DB13-T 5424-2021 城市供水物联网计量系统技术规范

ICS91.140.60CCSP40IDB13/T5424—2021本文件按照GB/T1.1—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。本文件唐山市市场监督管理局提出。本文件起草单位：汇中仪表股份有限公司、唐山市自来水公司、石家庄给排水设计研究院有限责任公司。本文件主要起草人：陈辉、刘国兴、张继川、周洪岭、张军、吴保丰、王伟明、赵志刚。DB13/T5424—20211城市供水物联网计量系统技术规范本文件规定了城市供水物联网计量系统的感知层、物联网传输层、应用系统的技术要求。本文件适用于城市供水物联网计量系统的设计、建设及维护。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/T778.1饮用冷水水表和热水水表第1部分：计量要求和技术要求GB/T778.4饮用冷水水表和热水水表第4部分：GB/T778.1中未包含的计量要求GB/T2887计算机场地通用规范GB/T15478压力传感器性能试验方法GB/T28827.1信息技术服务运行维护第1部分：通用要求GB/T28827.3信息技术服务运行维护第3部分：应急响应GB/T30269.1信息技术传感器网络第1部分：参考体系结构和通用技术GB/T30269.501-2014信息技术传感器网络第501部分：标识：传感节点标识符编制规则GB/T30882.1-2014信息技术应用软件系统技术要求第1部分：基于B/S体系结构的应用软件系统的基本要求GB/T30975信息技术基于计算机的软件系统的性能测量与评价GB/T33745物联网术语GB/T36627信息安全技术网络安全等级保护测试评估技术指南GB/T38561-2020信息安全技术网络安全管理支撑系统技术要求GB/T38637.1-2020物联网感知控制设备接入第1部分：总体要求GB/T38637.2-2020物联网感知控制设备接入第2部分：数据管理要求JJG162饮用冷水水表检定规程JJG624动态压力传感器检定规程JJG860压力传感器（静态）检定规程JJG1033电磁流量计检定规程JJG1030超声流量计检定规程JB/TJB/TCJ/T617092483063压力传感器电磁流量计超声波流量计3术语和定义3.1感知层设备具备信息采集、传输、分析、处理、执行指令和联网功能的电子设备。供水计量中常用的感知层设备有流量计、水表、压力传感器、水质检测仪等。3.2数据采集2DB13/T5424—20213.3数据分析为提取有用信息和形成结论而对数据加以详细研究和概括总结的过程。4城市供水物联网计量系统组成城市供水物联网计量系统是运用物联网感知、物联网通讯以及软件技术，采集、传输、存储、分析计量数据，从而满足城市供水物联网计量需求的系统。其通常由感知层设备、物联网传输层、应用系统三部分组成，如图1所示。城市供水物联网计量系统应用系统物联网传输感知层设备数据采集数据处理数据分析数据采集数据处理数据分析计量管理专用通信网络专用通信网络公用通信网络流量计水表压力设备流量计水表压力设备其他设备图1城市供水物联网计量系统组成5物联网感知层技术要求5.1物联网感知层设备要求5.1.1感知层设备基本要求物联网感知层设备应符合下列要求：a)水表应符合GB/T778.1、GB/T778.4、JJG162中的规定；b)电磁流量计应符合JB/T9248、JJG1033中的规定；c)超声流量计应符合CJ/T3063、JJG1030中的规定；d)压力传感器应符合GB/T15478、JB/T6170、JJG624、JJG860中的规定；e)其他感知层设备应符合相关标准中的规定。5.1.2感知层设备物联网接入要求应符合GB/T38637.1-2020中第5、6、7章的规定。5.2物联网感知层数据要求5.2.1上报的数据内容城市供水物联网计量系统中感知层设备的感知数据应符合GB/T38637.2-2020中5.2的规定。感知层设备应上报的数据内容见表1。DB13/T5424—20213表1感知层设备上报的数据-----℃-V%h-5.2.2扩展数据感知层设备宜上报的数据包括：间隔不高于1min的密集数据（间隔可设置）、日用水量、小时用水量、日最高瞬时流量、日最高瞬时流量发生时间、日最低瞬时流量、日最低瞬时流量发生时间5.2.3数据补报感知层设备的采集数据未能及时上报至数据中心时，应在下次上报时主动进行补报。感知层设备应至少存储近7d的工况数据。5.2.4远程控制数据感知层设备应响应系统远程控制数据并对设备参数进行设置调整，设备参数应包括：设备时钟、采集频率、上报地址、端口等。感知层设备宜具备远程升级的功能。5.3数据安全要求5.3.1数据完整性应符合GB/T38637.2-2020中8.1的规定。5.3.2数据加密应符合GB/T38637.2-2020中8.2的规定。6物联网传输层技术要求DB13/T5424—202146.1传输层体系结构应符合GB/T30269.1的规定。6.2应用层接入协议应符合GB/T38637.1-2020中第8章的规定。