基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)水表計(jì)量與通信融合測(cè)試方法

1基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)水表計(jì)量與通信融合測(cè)試方法本文件規(guī)定了基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)的物僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本GB/T778.1-2018飲用冷水水表和熱水水表第1部分：計(jì)量要求和技術(shù)要求GB/T778.2-2018飲用冷水水表和熱水水表第2部分：試驗(yàn)方法GB/T22690-2008數(shù)據(jù)通信設(shè)備通用機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)柜和插箱物聯(lián)網(wǎng)水表wirelesswatermeterbasedNB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandInternetofThings)2基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)水表的計(jì)量與通信融合測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，通過(guò)此a)計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)：用于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)水表進(jìn)行計(jì)量測(cè)試的設(shè)備，可以是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、半自動(dòng)測(cè)試b)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)：運(yùn)營(yíng)商提供的實(shí)際商用NB-IoT基站，作為接入信源，為被測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表提供接的配置參數(shù)可調(diào)，為本測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可調(diào)控的接入?yún)?shù)，模擬物聯(lián)網(wǎng)水表實(shí)際安裝位置環(huán)境c)屏蔽箱：提供容納多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)水表的測(cè)試空間，并隔絕外部雜亂的信號(hào)。利用計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)有管道走向，可在流量測(cè)試夾具部分搭建起信號(hào)屏蔽空間，在不影響原先測(cè)試水流的前提下，獲得通信領(lǐng)域的信號(hào)隔離環(huán)境。屏蔽箱的設(shè)計(jì)基于計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)臺(tái)的大小、形態(tài)以及測(cè)試場(chǎng)地情況，可改造檢測(cè)臺(tái)，將屏蔽箱鑲嵌于檢測(cè)臺(tái)上；或?qū)⑵帘蜗渫ㄟ^(guò)軟管連接d)測(cè)試計(jì)算機(jī)：安裝有測(cè)試控制軟件，連接至射頻控制設(shè)備，向其供電并進(jìn)行測(cè)試控制。測(cè)試計(jì)算機(jī)還連接至屏蔽箱，以控制屏蔽箱中用于輔助流量測(cè)試及機(jī)電誤差測(cè)試的攝像頭等測(cè)試e)射頻控制設(shè)備：連接至測(cè)試計(jì)算機(jī)，按照測(cè)試控制軟件要求，對(duì)輸入NB-IoT網(wǎng)絡(luò)(測(cè)試控制軟件)測(cè)試物聯(lián)網(wǎng)水表計(jì)量性能的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器為準(zhǔn)確度等級(jí)0.2級(jí)的水表計(jì)量標(biāo)水表計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置或水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置還應(yīng)滿a)裝置可以是基于收集法的靜態(tài)容積法、靜態(tài)質(zhì)量法裝置，也可以是基于流量時(shí)間法的標(biāo)準(zhǔn)表c)裝置應(yīng)有供水穩(wěn)壓措施，能消除脈動(dòng)、水錘和振動(dòng)的不利影響，裝置應(yīng)具有適宜的流量穩(wěn)定3f)當(dāng)裝置具備時(shí)間測(cè)量和接收脈沖、電流或編碼等檢定信號(hào)的功能時(shí)，這些功能應(yīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，測(cè)量參數(shù)應(yīng)經(jīng)過(guò)檢定或校準(zhǔn)；g)裝置的技術(shù)指標(biāo)還應(yīng)符合JJG1113《水表檢定裝置》、JJG164《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置》和JJG643《標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置》等相應(yīng)規(guī)程的規(guī)定，經(jīng)檢定合格或經(jīng)校準(zhǔn)滿足相應(yīng)的要求。1900)MHz。