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CGAS 中国城市燃气协会标准CGASXXXXX-2017 非民用智能燃气表通用技术要求 (征求意见稿)

2018 年9月XXXX-XX-XX 实施 XXXX-XX-XX 发布 中国城市燃气协会 发布CGASXXXXX―2018 I 目次前言II

1 范围

3 2 规范性引用文件

3 3 术语和定义

4 4 结构和原理

6 5 一般要求

7 6 功能要求

14 7 试验方法

19 8 标志、包装、运输与贮存

26 附录A(资料性附录) TPM 模块的管脚和参数.

28 附录B(资料性附录) 阶梯计费方案

30 附录C(资料性附录) 智能表通信协议

34 附录D(资料性附录) 条形码编码规则

45 CGASXXXXX―2018 II 前言为了规范和统一非居民用智能燃气表的结构、功能、技术要求,便于燃气企业运行管理,标准编制 组参考有关国内外技术标准, 会同国内燃气企业和有关厂商经不断实践和认真总结经验, 并在广泛征求 意见的基础上,制定本标准. 本标准按照 GB/T 1.1-2009 《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写》 给出的规则起草. 本标准的内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、结构和原理、一般要求、功能要求、试验方法、 标志、包装、运输与贮存及资料性附录共计

9 部分组成,规范了非民用智能燃气表的组成单元的技术要 求和智能表的功能要求及试验方法等内容. 本标准由中国城市燃气协会归口管理,由主编单位北京市燃气集团有限责任公司(邮编:100035, 地址:北京市西城区西直门南小街

22 号,e-mail: [email protected])负责解释.在使用过程中如发现需 要修改和补充之处,请将意见和资料反馈给解释单位. 主编单位:北京市燃气集团有限责任公司 参编单位: 主要起草人: 主要审查人: CGASXXXXX―2018

3 非民用智能燃气表通用技术要求

1 范围 本标准规定了非民用智能燃气表(以下简称 智能表 )的术语和定义、结构和原理、一 般要求、功能要求、试验方法、标志、包装、运输与贮存. 本标准适用于城镇商业、工业企业、采暖制冷用户等非居民用户的智能表的通用技术要求. 本标准不适用于使用流量计算机进行体积修正的智能燃气表.

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,仅所注日期的版本适 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 3836.1 爆炸性环境 第1部分:设备 通用技术要求 GB 3836.2 爆炸性环境 第2部分:由隔爆外壳 d 保护的设备 GB 3836.4 爆炸性环境 第4部分:由本质安全型 i 保护的设备 GB 3836.9 爆炸性环境 第9部分:由浇封型 m 保护的设备 GB/T

4208 外壳防护等级(IP)代码 GB/T

4365 电工术语电磁兼容 GB/T

6388 运输包装收发货标志 GB/T

6968 膜式燃气表 GB/T

9969 工业产品使用说明书 总则 GB/T

13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 16649.1 识别卡 带触点的集成电路卡 第1部分:物理特性(GB/T 16649.1―2006, ISO/IEC 7816―1:1998,MOD) GB/T 16649.3 识别卡 带触点的集成电路卡 第3部分:电信号和传输协议(GB/T 16649.3 ―2006,ISO/IEC 7816―3:1997,IDT) GB/T 16649.4 识别卡 带触点的集成电路卡 第4部分: 用于交换的结构、 安全和命令 (GB/T 16649.4―2010,ISO/IEC 7816―4:2005,IDT) GB/T

17611 封闭管道中流体流量的测量术语和符号 GB/T

18604 用气体超声流量计测量天然气流量 GB/T

21391 用气体涡轮流量计测量天然气流量 GB/T 28848-2012 智能气体流量计 GB/T 32201-2015 气体流量计 GB/T 36242-2018 燃气流量体积修正仪 GM/T 0008-2012 安全芯片密码检测准则 JJF

