23、: 脉冲式燃气表机电转换误差不应超过1 个机电转换信号当量; 直读式燃气表机电转换误差不应超过1 个最小转换分度值。 7.8 防爆性能 燃气表应符合GB 3836.1和GB 3836.4要求,并取得国家指定的防爆质量检验机构颁发的防爆合格证书。 7.9 固件 7.9.1 固件升级 本标准不包括计量固件升级, 但是在计量和非计量功能之间能够明确分离的情况下, 允许对非计量固件升级,且应符合以下要求: 升级固件的过程不应影响燃气表的测量和校准; 固件下载前,应确认已通过身份验证和数据完整性检查; 考虑到对软件的保护和安全性要求,免受手动干扰,下载和安装软件应采用自动方式; 应配备一个固定的相关固件
24、部分对以下功能进行检查:身份验证、完整性和可追溯性,如果任何一项检查失败,软件应能够检测下载或安装是否失败; 如果下载或安装没有成功或者被中断,固件原始状态不应受影响; 安装成功后,所有的防护方式应按其原始状态重新保存,除非有授权更改它们,新软件应立即或在固定的日期和时间激活; 信息和功能的升级应与制造商声明一致,任何保存的数据应与升级之前一致。 7.9.2 固件标识 7.9.2.1 固件应具有明确的、和软件本身对应联系的、容易检索的标识,标识应在命令或无需使用特殊工具的操作中呈现。 7.9.2.2 固件的任何修改都应有一个新的标识。 7.10 通信技术指标 7.10.1 一次抄读成功率 7.
25、10.1.1 一次抄读成功率 按公式(1)计算系统对NB-IoT燃气表数据抄读的一次抄读成功率: %10011=)(nns (1) 式中: s 一次抄读成功率; n1 一次抄读未成功的次数; n 应抄读的总次数。 7.10.1.2 一次抄读成功率指标 试验条件下,一次抄读成功率不应低于99%。 7.10.2 日抄读成功率 7.10.2.1 日抄读成功率 按公式(2)计算抄表系统对NB-IoT燃气表数据抄读的日抄读成功率: %10012d=)(nn (2) 式中: d 24小时有效结算日抄读成功率; n2统计时段的24小时内,未抄读成功的NB-IoT燃气表数量; n应抄读的NB-IoT燃气表总数
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