6.3物联网接入平台宜选用现有成熟的物联网平台，也可选用用户自研物联网平台。6.4消息时序平台等待上报消息时序描述了感知层设备与平台间交互的时序逻辑，应符合GB/T38637.1-2020中关于请求应答模型的描述和定义，包含设备数据上报、平台指令下发以及相关确认。消息时序如图2所示。平台等待上报设备数据上报（总包数n，当前1）数据响应（有待发指令）数据上报n（无后续消息）等待指令数据响应（有后续指令）平台发送指令1（有后续指令）继续等待设备回复命令响应（ACK）平台发送指令n（无后续指令）上报结束设备回复命令响应（ACK）图2协议时序6.5消息格式6.5.1消息结构消息结构主要由帧头、消息标识、消息体、帧尾四部分构成。消息格式的基本结构如图3所示。协议消息格式消息头...身份标识分包标识消息序号补报标识...测量数据...消息尾图3协议消息格式DB13/T5424—202156.5.2帧头帧头应包括消息头和消息长度两部分，并支持扩展。6.5.3消息标识消息标识应包括以下四部分，并支持扩展：a)身份标识：感知层设备的身份标识符，应符合GB/T30269.501-2014中5.2的规定；b)分包标识：传输数据超出消息最大长度限制时，应支持传输数据进行分包传输。消息中应含有明确的分包标识；c)消息序号：设备主动上报或平台下发消息时应包含各自的消息序号，消息序号范围应至少保证在一个交互周期内不会重复，宜采用递增的序号进行标识；d)补报标识：对于数据补报情况应在消息中明确标识。6.5.4消息体消息体应包括感知层设备的测量数据和网络参数两部分，并支持扩展。测量数据内容见表1中数据定义。信号强度、信噪比等网络参数宜作为独立消息上传。6.5.5帧尾帧尾应包括消息校验和结束符两部分。6.6消息验证与安全6.6.1消息验证消息应采用成熟的校验算法对消息数据进行验证。6.6.2消息安全消息应加密传输，并应采用成熟的加密算法。7应用系统技术要求7.1系统总体架构7.1.1系统架构图应用系统主要包括数据采集系统、数据存储系统、数据分析系统和计量管理系统，系统总体架构如图4所示。系统应用接口数据存储基础资源应用系统数据采集系统数据存储系统数据采集系统数据存储系统数据分析系统计量管理系统应用监控网络监控数据监控硬件监控系统应用接口对外服务统一接口存储中间件关系型数据库存储中间件关系型数据库非关系型数据库服务器硬件资源服务器硬件资源网络环境图4系统架构图7.2应用系统实现DB13/T5424—202167.2.1数据采集系统应符合GB/T38637.2-2020中6.1的规定。7.2.2数据存储系统应符合GB/T38637.2-2020中6.2的规定。7.2.3数据分析系统应符合GB/T38637.2-2020中6.3的规定。7.2.4计量管理系统7.2.4.1基本功能7.2.4.1.1档案管理系统应具备业务中涉及的用户、感知层设备、监测点等基础资料的录入、修改、删除功能，应支持对记录的批量操作。7.2.4.1.2抄表数据系统应具备查询感知层设备上报数据的功能，且历史数据保存应不少于2年。应提供多维度和不同时间粒度的查询功能。7.2.4.1.3告警管理系统应具备告警管理功能，对感知层设备异常、数据异常进行分析并告警，告警可设置不同的级别。告警应通过PC端、移动端等多种途径，以文字、声音等多种形式对用户进行提醒。系统宜具备告警规则的自定义功能。系统应具备通讯日志记录和查看功能，包括通讯原始报文、远程指令记录等。日志应至少保存3个月。7.2.4.1.5仪表更换系统应具备仪表更换功能，支持新旧仪表更换、不同用户间仪表互换。7.2.4.1.6权限管理系统应具备权限管理功能，包括功能使用权限、界面操作权限、数据访问权限等。7.2.4.1.7对外统一接口系统应提供对外服务统一接口，实现内外部数据对接。接口应符合安全性、共享性、扩展性、兼7.2.4.1.8统计查询系统应具备数据的统计查询功能，包括对设备信息、用户信息、用水信息等多维度的查询统计。7.2.4.1.9远程控制系统应具备对感知层设备进行远程操作的功能，包括参数设置、参数读取、远程升级等操作。系统应支持查看远程操作的执行状态及历史记录。7.2.4.2扩展功能7.2.4.2.1自定义报表系统宜具备根据用户不同需求灵活定制统计查询报表的功能。7.2.4.2.2仪表健康状况查询DB13/T5424—20217系统宜具备实时查看感知层设备的电池电压、信号强度等状态信息的功能。7.2.4.2.3用水分析系统宜具备用水分析功能，可通过大数据对人群占比、居民用水行为习惯、小区用水趋势等进行分析，并通过地理信息系统直观展示分析结果。7.2.4.2.4计量效率分析系统宜具备计量效率分析功能，可基于数据对感知层设备的计量效率进行分析。7.2.4.2.5分区漏损管理系统宜具备分区漏损管理功能，可基于管网拓扑结构进行多级分区设置及漏损分析。7.2.4.2.6审计管理应符合GB/T38561-2020中7.5的规定。7.2.5性能要求应符合GB/T30975的规定。7.2.6安全要求7.2.6.1应用安全应符合GB/T38561-2020中第7章