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ICS 170.

120.10 N

12 中国城市燃气协会标准CGAS T/CGAS XXXX-XXXX 基于窄带物联网(NB-IoT)技术的燃气智能抄表 系统 Gas Smart Reading System Based on NB-IoT Technology (征求意见稿) XXXX-XX-XX 发布 XXXX-XX-XX 实施 中国城市燃气协会发布T/CGAS XXXX-XXXX I 目次前言II

1 范围

1 2 规范性引用文件

1 3 术语和定义、缩略语

1 3.1 术语和定义

1 3.2 缩略语

2 4 结构和原理

3 4.1 结构

3 4.2 原理

3 5 技术要求

3 5.1 系统的基本要求

3 5.2 燃气表的要求

5 5.3 NB-IoT 网络及 IoT 联接管理平台要求.7 5.4 主站的要求

9 6 试验

12 6.1 试验条件

12 6.2 系统功能试验

12 6.3 抄读成功率试验

12 6.4 燃气表的试验

12 6.5 NB-IoT 网络和 IoT 联接管理平台的试验.15 6.6 主站的试验

15 7 检验规则

16 7.1 一般规定

16 7.2 检验分类

16 附录A(资料性附录) 燃气表错峰模型

18 附录B(资料性附录) 燃气表传输模型

19 附录C(资料性附录) IoT 联接管理平台与主站的接口形式

20 附录D(资料性附录) NB-IoT 模组功耗测试模型

21 附录E(资料性附录) 燃气表灵敏度测试模型

23 T/CGAS XXXX-XXXX II 前言本标准按照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. 本标准由中国城市燃气协会提出并归口. 本标准起草单位: 本标准起草人: 本标准为首次发布. T/CGAS XXXX-XXXX

1 基于窄带物联网(NB-IoT)技术的燃气智能抄表系统

1 范围 本标准规定了采用窄带物联网(以下简称NB-IoT)技术进行通信的燃气智能远传抄表系统(简称 系统)的术语和定义、结构和原理、技术要求、试验、检验规则等. 本标准适用于采用NB-IoT技术进行通信的民用燃气智能抄表系统. 工商业用的燃气智能抄表系统可参考使用.

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 2887-2000 计算机场地通用规范 GB/T 6968-2011 膜式燃气表 GB/T 22239-2008 信息安全技术 信息系统安全等级保护基本要求 JB/T 12958-2016 家用超声波燃气表 JB/T 13567-2018 热式质量燃气表 CJ/T 449-2012 切断型膜式燃气表 T/CGAS 003-2017 民用智能燃气表通用技术要求

3 术语和定义、缩略语 下列术语和定义、缩略语适用于本文件. 3.1 术语和定义 3.1.1 窄带物联网(NB-IoT)narrow Band Internet of Things 基于 3GPP 演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)技术,使用 180kHz 的载波传输带宽,支持低功 耗设备在广域网的蜂窝数据连接. T/CGAS XXXX-XXXX

2 3.1.2 NB-IoT 燃气智能抄表系统 Smart Reading Meter System Using NB-IoT Specification 主站运行抄表系统软件,通过NB-IoT技术实现燃气表自动抄表功能的系统. 3.1.3 IoT 联接管理平台 IoT Connectivity Management Platform 承接 NB-IoT 网络和主站的中间实体,提供连接管理、设备管理、sim 卡管理、业务使能等功能. 3.1.4 主站 master station 包含网络管理软件和硬件的专用系统,提供终端节点接入鉴权,网关接入控制,数据传输,数据加 解密,数据格式转换等功能. 3.1.5 NB-IoT 模组 NB-IoT module 由NB-IoT 芯片、射频前端以及外围电路等组成的通信单元,完成无线通信功能. 3.1.6 一次抄读成功率 succeed rate of once reading 在规定时间内,每一次数据上传时系统抄读成功的燃气表个数与应抄读的所有燃气表总数的百分 比. 3.1.7 日抄读成功率 success rate of one day reading 在24小时内抄读系统所有远传表,系统抄读成功的燃气表个数与应抄读的所有燃气表总数的百分 比. 3.2 缩略语 缩略语和说明见表1. 表1 缩略语和说明 3GPP 第三代移动通信伙伴项目 3rd Generation Partnership Project IoT 物联网 Internet of Things RSRP 参考信号接收功率 Reference Signal Receiving Power SINR 信号与干扰加噪声比 Signal to Interference plus Noise Ratio PSM 节能模式 Power Save Mode CEL 覆盖增强等级 Coverage Enhancement Level T/CGAS XXXX-XXXX

3 4 结构和原理 4.1 结构 抄表系统的结构宜采用图1示意图. 图1抄表系统的结构示意图 4.2 原理 燃气表的用气数据、电压、信号强度、异常情况等信息可以通过燃气表内置的 NB-IoT 模组接入到 NB-IoT 网络,通过 IoT 联接管理平台上传到主站;

主站系统平台将数据包进行解析,完成数据上报. 主站通过 IoT 联接管理平台和 NB-IoT 网络将控制命令发送到燃气表.

