DB36∕T 1493-2021 基于窄带物联网（NB-IoT）的供水管网漏损监测系统技术指南(江西省).pdf

ICS17.120CCSA 50DB36江西省地方标准DB36/T 14932021基于窄带物联网 （NB-IoT） 的供水管网漏损监测系统技术指南Technical guide for leakage monitoring system of water supply network based onNarrowBand Internet of Things (NB-IoT)2021 - 12 - 14 发布2022 - 06 - 01 实施江西省市场监督管理局发 布DB36/T 14932021I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14技术要求.2DB36/T 14932021II前言本文件按照GB/T 1.1-2020 标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。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专利的责任。本文件由江西省物联网专业标准化技术委员会(JX/TC 034)提出并归口。本文件主要起草单位：三川智慧科技股份有限公司、江西省计量测试研究院、中国信息通信研究院鹰潭泰尔物联网研究中心、南昌大学信息工程学院、江西省水利科学院、江西省水务集团、鹰潭市供水集团有限公司本文件主要起草人：宋财华、彭君、潘倩、汤志彪、谢志刚、胡志明、钱永安、高思远、夏丽丽、易振宇、彭灵有、肖霖、杨鼎成、许洁莹、余翔、罗明、张丽、胡久伟。DB36/T 149320211基于窄带物联网（NB-IoT）的供水管网漏损监测系统技术指南1范围本文件规定了基于窄带物联网（NB-IoT）的供水管网漏损监测系统术语和定义、技术要求。本文件适用于住宅小区、校园、工业园区和公共机构等用水单位的基于窄带物联网（NB-IoT）的供水管网漏损监测系统。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 12452企业水平衡测试通则GB/T 19582（所有部分） 基于Modbus协议的工业自动化网络规范GB 24789用水单位水计量器具配备和管理通则CJ/T 188用户计量仪表数据传输技术条件3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1水平衡Water balance用水单位各用水单元或系统的输入水量之和应等于输出水量之和。3.2水平衡测试Water balance test对用水单元和用水系统的水量进行系统的测试、统计、分析得出水平衡关系的过程。3.3分区计量District Metering Area, DMA通过截断管段或关闭管段上阀门的方法， 将管网分为若干个相对独立的区域， 并在每个区域的进水管和出水管上安装流量计，从而实现对各个区域入水流量与出水流量的监测。3.4背景漏失水量Background leakageDB36/T 149320212现有技术手段和措施未能检测到的管网漏点的损失水量。3.5管网漏损监测系统Network leakage monitoring system针对供水管网系统安装 DMA 分区计量装置，并通过采用远程传输等方式及时采集各分区计量在线流量仪表数据，是实现供水管网系统管网漏损在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。3.6窄带物联网Narrow Band Internet of Things, NB-IoT支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。3.7NB-IoT 数据采集器NB-IoT Data collector在采用 NB-IoT 无线通信技术的一种信息采集的设备。它通过信道对其管辖的分区计量装置的信息进行采集、处理和存储，并通过远程信道与数据中心交换数据。3.8在线水流量仪表On line water flow meter用来测量水流量并带实时数据远传功能的自动化仪表，如远传水表、在线水流量计等。4技术要求4.1管网漏损监测系统构架4.1.1系统示意图系统由感知层、传输层、数据层和应用决策层组成见图1，系统部署在管网管理部门及授权用户终端等。DB36/T 149320213图 1管网漏损监测系统示意图4.1.2基本功能可通过对各DMA区域内的流量和压力节点实施远程实时监测，既可及时发现管网供水异常，又可测算出区域的漏损情况、并辅助查找漏点，有效降低管网漏损率。系统应具备但不限于以下功能：1)水平衡测试：具有分析计算水平衡功能；2)漏损量计算：具有各层 DMA 分区温损量计算的核心算法；3)大数据集成分析：具有集成不同的数据源进行数据分析和挖掘功能；4)漏损管理：具有依据计算分析结果指导主动漏损预警和控制功能；5)监控报警：具有突发爆管重大泄漏事件的实时报警功能；6)表务分析：具有分析流量仪表口径与管道流量是否匹配，并可进行远程自动抄表功能；7)用户管理：具有不同用户角色不同权限的统一管理功能；8)系统管理：具有分区设置、基于管网拓扑结构进行多级分区计量的设置，不同算法的参数设置等功能；9)信息共享：具有 Web 发布功能；10) 安全管理：具有授权用户权限管理、权限分配和登录行为记录等功能；11) 软件模块化结构设计。4.2分区计量的建设4.2.1分区计量区域设计时需考虑的因素4.2.1.1用水单位类型在实施供水管网分区管理过程中，由于不同用水单位存在的用水差异，应区别对待。比如工业园区的用水量较为稳定，呈季节性变化特点。住宅小区、公共机构、校园等，不仅随季节性变化，而且会出现每日的早、中、晚用水高峰。要充分考虑不同区域的用水规律，进行区域合理性规划。4.2.1.2供水压力DB36/T 149320214在实施供水管网分区计量管理过程中，需要增设在线水流量仪表、检修阀门等设施，随着管网设施的增加，将会导致管线水头损失增加。