T∕ZZB 0714-2018 基于NB-IoT的无线水表.pdf
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1、ICS 91.140.60 N 12 ZZB 浙江制造团体标准 T/ZZB 07142018 基于 NB-IoT 的无线水表 Wireless water meters based on NB-IoT 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、符号 . 2 4 基本要求 . 4 5 技术特性 . 5 6 计量要求 . 6 7 技术要求 . 7 8 试验方法 . 13 9 检验规则 . 18 10 标志、包装、运输、贮存 . 20 11 质量承诺 .
2、21 附录 A(资料性附录) 基于 NB-IoT 的无线水表的抄表系统 . 22 前 言 本标准依据GB/T 1.12009给出的规则起草。 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:宁波水表股份有限公司。 本标准参与起草单位:宁波工程学院、杭州水表有限公司、宁波自来水公司(排名不分先后)。 本标准主要起草人:杨进意、刘琼、马龙博、娄嘉骏、徐亮、陈良勇、封小刚、陈富光、张裕松、吴晓杰、方艳、宋加涛、宣俊杰、张磊。 本标准由浙江省计量科学研究院负责解释。
3、 基于 NB-IoT 的无线水表 1 范围 本标准规定了基于NB-IoT的无线水表(以下简称无线水表)的术语和定义、符号、基本要求、技术特性、计量要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等要求及质量承诺。 本标准适用于包含NB-IoT通信模块的叶轮式的速度式水表。 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/T 42082017 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2013,IDT) GB
4、/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 15852.1 信息技术安全技术 消息鉴别码 第1部分:采用分组密码的机制 GB/T 17219 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准 GB/T 17611 封闭管道中流体流量的测量 术语和符号 GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验(GB/T 17626.22018,IEC 61000-4-2,IDT) GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验(GB/T 17626.32016,IEC 61000-4-3,IDT) GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量
5、技术 工频磁场抗扰度试验(GB/T 17626.82006,IEC 61000-4-8,IDT) GB/T 26831.2 社区能源计量抄收系统规范 第2部分:物理层与链路层 GB/T 26831.3 社区能源计量抄收系统规范 第3部分:专用应用层 CJ/T 2242012 电子远传水表 JJF 10012011 通用计量术语及定义 ISO 4064-1:2014(E) 饮用冷水和热水水表 第1部分:计量和技术要求(Water meters for cold potable water and hot water Part 1: Metrological and technical requi
6、rements) ISO 4064-2:2014(E) 饮用冷水和热水水表 第2部分:试验方法(Water meters for cold potable water and hot water Part 2: Test methods) ISO 4064-4:2014(E) 饮用冷水和热水水表 第4部分: 第1部分未涉及的非计量要求 (Water meters for cold potable water and hot water Part 4: Non-metrological requirements not covered in ISO 4064-1) 3GPP TS 36.521-
