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

I C S 1 7.1 2 0C C S A 5 0DB36江 西 省 地 方 标 准D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 1基 于 窄 带 物 联 网（N B-I o T）的 供 水 管 网 漏 损监 测 系 统 技 术 指 南T e c h n i c a l g u i d e f o r l e a k a g e m o n i t o r i n g s y s t e m o f w a t e r s u p p l y n e t w o r k b a s e d o nN a r r o w B a n d I n t e r n e t o f T h i n g s(N B-I o T)2 0 2 1-1 2-1 4 发 布 2 0 2 2-0 6-0 1 实 施江 西 省 市 场 监 督 管 理 局发 布D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 1I目 次前 言.I I1 范 围.12 规 范 性 引 用 文 件.13 术 语 和 定 义.14 技 术 要 求.2D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 1I I前 言本 文 件 按 照 G B/T 1.1-2 0 2 0 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(J X/T C 0 3 4)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。D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 11基 于 窄 带 物 联 网（N B-I o T）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（N B-I o T）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（N B-I o T）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。G B/T 1 2 4 5 2 企 业 水 平 衡 测 试 通 则G B/T 1 9 5 8 2（所 有 部 分）基 于 M o d b u s 协 议 的 工 业 自 动 化 网 络 规 范G B 2 4 7 8 9 用 水 单 位 水 计 量 器 具 配 备 和 管 理 通 则C J/T 1 8 8 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 W a t e r b a l a n c e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 W a t e r b a l a n c e t e s t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 D i s t r i c t M e t e r i n g A r e a,D M A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 B a c k g r o u n d l e a k a g eD B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 12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 N e t w o r k l e a k a g e m o n i t o r i n g s y s t e m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 N a r r o w B a n d I n t e r n e t o f T h i n g s,N B-I o T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(L P W A N)。3.7N B-I o T 数 据 采 集 器 N B-I o T D a t a c o l l e c t o r在 采 用 N B-I o T 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 O n l i n e w a t e r f l o w m e t e r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。D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 13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 D M A 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 D M A 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 W e b 发 布 功 能；1 0)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；1 1)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D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 14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 G B 2 4 7 8 9 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 R S-4 8 5 标 准 串 行 电 气 接 口，采 用 M O D B U S 标 准 开 放 协 议 或 符 合 C J/T 1 8 8 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 G B/T 1 2 4 5 2 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 2:0 0 4:0 0 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5 m i n。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D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 154.4.1 N B-I o T 数 据 采 集 器N B-I o T 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 5 m i n 且 不 大 于 1 5 m i n；5)数 据 采 集 器 的 单 日 采 集 成 功 率 应 高 于 9 6%；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-2 0 C 6 0 C 范 围 内 正 常 工 作；对 用 于 工 业 应 用 的 模 组 应 能 在-4 0 C 8 5 C 范围 内 正 常 工 作；8)工 作 频 段：N B-I o T 基 于 H D-F D D 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。N B-I o T 数 据 采 集 器 可 支 持 的 工 作 频 段 如 表 1 所 示：表 1 N B-I o T 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、U E 发射）下行工作频段（基站发射、U E 接收）F U L _ l o w F U L _ h i g h F D L _ l o w F D L _ h i g h1 1 9 2 0 M H z 1 9 8 0 M H z 2 1 1 0 M H z 2 1 7 0 M H z3 1 7 1 0 M H z 1 7 8 5 M H z 1 8 0 5 M H z 1 8 8 0 M H z5 8 2 4 M H z 8 4 9 M H z 8 6 9 M H z 8 9 4 M H z8 8 8 0 M H z 9 1 5 M H z 9 2 5 M H z 9 6 0 M H z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：N B-I o T 信 道 带 宽 是 2 0 0 k H z；1 0)信 道 间 隔：N B-I o T 独 立 工 作 模 式 下 的 信 道 间 隔 为 2 0 0 k H z；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 N B 载 波 间 的 信 道 间 隔 为 1 8 0 k H z；1 1)信 道 栅 格：N B-I o T 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 1 0 0 k H z。4.4.2 在 线 水 流 量 仪 表 与 N B-I o T 数 据 采 集 器 间 传 输 要 求在 线 水 流 量 仪 表 与 N B-I o T 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 C J/T 1 8 8 执 行，支 持 M o d b u s 开 放 式 协议，按 G B/T 1 9 5 8 2 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。D B 3 6/T 1 4 9 3 2 0 2 164.4.3.3 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。