1004 流量计量名词术语及定义 CGASXXXXX―2018

4 GM/T

0008 安全芯片密码检测准则 JB/T

7385 气体腰轮流量计 SY/T

6659 用科里奥利质量流量计测量天然气流量

3 术语和定义 GB/T

17611、GB/T

4365、JJF

1004 中确立的以及下列术语和定义适用于本文件. 3.1 燃气表 gas meter 计量并显示工况条件下燃气流量值的流量测量装置,也称为流量基表,简称 基表 .包 括但不限于膜式燃气表、气体涡轮流量计、气体腰轮流量计、气体超声流量计、质量流量计. 3.2 智能燃气表 smart gas meter 由基表、体积修正仪(积算器)、附加装置等组成,具有燃气计量、信息存储及处理、实 时监测、自动控制、信息远程交互和安全管理等功能,实现智能业务的燃气计量器具,简称 智 能表 . 3.3 工况条件 working conditions 实际工作状态(测量条件)下通过基表的燃气温度和压力,简称 工况 . 3.4 标准参比条件 standard reference conditions 在测量和计算燃气(湿度处于饱和状态或真实干燥气体)时,使用的压力、温度的参比条 件(基准条件)是101.325kPa、20℃(293.15K),简称 标况 . 3.5 体积修正仪 volume conversion device for gas meter 由积算器和温度传感器,或积算器、温度传感器和压力传感器组成,根据基表测得的体积 流量、燃气的温度和压力等参数进行计算,将测量条件下的体积转换成基准条件下的体积,并 进行积算、存储和显示的装置,简称 修正仪 . 3.6 附加装置 auxiliary device 附加在基表上,实现某种特定功能的装置或单元.附加装置包括但不限于以下几种:通信 装置(单元)、安全逻辑功能装置(单元)、阀门控制装置(单元). 3.7 安全逻辑功能单元 safety logic function unit 通过可信赖平台模块 TPM、可信执行环境 TEE 等技术实现硬件级的高强度加密和隔离,提 供可信环境和安全存储,能够实现密钥管理、加解密、数据处理及安全储存功能,可参与需要 安全环境下计量计费、事件分析、反馈控制等业务逻辑的管理. 3.8 信道 channel CGASXXXXX―2018

5 为信号传输的媒介,分为 IC 卡、有线、无线三类.其中 IC 卡包括逻辑加密卡、CPU 卡等;

有线包括 RS485 总线、M-Bus 总线、USB 等;

无线包括蜂窝移动网络、基于蜂窝的窄带物联网 (NB-IoT)、微功率无线网络等. 3.9 表内计费 智能表气费计算在表内部实现,表内安全逻辑功能单元存储气费、气价等相关信息,并可 通过IC卡、有线或无线信道实现充值、调价、参数设置及阀门控制等功能. 3.10 主站(后台)计费 智能表的气费计算在主站/售气系统中完成,表内不进行气费计算、不存储与气价相关的信 息;

可通过有线或无线信道实现对智能表数据采集或阀门控制功能. 3.11 瞬时流量 instantaneous flowrate 单位时间通过智能表的流量.瞬时流量包括瞬时体积流量、瞬时质量流量、瞬时能量流量. 3.12 累积流量 total quantity 一段时间内通过智能表的流量.累积流量包括累积体积总量、累积质量总量、累积能量总 量. 3.13 机电转换误差 transfer error 在一定时间内,智能表电子显示工况条件下累积体积流量示值变化量与机械计数器示值变 化量的差值. 3.14 数据传递误差 data transfer Error 智能表通过一定气量后, 所显示的剩余量的减少值与标况下累积用量的增加值之间的差值. 3.15 累积购入量 total purchase quantity 用户预付一定量人民币取得一定燃气使用量权. 注:量可以是的标况体积量、质量、能量或金额,单位:m

3 、kg、MJ或元,以下同. 3.16 累积充值量 total charge quantity 用户总计输入智能表中的燃气使用量权的值. 3.17 累积用量 total gas consumption 用户已使用的燃气的量值. 3.18 剩余量 available credit 累积购入量(或累积充值量)与累积用量的差值. 3.19 本次充值量 credit amount 表征本次通过信道传输到智能表,并能与剩余量进行累加的量. CGASXXXXX―2018

6 3.20 透支限量 overdrawn limit 智能表内剩余量为零时,允许继续使用的最大用量. 3.21 购气提示量 tip amount 用于提示用户及时购气的剩余量设定值. 3.22 校时允差 allowance for time deviation 允许主站时间与智能表时间最大校时偏差的绝对值. 3.23 密码算法 cryptographic algorithms 描述密码处理过程的一组运算规则或规程. 3.24 消息鉴别码 message authentication code (MAC) 又称消息认证码,是消息鉴别算法的输出. 3.25 消息鉴别算法 MAC algorithm 使用密码算法计算消息鉴别码的计算方法,可用于数据完整性的鉴别. 3.26 重放攻击 replay attack 一种主动攻击方法,攻击者通过记录通信会话,并在以后某个时刻重放整个会话或者会话 的一部分.

4 结构和原理 4.1 结构 智能表由基表、修正仪(积算器)、附加装置等组成. 4.2 原理 通过计量处理单元采集计量数据,并通过体积修正仪及附加装置,实现计量、事件分析处 理、数据可靠存储、数据安全传输,通过显示屏、蜂鸣器、按键等人机交互单元实现数据呈现、 报警提醒、信息查询、现场操作等交互功能,通过信道实现与主站的数据交互.智能表的工作 原理如图1所示. CGASXXXXX―2018

7 图1 智能表工作原理图 4.3 型式 4.3.1 按基表的结构类型可分为:膜式表、涡轮流量计、腰轮流量计、超声流量计、质量流量 计等. 4.3.2 计费方式可分为:表内计费、主站(后台)计费. 4.3.3 按计量方式可分为:体积计量、质量计量、能量计量. 4.3.4 按通信信道可分为:IC 卡、有线、无线.

