DB36T 1493-2021 基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)指南　　

ICS17.120CCSA50DB36TechnicalguideforleakagemonitoringsystemofwatersupplynetworkbasedonNarrowBandInternetofThings(NB-IoT)江西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布IDB36/T1493—2021前言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14技術(shù)要求 2DB36/T1493—2021本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由江西省物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(JX/TC034)提出并歸口。本文件主要起草單位：三川智慧科技股份有限公司、江西省計量測試研究院、中國信息通信研究院鷹潭泰爾物聯(lián)網(wǎng)研究中心、南昌大學(xué)信息工程學(xué)院、江西省水利科學(xué)院、江西省水務(wù)集團(tuán)、鷹潭市供水集團(tuán)有限公司本文件主要起草人：宋財華、彭君、潘倩、湯志彪、謝志剛、胡志明、錢永安、高思遠(yuǎn)、夏麗麗、易振宇、彭靈有、肖霖、楊鼎成、許潔瑩、余翔、羅明、張麗、胡久偉。1DB36/T1493—2021基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)指南本文件規(guī)定了基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)術(shù)語和定義、技術(shù)要求。本文件適用于住宅小區(qū)、校園、工業(yè)園區(qū)和公共機(jī)構(gòu)等用水單位的基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(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）適用于本文件。GB/T12452企業(yè)水平衡測試通則GB/T19582（所有部分）基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范GB24789用水單位水計量器具配備和管理通則CJ/T188用戶計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)條件3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1水平衡Waterbalance用水單位各用水單元或系統(tǒng)的輸入水量之和應(yīng)等于輸出水量之和。3.2水平衡測試Waterbalancetest對用水單元和用水系統(tǒng)的水量進(jìn)行系統(tǒng)的測試、統(tǒng)計、分析得出水平衡關(guān)系的過程。3.3分區(qū)計量DistrictMeteringArea,DMA通過截斷管段或關(guān)閉管段上閥門的方法，將管網(wǎng)分為若干個相對獨立的區(qū)域，并在每個區(qū)域的進(jìn)水管和出水管上安裝流量計，從而實現(xiàn)對各個區(qū)域入水流量與出水流量的監(jiān)測。3.4背景漏失水量Backgroundleakage2DB36/T1493—2021現(xiàn)有技術(shù)手段和措施未能檢測到的管網(wǎng)漏點的損失水量。3.5管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)Networkleakagemonitoringsystem針對供水管網(wǎng)系統(tǒng)安裝DMA分區(qū)計量裝置，并通過采用遠(yuǎn)程傳輸?shù)确绞郊皶r采集各分區(qū)計量在線流量儀表數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)管網(wǎng)漏損在線監(jiān)測和動態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的統(tǒng)稱。3.6窄帶物聯(lián)網(wǎng)NarrowBandInternetofThings,NB-IoT支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)。3.7NB-IoT數(shù)據(jù)采集器NB-IoTDatacollector在采用NB-IoT無線通信技術(shù)的一種信息采集的設(shè)備。它通過信道對其管轄的分區(qū)計量裝置的信息進(jìn)行采集、處理和存儲，并通過遠(yuǎn)程信道與數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)。3.8在線水流量儀表Onlinewaterflowmeter用來測量水流量并帶實時數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能的自動化儀表，如遠(yuǎn)傳水表、在線水流量計等。