7、1 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception; Part 1: Conformance Testing 3 术语和定义、符号 3.1 术语和定义 GB/T 17611、JJF 1001-2011和IS
8、O 4064-1:2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 基于 NB-IoT 的无线水表 wireless water meter based on NB-IoT 具有水流量等信号采集、数据处理和信息存储等功能,并通过NB-IoT网络实现数据交互的水表。 3.1.2 速度式水表 velocity water meter 安装在封闭管道中,由一个被水流速度驱动运转的运动元件构成的机械式水表。 3.1.3 电子装置 electronic device 采用电子组件执行特定功能的装置。 3.1.4 窄带物联网(NB-IoT) Narrow Band Internet of Thi
9、ngs NB-IoT是基于3GPP演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)技术,使用180kHz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。 3.1.5 NB-IoT 网络 NB-IoT network NB-IoT网络由移动运营商提供,包括运营商基站及核心网设备等,提供终端/用户接入管理、安全管理、数据路由、移动性管理等功能。 3.1.6 IoT 平台 IoT platform IoT平台实现数据管理、设备管理和运营管理功能。IoT平台支持不同终端类型的接入,对终端的不同接口及网络差异进行屏蔽,并向垂直行业业务平台提供业务能力开放。 3.1.7 用户数据报协议 user Datagr
10、am Protocol(UDP) UDP是一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。 3.1.8 受限制的应用协议 constrained Application Protocol(CoAP) CoAP是物联网中用于受限节点和受限网络的专用网络传输协议。 3.1.9 最大输出功率 maximum output power 无线水表能够输出的最大无线发射功率。 3.1.10 接收灵敏度 receiving sensitivity 在满足一定丢包率要求的情况下,无线水表能够接收到信号的最低信号强度。 3.1.11 误差矢量幅度 error Vector Magnitude(EV
11、M) 测量波形与理想调制波形之间的矢量差。 3.1.12 丢包率 packet loss rate 所丢失数据包数量占所发送数据包数量的比率。 3.1.13 路径损耗 path loss 无线水表和基站之间由传播环境引入的信号的损耗量。 3.1.14 参考信号接收功率 reference Signal Receiving Power(RSRP) RSRP是在某个符号内承载参考信号的所有RE(资源粒子)上接收到的信号功率的平均值, 是代表无线信号强度的关键参数。 3.1.15 无线信号干扰信噪比 signal to Interference plus Noise Ratio(SINR) SINR
12、是指接收到的有用信号的强度与接收到的干扰信号(噪声和干扰)的强度的比值。 3.1.16 无线信号覆盖等级 coverage Enhancement Level(CEL) 无线信号覆盖可以通过信号强度RSRP和信号质量SINR两个参数来评估。 信号强度或者信号质量越好,则业务性能越好。3GPP将NB-IoT的覆盖划分为3个等级,即覆盖等级CEL0,CEL1,CEL2。 3.1.17 机电转换信号当量 ratio of mechanical electrical conversion 带机电转换装置的水表一个整周期的机电转换信号所代表的基本体积水量。 3.1.18 维测功能 maintenance