5 技术要求 5.1 系统的基本要求 5.1.1 功能要求 5.1.1.1 抄表功能 系统应将燃气表的数据通过NB-IoT网络传输到主站,并对数据进行处理、存贮;

当规定的时间内 收不到数据时,应进行记录并报警. 5.1.1.2 设置功能 a)设置时钟 系统应具有人工设置日期、时间的功能,宜具有接受定位系统进行自动对时功能;

可切换选择人工 对时和自动对时,系统主站自动对时的间隔可设置. b)设置参数 T/CGAS XXXX-XXXX

4 系统应具有设置数据自动上传时间、频率和其它相关参数的功能. 5.1.2 技术指标要求 5.1.2.1 一次抄读成功率 a)一次抄读成功率 按公式(1)计算一次抄读成功率: 1) 式中: ― 一次抄读成功率;

― 在规定时间内,一次抄读未成功(不含重传)的燃气表数量;

― 应抄读的燃气表总数量. b)一次抄读成功率指标 具体试验条件见6.3.1,一次抄读成功率不应低于99%. 5.1.2.2 日抄读成功率 a)日抄读成功率 按公式(2)计算日抄读成功率: 2) 式中: ― 日抄读成功率;

n2― 统计时段的

24 小时内,未抄读成功(不含重传)的燃气表数量;

― 应抄读的燃气表总数量. b)日抄读成功率指标 具体试验条件见6.3.2,日抄读成功率不应低于98%.日抄读成功率可作为验收的指标. 5.1.3 安全要求 5.1.3.1 数据传输安全 数据传输应采用燃气表到主站的端到端安全控制方式, 保证数据传输的完整性、 安全性和真实性. T/CGAS XXXX-XXXX

5 不同应用场景相对应的安全等级与采用的安全方式见表 2. 表2安全等级分类 安全等级 安全要求 实现方式 宜适用的场景 低 明文或明文+MAC 宜采用安全芯片或软件加密 ――数据采集;

――主站仅使用采集数据进行统计分析,不作为 收费的依据. 中 密文或密文+MAC 宜采用安全芯片或软件加密 ――数据采集;

――主站计费;

――远程设置参数、阀门控制等,防止数据篡改, 防止重放攻击. 高 上报: 密文或密文+MAC 下发:密文+ MAC/签名 应采用安全芯片加密 ――数据采集;

――远程充值,表端计费;

――远程设置参数、阀门控制等,保证下传数据 的真实性,防止数据篡改,防止重放攻击. 5.1.3.2 系统应用安全 应符合 GB/T 22239-2008 信息系统安全等级保护基本要求中 5.1.4 的规定. 5.1.3.3 网络安全 燃气表与 NB-IoT 联接管理平台通过网络进行通信时应保证通信的安全性,防止通信数据被干扰、 复制和篡改. 5.2 燃气表的要求 5.2.1 一般要求 燃气表应满足以下要求: 膜式燃气表满足GB/T 6968-2011的要求;

超声波燃气表满足JB/T 12958-2016的要求;

热式质量燃气 表满足JB/T 13567-2018的要求;

智能燃气表应满足T/CGAS 003-2017的要求. 5.2.2 上传内容要求 T/CGAS XXXX-XXXX

6 至少应包括但不限于以下内容: ――表号;

――累积用气量;

――电池电压值;

――控制阀状态(如有);

――网络参数(RSRP,SINR,CEL,小区标识Cell ID及频点信息);

――运营商通道标识. 5.2.3 电压及电流 5.2.3.1 工作电压 a)燃气表工作电压不应大于36V(d.c.). b)NB-IoT模组直流供电电压应满足:3.3V~4.2V,典型电压3.6V;

或2.1V~3.6V,典型电压2.5V. 5.2.3.2 静态工作电流 a)燃气表如果采用电池供电,静态工作电流不应大于50μA. b)NB-IoT模组休眠模式电流不应大于5μA. 5.2.3.3 最大工作电流 a)燃气表整机工作电流不应大于500mA. b)NB-IoT模组的最大工作电流不应大于250mA. 5.2.3.4 电源电压不足保护 当燃气表剩余工作电压降至设计阈值时,应有明确的提示,如有阀门,当电源持续下降到设计最低 工作电压时,应能关闭阀门,且表内数据不丢失. 5.2.3.5 电源断电保护 如果安装有控制阀,则断电后,控制阀应自动关闭;