5 一般要求 5.1 外观 5.1.1 智能表外壳涂层应均匀,不得有起泡、脱落、划痕、开裂、凹陷、污斑等缺陷;

显示器 应亮度均匀,不应出现笔划残缺或显示闪烁的现象. 5.1.2 智能表的各连接端应牢固可靠,线缆表面应完好,无破裂、压痕. 5.2 基表要求 5.2.1 膜式燃气表 膜式燃气表应符合GB/T 6968要求. CGASXXXXX―2018

8 5.2.2 涡轮流量计 涡轮流量计应符合GB/T 21391的要求. 5.2.3 腰轮流量计 腰轮流量计应符合JB/T 7385的要求. 5.2.4 超声流量计 超声流量计应符合GB/T 18604的要求. 5.2.5 质量流量计 质量流量计应符合SY/T 6659的要求. 5.3 体积修正仪(适用时) 体积修正仪应符合GB/T 36242的要求. 5.4 机电转换误差(适用时) 机电转换误差应符合下列要求: a) 脉冲式智能表机电转换误差不应超过±

1 个机电转换信号当量;

b) 直读式智能表机电转换误差不应超过±

1 个最小转换分度值. 5.5 数据传递误差(适用时) 数据传递误差不应超过±1 分辨力. 5.6 附加装置 智能表的附加装置不应影响基表或修正仪(积算器)的计量性能. 5.7 安全逻辑功能单元 5.7.1 基本要求 应提供可信环境和安全存储,将密钥在可信芯片中存储,防止数据泄密.应采用可信赖平 台模块TPM技术实现作为独立的物理单元;

或采用可信执行环境TEE技术实现作为一个功能模块 集成于其它物理模块内部. 5.7.2 信息安全 5.7.2.1 密钥算法 宜采用符合国家密码管理政策的加解密算法,对称密码算法宜使用国密SM1算法、国密SM4 算法,非对称密码算法宜使用国密SM2算法,密码杂凑算法宜采用国密 SM3算法. 5.7.2.2 密钥生成 应符合GM/T 0008-2012中7.1安全等级2的要求. CGASXXXXX―2018

9 5.7.2.3 密钥存储 应符合GM/T 0008-2012中7.2安全等级2的要求. 5.7.2.4 密钥使用 应符合GM/T 0008-2012中7.3安全等级2的要求. 5.7.2.5 密钥更新 应符合GM/T 0008-2012中7.4安全等级2的要求. 5.7.2.6 密钥销毁 应符合GM/T 0008-2012中7.7安全等级2的要求. 5.7.2.7 业务数据存储 应符合GM/T 0008-2012中8.1安全等级2的要求.存储在安全逻辑功能单元内的原始计量数 据应不能非授权修改,原始计量数据(累积用量)在安全逻辑功能单元内部生成剩余量等运行 参数,并在安全逻辑功能单元内存储. 5.7.2.8 运行参数修改 应符合GM/T 0008-2012中8.2安全等级2的要求. 5.7.3 可靠性 擦写寿命应大于100000次. 5.7.4 存储空间 应能满足计量关键参数的存储需求,不应小于64KB. 5.7.5 物理特性 采用可信赖平台模块TPM技术实现时,应取得国家密码管理局颁发的《商用密码产品品种与 型号证书》,外观尺寸及电气参数参考附录A,应符合GB/T 16649.1的要求. 5.7.6 传输协议 采用可信赖平台模块TPM技术实现时,传输协议宜符合GB/T 16649.3的要求,命令宜符合 GB/T 16649.4的要求. 5.8 IC 卡座 IC卡信道采用接触式IC卡时,卡座反复插拔累计至少10000次后,IC卡及卡座仍应能正常 读写. 5.9 切断阀 5.9.1 上密封 CGASXXXXX―2018

10 具有上密封结构的阀门,在试验压力为1.1倍的最大工作压力下,应无可见泄漏. 5.9.2 高压密封和低压密封 阀门分别在试验压力为1.1倍的最大工作压力下和0.05MPa压力下,切断阀切断后关闭元件 与阀座之间应无可见泄漏,并应无结构损伤(弹性发作和密封面的塑性变形不判定为结构上的 损坏).在表1试验持续时间内,试验介质通过密封面的最大允许泄漏量应符合表2的规定.如 果双截断中泄放阀门, 试验介质通过密封面的最大允许泄漏量不应超过表2规定的泄漏量的2倍. 表1 试验压力持续时间 公称尺寸 DN 最短试验压力持续时间/min 壳体试验 上密封试验 密封试验 ≤100

2 2

2 150~250

5 5

5 300~450

15 ≥500

30 10 注:最短试验压力持续时间指阀门内试验介质压力升至规定值后,保持该试验压力的最短时间.试验持 续时间还应满足具体的检漏方法对试验压力持续时间的要求. 表2 最大允许泄漏量 公称尺寸 DN 弹性密封副阀门 气泡 n /min(mm

3 /s) 金属密封副阀门 气泡/min(mm

3 /s) ................