通過(guò)USB接口與測(cè)試計(jì)算機(jī)連接，完成設(shè)備的供電及控制；在設(shè)備連接端設(shè)置多個(gè)SMA射頻接口，分別作為信號(hào)的輸入輸出接口；設(shè)置LED用于指示射頻控制設(shè)備的狀態(tài)。射頻控制設(shè)備配合測(cè)試控制軟件可實(shí)現(xiàn)針對(duì)測(cè)試內(nèi)容的整體測(cè)試流程的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。射頻控制設(shè)備是實(shí)現(xiàn)整體自動(dòng)化測(cè)試方案的主要射頻硬件交互平臺(tái)，既包含與主控系統(tǒng)連接的數(shù)字程控部分功能電路，又包含射頻有源器件在內(nèi)的多路射頻信號(hào)強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路，在設(shè)計(jì)中需要著重考慮數(shù)字控制電路與模擬射頻電路的電磁兼容性問(wèn)題以及射頻鏈路中傳輸信號(hào)的工作穩(wěn)定性。射頻控制設(shè)備內(nèi)部的射頻控制單元是實(shí)現(xiàn)該功能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)，需要在充滿復(fù)雜同頻干擾的電磁環(huán)境中同時(shí)實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍和高精度信號(hào)強(qiáng)度調(diào)控的射頻鏈路設(shè)計(jì)，并保證其工作穩(wěn)定性和一致性。為提高設(shè)備的通用性和環(huán)境適應(yīng)性，產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)符合GB/T22690-2008中的機(jī)箱尺寸要求。在外殼機(jī)箱結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)密封的信號(hào)屏蔽結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境信號(hào)的隔離，保證其在復(fù)雜電磁環(huán)境下的工作穩(wěn)定性，同時(shí)盡量減少水汽及灰塵等對(duì)內(nèi)部電路的影響。射頻控制設(shè)備的外結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)1U機(jī)箱，可安裝于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中。在射頻控制設(shè)備內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將不同功能模塊進(jìn)行了空間分隔，在保證各模塊功能獨(dú)立性和工作穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上通過(guò)高隔離度的射頻電纜連接實(shí)現(xiàn)各功能模塊的信號(hào)連通?？刂茊卧K通過(guò)采用數(shù)模分區(qū)、單點(diǎn)接地、大面積屏蔽信號(hào)地等設(shè)計(jì)方法來(lái)保證電路板的電磁兼容特過(guò)采用數(shù)模分區(qū)、單點(diǎn)接地、大面積屏蔽信號(hào)地等設(shè)計(jì)方法來(lái)保證電路板的電磁兼容特性。對(duì)射頻控制設(shè)備的技術(shù)要求如下：b)寬動(dòng)態(tài)控制范圍：(0～60)dB;f)內(nèi)部功能模塊獨(dú)立性強(qiáng)，隔離度高。4最小典型////射頻接口 (需對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行匹配),進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果的查詢以及數(shù)據(jù)的寫(xiě)入。軟件內(nèi)置了控制硬件的硬件指5試數(shù)據(jù)結(jié)果，并進(jìn)行歷史查詢。軟件添加了離線測(cè)試軟件內(nèi)包括了被測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表的紅外(近端)控制指令集，可在測(cè)試中獨(dú)立控制每個(gè)被測(cè)物聯(lián)a)通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控被測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表表端機(jī)械讀數(shù)并回傳數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)方式：通過(guò)識(shí)別算法找b)將讀數(shù)與實(shí)際通過(guò)被測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表的流量值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)流量測(cè)試。5.2.7.2攝像頭選型(建議)靈敏度幀率支持30f/s圖像區(qū)域中心清晰度-20℃~70℃0℃~60℃→→b)通過(guò)0CR(opticalcharacterrecognition,文字識(shí)別)識(shí)別表盤區(qū)域(5-6個(gè)數(shù)字區(qū)域),注重0-9過(guò)程半字識(shí)別。6a)對(duì)圖片進(jìn)行霍夫(直線)檢測(cè)，校準(zhǔn)水平線。e)紅外探頭類型：無(wú)(需對(duì)準(zhǔn)收發(fā)，中間無(wú)障礙物)。5.2.7.3.2紅外通信協(xié)議(建議)碼消息類型字段說(shuō)明指示消息的命令碼內(nèi)容碼包的結(jié)束，固定為812N21對(duì)通信數(shù)據(jù)包格式說(shuō)明如下；a)包頭：包頭固定為OXAA,用于判斷數(shù)據(jù)包起始位。