恢复通电后,控制阀应在外加辅助动作情况下 能正常开启,且表内数据不丢失. 5.2.4 电池 T/CGAS XXXX-XXXX

7 如果电池为可以更换电池, 则应能从燃气表的前方操作电池盒, 并且其设计应使授权人员不用移动 燃气表的安装位置即可完成电池的更换. 如果采用不可更换电池供电, 电池的额定工作寿命不应小于燃气表的规定使用期限. 明确可更换电 池的更换条件,及不可更换电池的寿命要求. 5.2.5 安全监控及复位功能 燃气表的安全监控及复位功能可参照CJ/T 449-2012中6.7相关条款的要求执行. 5.2.6 数据传输 5.2.6.1 传输要求 a)应具备数据主动上传功能,实现燃气表与管理系统之间数据的传输. b)数据传输时,应错峰传输,燃气表终端错峰模型参考附录A,且允许IoT联接管理平台通过主站 给终端下发错峰的指令,该指令不应影响其它的功能. c)应具备唯一身份识别的功能,在数据上传至主站过程中确保燃气表的唯一性. d) 燃气表每次传输数据不宜过大,燃气表传输模型参见附录B. 5.2.6.2 安全要求 应支持对数据消息进行鉴权,确保数据传输过程中不被破坏和篡改,支持对传输数据进行加密,以 保证数据的安全性. 5.2.6.3 NB-IoT 通信相关要求 a)除本标准规定外,支持NB-IoT通信制式的燃气表及模组还应符合通信行业相关标准要求. b)燃气表上行最大发射功率为23dBm±2dB. c)NB-IoT燃气表在高斯白噪声信道下参考灵敏度电平要求优于-125dBm. 5.2.7 本地通信接口 燃气表应具备本地通信接口, 用于燃气表远程通信失效或测试需要时读取数据, 本地通信接口宜使 用光学接口. 5.3 NB-IoT 网络及 IoT 联接管理平台要求 5.3.1 NB-IoT 网络要求 T/CGAS XXXX-XXXX

8 5.3.1.1 一般要求 a) NB-IoT网络应符合通信行业相应标准中的相关规定. b) NB-IoT无线通信使用的工作频段应符合国家无线电管理部门的相关规定. 5.3.1.2 网络覆盖要求 燃气表安装位置的网络环境参考信号信噪比SINR不宜小于-3dB,且参考信号接收功率RSRP不宜小 于-120dBm. 5.3.2 IoT 联接管理平台要求 5.3.2.1 性能要求 IoT联接管理平台应具有高并发处理能力,每秒事务处理数应大于10000tps以上. 5.3.2.2 功能要求 IoT联接管理平台应支持连接状态管理、上下行消息离散、sim卡管理、协议适配、设备管理、数 据传输安全、端到端故障定位、应用使能等功能.IoT联接管理平台与燃气表及主站之间的接口形式参 考附录C. a) 连接状态管理 监控燃气表的网络连接状态,提供连接感知、连接诊断、连接控制等服务. b) 上下行消息离散 燃气表上报数据到主站前,IoT联接管理平台获取燃气表所在通信小区的历史负载情况,并根据历 史负载确定燃气表数据自动上报时间,并将数据自动上报时间发送给主站,主站通过IoT联接管理平台 及NB-IoT网络将数据自动上报时间发送给燃气表,实现燃气表上行消息离散.当主站下发下行消息到 燃气表时,IoT联接管理平台根据小区实际载荷进行系统级消息流控. c) Sim卡管理 可查询sim卡的基础信息、流量使用情况,提供变更sim卡状态,批量开卡等服务. d) 协议适配 可支持多协议的各类燃气表的接入,为主站提供统一的设备抽象模型. e) 设备管理 应提供燃气接入管理,在主站授权时,可进行固件升级等服务. f) 数据传输安全 T/CGAS XXXX-XXXX

9 应支持 DTLS+安全协议,保证数据传输安全. g) 端到端故障定位 通过采集燃气表、NB-IoT网络中各网元的日志信息,进行关联分析,实现端到端故障定位. h) 应用使能 提供基本的API接口,允许主站通过API接口调用IoT联接管理平台的业务能力和服务. 5.4 主站的要求 5.4.1 主站基本要求 5.4.1.1 主站工作环境 主站计算机机房的环境条件应符合 GB/T 2887-2000 的规定. 5.4.1.2 主站工作电源 主站应有互为备用的电源供电,并配备UPS电源.在主电源供电异常时,应保证主站设备不间断工 作时间不低于2h. 5.4.1.3 主站硬件要求 a)计算机网络体系结构应为分布式结构,由若干台服务器、工作站以及网络设备和其它配套设备 构成,不同的应用可分布于不同的计算机节点上,关键应用的计算机节点应作冗余配置;

b)主站应配置数据备份设备,数据备份介质应能异地存取;

c)计算机局域网与外部系统的接口应具有安全防护措施;

d)主站设备应采用符合标准的主流设备,主站配置应满足系统功能和性能指标的要求,保障系统 运行的实时性、可靠性、稳定性和安全性,并充分考虑可维护性、可扩性要求. 5.4.1.4 主站软件要求 a)系统采用分布式结构,支持面向对象的系统设计. b)数据库管理系统对外应提供标准的数据库调用接口,具有较高的容错能力和恢复能力,提供较 强的安全机制. c)应用软件必须满足系统功能要求,保证其开放性,具备优化升级的功能;

并提供详细的系统应 用、维护和接口等技术文档. T/CGAS XXXX-XXXX

10 5.4.1.5 主站接口 a)主站支持与第三方系统交互的外部接口形式,包含但不仅限于 HTTP,webservice.软硬件接口 应采用相应国际标准或工业标准, 支持与其它 ........