尤其一些对水压异常敏感的区域，稍有疏忽就将影响供水。在供水管网分区计量规划时，应给予充分考虑。4.2.2分区计量的实施4.2.2.1确定分区计量区域边界需实地调查用水单位类型、 甄别其所在区域是否便于分区计量管理。 按照用水单位内部供水管网的分布和用水性质，将整个供水系统划分成若干个区域，对各区域分开管理，掌握各供水区域的供水量和用水量差值。4.2.2.2在线水流量仪表的选择及安装从在线水流量仪表的功能、寿命、计量误差、采购成本综合评估，应遵循以下条件：1)仪表准确度应满足管网正常流速和低流速的计量要求。参照 GB 24789 的要求，仪表准确度等级一般不低于 2 级，其示值误差应满足水流量仪表的国家计量检定规程或校准规范的要求；2)仪表的工作温度范围及各类防护等级应适合现场安装环境， 能够在该环境下连续正常使用且操作方便；3)尽可能选择同一技术规格的在线水流量仪表，且误差方向尽可能保持一致；4)选择在线水流量仪表口径时应满足最高时用水量不得超过仪表的过载流量， 最小时用水量必须大于仪表的最小流量；平均时用水量接近仪表的常用流量，不能单纯以管道直径来选择仪表口径；5)所选择的在线水流量仪表应具有数据实时远传功能，至少应具有 RS-485 标准串行电气接口，采用 MODBUS 标准开放协议或符合 CJ/T 188 协议中的有关规定；6)在线水流量仪表的安装应当满足该类仪表的基本安装计量条件， 便于开展现场计量检测及流量数据核查。4.3通常采用的分区计量漏损判定方法4.3.1进出水量差法根据分区计量的设备管道的关系， 长期连续监控总表和分表的计量数据， 分析分区内一定时间间隔的总表(进水流量仪表)与分表(用户表或出水流量仪表)计量水量差，若分析发现总表计量水量大于分表计量水量，参照GB/T 12452差值超过5%以上则表示相应的区域可能有漏损，且总分表差值越大存在漏水的可能性越大。依据分析结果便可安排检漏和修复工作。4.3.2最小夜间流量法根据进水口流量仪表记录的连续流量数据， 找出每一天的最小夜间流量。 最小夜间流量分析通常取凌晨2:004:00大多用水终端都不用水的时段。在此时段内，瞬时流量的数据采集时间间隔不宜小于5min。常用的夜间最小流量数据处理方法有两种：1) 比较法：将夜间测得的最小供水量与日均供水量比较，如果最小夜间供水量与日均供水量的比值超过某一百分点。即认为该区域管网可能出现了异常；2) 经验法：按照工作经验选定参数，井据此绘制用水标准图表，将实际供水量与其比较，即可得到管网是否存在异常的结论。4.4数据传输要求DB36/T 1493202154.4.1NB-IoT 数据采集器NB-IoT数据采集器应满足以下要求：1) 应支持对多台不同种类的水流量仪表同时进行数据采集；2) 应对数据包进行身份认证和数据加密处理；3) 应选用具有数据存储和断点续传功能的数据采集器；4) 数据采集器的采集周期应不小于 5min 且不大于 15min；5) 数据采集器的单日采集成功率应高于 96%；6) 数据采集器的使用寿命应超过 3 年（不含电池） ，若由电池供电，应具备电池欠压告警功能；7) 工作温度：对于不同类型的应用场景，模组需满足相应的工作温度要求。如：对用于消费类应用的模组应能在-20C60C 范围内正常工作；对用于工业应用的模组应能在-40C85C 范围内正常工作；8) 工作频段：NB-IoT 基于 HD-FDD 半双工模式进行工作，其工作频段需符合国家无线电管理部门的相关规定。NB-IoT 数据采集器可支持的工作频段如表 1 所示：表 1NB-IoT 数据采集器可支持的工作频段工作频段上行工作频段（基站接收、UE 发射）下行工作频段（基站发射、UE 接收）FUL_lowFUL_highFDL_lowFDL_high11920MHz1980MHz2110MHz2170MHz31710MHz1785MHz1805MHz1880MHz5824MHz849MHz869MHz894MHz8880MHz915MHz925MHz960MHz注：支持工作频段将根据国家无线电管理部门相关规定进行修订。9)信道带宽：NB-IoT 信道带宽是 200kHz；10) 信道间隔：NB-IoT 独立工作模式下的信道间隔为 200kHz；在带内工作模式和保护带工作模式部署场景下，两个相邻的 NB 载波间的信道间隔为 180kHz；11) 信道栅格：NB-IoT 独立工作模式、带内工作模式和保护带工作模式下的信道栅格为 100kHz。4.4.2在线水流量仪表与 NB-IoT 数据采集器间传输要求在线水流量仪表与NB-IoT数据采集器间的通信传输应满足以下要求：1)应保证在线水流量仪表与数据采集器之间可靠通信；2)应采用符合各相关行业标准的通信协议，按行业标准 CJ/T 188 执行，支持 Modbus 开放式协议，按 GB/T 19582 执行。4.4.3数据管理安全要求4.4.3.1通信完整性要求应采用密码技术保证通信过程中数据的完整性。4.4.3.2通信保密性要求通信保密性应满足以下要求：1)在通信双方建立连接之前，应用系统应利用密码技术进行会话初始化验证。2)应对通信过程中的整个报文或会话过程进行加密。DB36/T 1493202164.4.3.3数据保密性要求数据保密性应满足以下要求：1)应采用加密或其他有效措施实现系统管理数据鉴别信息和重要业务数据传输保密性；2)应采用加密或其他保护措施实现系统管理数据鉴别信息和重要业务数据存储保密性。4.4.4其他通信方式在线水流量仪表也可采用其他通信方式进行数据传输， 并应符合对应通信方式所规定的各自不同的数据传输要求。4.5运维管理要求4.5.1在线水流量仪表安装完成后，应对周边管线进行全面的检漏，发现漏点应及时修复，减小背景漏失水量的影响。4.5.2寒冷季节，需做好防冻保暖工作，对在线水流量仪表的管网附属设备外露部分进行包扎检查，防止出现爆管、仪器损坏现象。4.5.3定期对在线水流量仪表进行维护并校准，确保仪表处于良好状态。