b)地址碼：地址碼長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)。主要用于區(qū)分不同的設(shè)備。內(nèi)容為設(shè)備IMEI號(hào)。1)0x3A:廣播數(shù)據(jù)，無(wú)視地址碼驗(yàn)證，例如查詢?cè)O(shè)備ID命令；3)0x5A:轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，如下發(fā)至NB模組的AT命令。e)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，2個(gè)字節(jié)。h)包尾：包尾固定為0x55,用于判斷數(shù)據(jù)包結(jié)束位。7T/JLAXXXX—XXXXa)環(huán)境溫度范圍：(5～35)℃,當(dāng)采用容積法裝置測(cè)試物聯(lián)網(wǎng)水表時(shí)，環(huán)境溫度應(yīng)控制在(10~30)℃之內(nèi)b)水溫范圍：20℃士10℃,一次測(cè)試的水溫變化不超過(guò)5℃,且與環(huán)境溫度之間的偏差應(yīng)不超過(guò)c)環(huán)境相對(duì)濕度范圍：測(cè)試物聯(lián)網(wǎng)水表時(shí)應(yīng)不超過(guò)93%,且一次測(cè)試的濕度變化應(yīng)不超過(guò)10%;d)水源壓力范圍：最小為0.03MPa,e)工作電源范圍：交流電源電壓為標(biāo)稱值的(85～110)%,頻率為標(biāo)稱值的(98～102)%;直流電源電壓為標(biāo)稱值的(90～110)%;c)產(chǎn)品支持的協(xié)議版本(例如R13、R14);d)產(chǎn)品支持的頻段(例如Band3、Band5e)產(chǎn)品的傳輸能力等級(jí)(例如NB1);8h)核心芯片(芯片組)型號(hào)；i)核心芯片(芯片組)供應(yīng)商；物聯(lián)網(wǎng)水表應(yīng)按O?(m3h)的數(shù)值以表4Q?的數(shù)值Q?/Q?的數(shù)值應(yīng)從表5中選取。表5Q?/Q?的數(shù)值注2:Q?/Q?可以用R表示，如R160表示O?/Q?=160。比值Q?/Q?為1.6。低區(qū)高區(qū)9低區(qū)高區(qū)工作溫度/℃最大允許誤差1級(jí)22228試驗(yàn)方法b)通過(guò)紅外控制模塊讀取被測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表表端電子記錄讀數(shù)。8.4.1測(cè)試條件(單表紅外控制)a)待測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表在數(shù)據(jù)平臺(tái)注g)獲取測(cè)試結(jié)果(軟件獲取數(shù)據(jù)平臺(tái)當(dāng)次上報(bào)記錄為當(dāng)次上報(bào)成功),本地存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果。f)點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)試，等待測(cè)試結(jié)果(軟件獲取數(shù)據(jù)平臺(tái)當(dāng)次上報(bào)記錄為當(dāng)次上報(bào)成功)。d)打開(kāi)測(cè)試軟件，輸入待測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表的ID號(hào)。g)判斷測(cè)試結(jié)果(數(shù)據(jù)平臺(tái)流量讀數(shù)與表端流量讀數(shù)相符(一定范圍內(nèi)),為測(cè)試通過(guò))。物聯(lián)網(wǎng)水表的通信性能會(huì)受到具體安裝位置信號(hào)質(zhì)量(信號(hào)干擾因素)的極大影響，從而造成通信e)測(cè)試軟件內(nèi)選擇測(cè)試信號(hào)干擾參數(shù)(水表終端信號(hào)RSRP不低于-115dBm,SNR不低于-3dB)。g)判斷測(cè)試結(jié)果(軟件獲取數(shù)據(jù)平臺(tái)當(dāng)次上報(bào)記錄為當(dāng)次上報(bào)成功)。8.5.2物聯(lián)網(wǎng)水表單表最低聯(lián)通測(cè)試(需基站參數(shù)匹配)d)打開(kāi)測(cè)試軟件，輸入待測(cè)物聯(lián)網(wǎng)水表的ID號(hào)。e)在軟件內(nèi)設(shè)置降低測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度(使得水表RSRP為-135dBm)。f)判斷測(cè)試結(jié)果(水表可在RSRP為-135dBm時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取當(dāng)次上報(bào)記錄)。e)測(cè)試軟件內(nèi)選擇測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度等參數(shù)(水表終端RSRP不低于-115dBm,SNR不低于-3dB),設(shè)g)判斷測(cè)試結(jié)果(數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前測(cè)試收到上報(bào)次數(shù)，并統(tǒng)計(jì)當(dāng)前測(cè)試上報(bào)率)。8.5.4物聯(lián)網(wǎng)水表天線性能測(cè)試(暗室測(cè)試)(資料性)物聯(lián)網(wǎng)水表讀數(shù)識(shí)別結(jié)果A.1提取數(shù)字表盤提取數(shù)字表盤結(jié)果圖如下所料別的料別的A.2表盤數(shù)字識(shí)別表盤數(shù)字識(shí)別結(jié)