4技術(shù)要求4.1管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)架4.1.1系統(tǒng)示意圖系統(tǒng)由感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用決策層組成見圖1，系統(tǒng)部署在管網(wǎng)管理部門及授權(quán)用戶終端等。3DB36/T1493—2021圖1管網(wǎng)漏損監(jiān)測系統(tǒng)示意圖4.1.2基本功能可通過對各DMA區(qū)域內(nèi)的流量和壓力節(jié)點實施遠(yuǎn)程實時監(jiān)測，既可及時發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)供水異常，又可測算出區(qū)域的漏損情況、并輔助查找漏點，有效降低管網(wǎng)漏損率。系統(tǒng)應(yīng)具備但不限于以下功能：1)水平衡測試：具有分析計算水平衡功能；2)漏損量計算：具有各層DMA分區(qū)溫?fù)p量計算的核心算法；3)大數(shù)據(jù)集成分析：具有集成不同的數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘功能；4)漏損管理：具有依據(jù)計算分析結(jié)果指導(dǎo)主動漏損預(yù)警和控制功能；5)監(jiān)控報警：具有突發(fā)爆管重大泄漏事件的實時報警功能；6)表務(wù)分析：具有分析流量儀表口徑與管道流量是否匹配，并可進(jìn)行遠(yuǎn)程自動抄表功能；7)用戶管理：具有不同用戶角色不同權(quán)限的統(tǒng)一管理功能；8)系統(tǒng)管理：具有分區(qū)設(shè)置、基于管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行多級分區(qū)計量的設(shè)置，不同算法的參數(shù)設(shè)置等功能；9)信息共享：具有Web發(fā)布功能；10)安全管理：具有授權(quán)用戶權(quán)限管理、權(quán)限分配和登錄行為記錄等功能；11)軟件模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。4.2分區(qū)計量的建設(shè)4.2.1分區(qū)計量區(qū)域設(shè)計時需考慮的因素用水單位類型在實施供水管網(wǎng)分區(qū)管理過程中，由于不同用水單位存在的用水差異，應(yīng)區(qū)別對待。比如工業(yè)園區(qū)的用水量較為穩(wěn)定，呈季節(jié)性變化特點。住宅小區(qū)、公共機(jī)構(gòu)、校園等，不僅隨季節(jié)性變化，而且會出現(xiàn)每日的早、中、晚用水高峰。要充分考慮不同區(qū)域的用水規(guī)律，進(jìn)行區(qū)域合理性規(guī)劃。供水壓力4DB36/T1493—2021在實施供水管網(wǎng)分區(qū)計量管理過程中，需要增設(shè)在線水流量儀表、檢修閥門等設(shè)施，隨著管網(wǎng)設(shè)施的增加，將會導(dǎo)致管線水頭損失增加。尤其一些對水壓異常敏感的區(qū)域，稍有疏忽就將影響供水。在供水管網(wǎng)分區(qū)計量規(guī)劃時，應(yīng)給予充分考慮。4.2.2分區(qū)計量的實施確定分區(qū)計量區(qū)域邊界需實地調(diào)查用水單位類型、甄別其所在區(qū)域是否便于分區(qū)計量管理。按照用水單位內(nèi)部供水管網(wǎng)的分布和用水性質(zhì)，將整個供水系統(tǒng)劃分成若干個區(qū)域，對各區(qū)域分開管理，掌握各供水區(qū)域的供水量和用水量差值。在線水流量儀表的選擇及安裝從在線水流量儀表的功能、壽命、計量誤差、采購成本綜合評估，應(yīng)遵循以下條件：1)儀表準(zhǔn)確度應(yīng)滿足管網(wǎng)正常流速和低流速的計量要求。參照GB24789的要求，儀表準(zhǔn)確度等級一般不低于2級，其示值誤差應(yīng)滿足水流量儀表的國家計量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范的要求；2)儀表的工作溫度范圍及各類防護(hù)等級應(yīng)適合現(xiàn)場安裝環(huán)境，能夠在該環(huán)境下連續(xù)正常使用且操作方便；3)盡可能選擇同一技術(shù)規(guī)格的在線水流量儀表，且誤差方向盡可能保持一致；4)選擇在線水流量儀表口徑時應(yīng)滿足最高時用水量不得超過儀表的過載流量，最小時用水量必須大于儀表的最小流量；平均時用水量接近儀表的常用流量，不能單純以管道直徑來選擇儀表口徑；5)所選擇的在線水流量儀表應(yīng)具有數(shù)據(jù)實時遠(yuǎn)傳功能，至少應(yīng)具有RS-485標(biāo)準(zhǔn)串行電氣接口，采用MODBUS標(biāo)準(zhǔn)開放協(xié)議或符合CJ/T188協(xié)議中的有關(guān)規(guī)定；6)在線水流量儀表的安裝應(yīng)當(dāng)滿足該類儀表的基本安裝計量條件，便于開展現(xiàn)場計量檢測及流量數(shù)據(jù)核查。