13、 and test function 无线水表应具备通讯参数设置和查询、信息读取、网络质量上报、升级、强制唤醒和配置下发等维测功能。 3.2 符号 本标准采用表1所列的符号。 表1 符号 序号 符号 符号名称 计量单位 1 Eimax 试验流量点多次重复测量结果中示值误差最大值 % 2 Eimin 试验流量点多次重复测量结果中示值误差最小值 % 3 dn 极差系数 - 4 MAP 最高允许压力 MPa 5 p 压力损失 MPa 6 Q1 最小流量 m3/h 7 Q2 分界流量 m3/h 8 Q3 常用流量 m3/h 9 Q4 过载流量 m3/h 10 V 机电转换误差 m3 11 Ve1 试验
14、开始时电子装置的读数 m3 12 Ve2 试验终止时电子装置的读数 m3 13 Vm1 试验开始时机械指示装置的读数 m3 14 Vm2 试验终止时机械指示装置的读数 m3 15 重复性 % 4 基本要求 4.1 设计开发 4.1.1 产品设计开发过程应采用机械设计、强度设计、流体仿真等计算机辅助设计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,以提高产品设计效率、零部件的标准化和通用化管理水平,使得设计开发输出有效和可控,满足设计目标。 4.1.2 产品设计开发过程应明确设计的验证、评审、确认等阶段的不同要求,保留这些活动形成的文件信息;同时还应从产品的全生命周期角度出发,在产
15、品设计开发中考虑其环境要求,如绿色设计、产品制造可能产生的污染处理。 4.2 材料 对产品的材料进行评价和选择: a) 承压部件的强度和耐久性满足 6.9 和 7.2 的要求; b) 计量元件的耐久性满足 7.2 的要求; c) 涉水部件无毒、无污染、无生物活性,满足 GB/T 17219 的要求。 4.3 生产制造 4.3.1 配备机械化装配设备, 拥有下列工艺保障措施及设备: 贴片加工流水线、 纳米镀膜加工流水线、回流焊、 老化房、 多轴自动锁螺丝机、 全自动精密点胶机、 多轴焊接机器人、 屏蔽房、 自动灌胶 (喷涂)流水线。 4.3.2 配备自动化的计量检测设备,实现出厂检验信息化管理及
16、产品质量跟踪。 4.4 检测 4.4.1 具备产品关键零部件的检测能力和整机检测能力,拥有下列检测设备:m 级精度三坐标测量仪、齿轮检测仪及线性尺寸测量器具、金属材料测试和塑料强度试验装置、AOI 自动光学检测仪、线路板功能测试工装、模块密封性试验装置、耐压试验装置。 4.4.2 具备产品的计量性能和耐久性以及关键零部件的材料耐磨性检测能力,拥有下列检测设备:流量计量标准装置、耐久性试验装置。 4.4.3 具备产品环境适应性的检测能力,拥有下列检测设备:高温、低温、交变湿热试验设备,盐雾试验装置,模拟水表多姿态安装试验装置及模拟自然环境防水试验装置。 4.4.4 具备产品通信性能的检测能力,拥
17、有下列检测设备:发射机性能、接收机性能和通信功耗检测设备。 5 技术特性 5.1 规格和参数 无线水表流量特性应符合ISO 4064-1:2014中4.1的要求,常用流量Q3、量程比Q3/Q1和参数在表2中选取。 表2 规格和参数 常用流量Q3(m3/h) 量程比Q3/Q1 参数 1.0 1.6 2.5 4.0 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 DN15DN40: Q3/Q1=100、125、160、200 DN50DN300: Q3/Q1=200、250、315、400、500 温度等级:T50 最高允许压力:MAP1
18、0、MAP16 压力损失等级:p63 安装要求: DN15DN25 上游流动剖面敏感度等级:U0 下游流动剖面敏感度等级:D0 DN32DN300 上游流动剖面敏感度等级:U5 下游流动剖面敏感度等级:D3 气候和机械环境等级:O 级、B 级 电磁环境等级:E1 级、E2 级 5.2 额定工作条件 水表应满足下列额定工作条件: a) 环境温度范围: -25 +55 ; b) 环境相对湿度范围: 0%93%; c) 流量范围: Q1Q3; d) 水温范围: 0.1 50 ; e) 压力范围: 0.03 MPaMAP; f) 电源电压: 2.7 V3.6 V。 5.3 尺寸和连接 5.3.1 水表
19、口径和总尺寸 应符合ISO 4064-4:2014中4.1.1的要求。 5.3.2 螺纹连接端 应符合ISO 4064-4:2014中4.1.2的要求。 5.3.3 法兰连接端 应符合ISO 4064-4:2014中4.1.3的要求。 5.4 电子装置 5.4.1 连接结构 电子装置与基表之间采用可分离的连接结构, 电子装置的安装不影响指示装置的读数及影响自动化检测。 5.4.2 电源 采用可更换的内置电池,并说明更换电池的具体规则。 5.4.3 通信接口 采用NB-IoT远程通信接口,通过通信链路连接到公共网络,应能根据用户定义(要求)定制数据规约,以满足不同用户对信息管理的特定需要。 6