4.3通常采用的分區(qū)計量漏損判定方法4.3.1進(jìn)出水量差法根據(jù)分區(qū)計量的設(shè)備管道的關(guān)系，長期連續(xù)監(jiān)控總表和分表的計量數(shù)據(jù)，分析分區(qū)內(nèi)一定時間間隔的總表(進(jìn)水流量儀表)與分表(用戶表或出水流量儀表)計量水量差，若分析發(fā)現(xiàn)總表計量水量大于分表計量水量，參照GB/T12452差值超過5%以上則表示相應(yīng)的區(qū)域可能有漏損，且總分表差值越大存在漏水的可能性越大。依據(jù)分析結(jié)果便可安排檢漏和修復(fù)工作。4.3.2最小夜間流量法根據(jù)進(jìn)水口流量儀表記錄的連續(xù)流量數(shù)據(jù)，找出每一天的最小夜間流量。最小夜間流量分析通常取凌晨2:00～4:00大多用水終端都不用水的時段。在此時段內(nèi)，瞬時流量的數(shù)據(jù)采集時間間隔不宜小于5min。常用的夜間最小流量數(shù)據(jù)處理方法有兩種：1)比較法：將夜間測得的最小供水量與日均供水量比較，如果最小夜間供水量與日均供水量的比值超過某一百分點。即認(rèn)為該區(qū)域管網(wǎng)可能出現(xiàn)了異常；2)經(jīng)驗法：按照工作經(jīng)驗選定參數(shù)，井據(jù)此繪制用水標(biāo)準(zhǔn)圖表，將實際供水量與其比較，即可得到管網(wǎng)是否存在異常的結(jié)論。4.4數(shù)據(jù)傳輸要求5DB36/T1493—20214.4.1NB-IoT數(shù)據(jù)采集器NB-IoT數(shù)據(jù)采集器應(yīng)滿足以下要求：1)應(yīng)支持對多臺不同種類的水流量儀表同時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；2)應(yīng)對數(shù)據(jù)包進(jìn)行身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密處理；3)應(yīng)選用具有數(shù)據(jù)存儲和斷點續(xù)傳功能的數(shù)據(jù)采集器；4)數(shù)據(jù)采集器的采集周期應(yīng)不小于5min且不大于15min；5)數(shù)據(jù)采集器的單日采集成功率應(yīng)高于96%；6)數(shù)據(jù)采集器的使用壽命應(yīng)超過3年（不含電池若由電池供電，應(yīng)具備電池欠壓告警功能；7)工作溫度：對于不同類型的應(yīng)用場景，模組需滿足相應(yīng)的工作溫度要求。如：對用于消費類應(yīng)用的模組應(yīng)能在-20。C～60。C范圍內(nèi)圍內(nèi)正常工作；8)工作頻段：NB-IoT基于HD-FDD半雙工模式進(jìn)行工作，其工作頻段需符合國家無線電管理部門的相關(guān)規(guī)定。NB-IoT數(shù)據(jù)采集器可支持的工作頻段如表1所示：表1NB-IoT數(shù)據(jù)采集器可支持的工作頻段FUL_low–FUL_highFDL_low–FDL_high12110MHz–35824MHz–869MHz–8880MHz–925MHz–9)信道帶寬：NB-IoT信道帶寬是200kHz；10)信道間隔：NB-IoT獨立工作模式下的信道間隔為200kHz；在帶內(nèi)工作模式和保護(hù)帶工作模式部署場景下，兩個相鄰的NB載波間的信道間隔為180kHz；11)信道柵格：NB-IoT獨立工作模式、帶內(nèi)工作模式和保護(hù)帶工作模式下的信道柵格為100kHz。4.4.2在線水流量儀表與NB-IoT數(shù)據(jù)采集器間傳輸要求在線水流量儀表與NB-IoT數(shù)據(jù)采集器間的通信傳輸應(yīng)滿足以下要求：1)應(yīng)保證在線水流量儀表與數(shù)據(jù)采集器之間可靠通信；2)應(yīng)采用符合各相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T188執(zhí)行，支持Modbus開放式協(xié)議，按GB/T19582執(zhí)行。4.4.3數(shù)據(jù)管理安全要求通信完整性要求應(yīng)采用密碼技術(shù)保證通信過程中數(shù)據(jù)的完整性。通信保密性要求通信保密性應(yīng)滿足以下要求：1)在通信雙方建立連接之前，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)利用密碼技術(shù)進(jìn)行會話初始化驗證。2)應(yīng)對通信過程中的整個報文或會話過程進(jìn)行加密。6DB36/T1493—2021數(shù)據(jù)保密性要求數(shù)據(jù)保密性應(yīng)滿足以下要求：1)應(yīng)采用加密或其他有效措施實現(xiàn)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)鑒別信息和重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸保密性；2)應(yīng)采用加密或其他保護(hù)