20、计量要求 6.1 准确度等级和最大允许误差 无线水表的准确度等级和最大允许误差应符合ISO 4064-1:2014中4.2的要求, 如果所有示值误差的符号相同,则至少其中一个示值误差应不超过最大允许误差的二分之一。 6.2 重复性 无线水表在Q1、Q2、Q3流量点的重复性应不超过最大允许误差的三分之一。 6.3 水温影响 水的温度在额定工作条件范围内变化时,无线水表的最大允许误差仍应符合6.1的要求。 6.4 过载水温 承受MAT+10 的水温历时1 h,恢复后无线水表的最大允许误差仍应符合6.1的要求。 6.5 水压影响 水压在额定工作条件范围内变化时,无线水表的最大允许误差仍应符合6.1的
21、要求。 6.6 逆流 无线水表应能承受流量为Q3的意外逆流而不致造成正向流计量性能发生任何下降或变化。 6.7 机电转换误差 机电转换误差应符合CJ/T 2242012中6.3.5的要求。 6.8 静磁场 无线水表在静磁场影响下,所有功能应符合设计要求,最大允许误差应满足6.1的要求。 6.9 耐久性 6.9.1 断续流量耐久性试验 无线水表应按表3的规定在模拟使用条件下进行断续流量耐久性试验,试验后无线水表的示值误差曲线及示值误差曲线的变化应符合ISO 4064-2:2014中7.11.2.4的规定。 表3 耐久性试验 常用流量Q3 (m3/h) 试验流量 试验水温 5 试验 类型 中断次数
22、 暂停持续时间 试验流量运行时间 启动和停止持续时间 16 Q3 20 断续 100 000 15 s 15 s 0.15Q3 a s,最小1 s Q4 20 连续 200 h 16 Q3 20 连续 1000 h Q4 20 连续 200 h a Q3 等于以 m 3 /h 表示的Q3的值。 6.9.2 连续流量耐久性试验 无线水表应按表3的规定在模拟使用条件下进行连续流量耐久性试验,试验后无线水表的示值误差曲线及示值误差曲线的变化应符合ISO 4064-2:2014中7.11.3.4的规定。 7 技术要求 7.1 电子封印 电子封印应符合ISO 4064-1:2014中6.8.2的要求。
23、7.2 最高允许压力 7.2.1 无线水表应按表 4 的规定选取最高允许压力。 7.2.2 无线水表应能承受下列静压试验而不发生渗漏或损坏: a) 1.6 倍最高允许压力,施加 15 min; b) 2 倍最高允许压力,施加 1 min。 表4 最高允许压力 压力等级 最高允许压力 MPa MAP10 1.0 MAP16 1.6 7.3 压力损失 无线水表的压力损失应符合ISO 4064-1:2014中6.5的要求。 7.4 功能 7.4.1 信号检测功能 无线水表应具有水流量信号采集功能, 能识别正向流和反向流, 并对异常反向流产生报警事件记录。 7.4.2 监测功能 无线水表应具备下列监测
24、功能: a) 电池监测:应能对内置电池的电压进行监测,并能对电池低电量产生报警事件记录; b) 状态监测:电子装置与基表正确连接后,当电子装置与基表本体之间发生分离时,应产生报警事件记录; c) 阀门监测:当表体带阀门时,应能对阀门状态进行监测;当阀门不到位时,应产生报警事件记录; d) 磁干扰监测:当无线水表处于磁干扰环境时,应产生报警事件记录。 7.4.3 数据处理功能 7.4.3.1 无线水表应具备数据存储功能: a) 至少每半小时采集并存储一组数据,至少能存储 1 个月; b) 能够存储掉电数据,在检测到电压过低时,自动保存水表数据和水表运行状态,供电恢复后能恢复保存数据,并正常工作;
25、 c) 状态记录: 1) 记录发生的故障时间、当前运行状态、水表累积流量、正向累积流量、逆向累积流量等; 2) 终端日志应保存不少于 30 天的通讯和操作记录; 3) 终端日志应包含无线水表内各模块的日志; 4) 终端日志能直接上传到业务平台,并提供下载功能。 7.4.3.2 无线水表应具备安全与加密功能,宜符合 GB/T 15852.1 的要求。 7.4.4 上报功能 无线水表应具备以下上报功能: a) 周期上报功能: 应能按照一定的时间间隔向应用服务器上报数据。 上报的数据包含但不限于水表身份信息、 上报数据时间、 累计流量、 累计正流量、 累计逆流量、 无线网络信号强度 (RSRP) 、
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