团 体 标 准
T/CDMIA B007-2022
模具基础数据物联采集终端 技术条件
IoT sensors for die & mould basic data—Specifications
2022-05-10 发布 2022-05-20 实施
中国模具工业协会 发布
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。
本文件由中国模具工业协会塑料模具委员会提出。
本文件由中国模具工业协会标准化工作委员会归口。
本文件起草单位：卡奥斯工业智能研究院(青岛)有限公司、青岛海模智云科技有限公司、海模智云科技(浙江)有限公司、海尔数字科技(青岛)有限公司、一汽-大众汽车有限公司。
本文件主要起草人：张磊、曲振伟、宋述家、孙甲男、郑大龙、王勇、张平、李相喜、李栋、曹凤娇、靳美霞、谢菲、王殿军、李军令、李军、张文明。
本文件为首次发布。
引 言
模具是“工业之母”，是现代工业的重要技术支撑和基础工艺装备，影响着产品的规模生产及质量，属于企业的重要资产，因而对模具进行有效的管理十分重要。
对规模生产企业而言，所用模具数量庞大，种类繁多，且大多分散于多家供应商企业。通常模具主要依靠人工管理，效率低，成本高，信息不精准，对模具盘点、模具状态、所处位置、生产状况、闲置丢失等信息无法准确掌握，因此，通过智能化的模具物联数据采集终端实现模具资产和生产数据的自动采集是企业模具管理的迫切需求。为加强模具智能化和规范化管理，中国模具工业协会塑料模具委员会提出并组织制定本《模具基础数据物联采集终端 技术条件》标准。
本标准基于模具基础数据物联采集终端具有在生产过程中采集模具开合模次数、节拍和生产时间等数据并上报模具基础数据物联管理系统等基本功能，规定了模具基础数据物联采集终端的各项要求和试验方法等，有助于模具基础数据物联采集终端的规范设计、制造和应用。
模具基础数据物联采集终端 技术条件
1 范围
本文件界定了模具基础数据物联采集终端的术语和定义、缩略语，规定了模具基础数据物联采集终端的要求、试验方法、标志、包装、运输和贮存。
本文件适用于模具基础数据物联采集终端的设计、制造与应用。
注：在不引起混淆的情况下，本文件中的“模具基础数据物联采集终端”简称为“采集终端”。
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 191—2008 包装储运图示标志
GB/T 2423.1—2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温
GB/T 2423.2—2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温
GB/T 2423.7—2018 环境试验 第2部分：试验方法 实验Ec：粗率操作造成的冲击(主要用于设备型样品)
GB/T 2423.10—2019 环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)
GB/T 4208—2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 13384—2008 机电产品包装通用技术条件
3GPP TS 36.521-1 长期演进技术(LTE);演进型通用陆地无线接入(E-UTRA);用户设备(UE)一致性规范;无线电传输和接收;第1部分：一致性测试(LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) conformance specification; Radio transmission and reception; Part 1: Conformance testing)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
窄带物联网 narrowband Internet of Things;NB-IoT
基于 3GPP 演进的通用陆地无线接入(E-UTRA)技术、使用 180 kHz 载波传输带宽，能提供全面室
内蜂窝数据连接覆盖的低功耗 5G 通讯广域网。
3.2
嵌入式SIM卡 embedded SIM card ;eSIM
直接嵌入到设备芯片上不能独立移除的SIM卡。用户可在无需解锁或购买新设备的前提下随时更换运营商。
3.3
射频识别 radio frequency identification;RFID
通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的无线通信技术。
3.4
数据包传输层安全协议 datagram transport layer security;DTLS
在现存TLS协议架构上提出的扩展，以支持UDP，是TLS的一个支持数据包传输的版本，以保证在UDP上安全传输数据。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
AT 一种终端设备与电脑软件之间连接与通信的指令
CMIIT ID 无线电发射设备型号核准代码
CRC 循环冗余校验
HTTPS 超文本传输安全协议
IMEI 国际移动设备标志
IoT 物联网
IP 防护等级
SIM 用户标志模块
ID 身份标识
5 要求
5.1 一般要求
5.1.1 在下列环境条件下，采集终端应能稳定工作：
a) 工作温度：-20 ℃~60 ℃;
b) 相对湿度：0%～85%，无冷凝;
c) 大气压力：70 KPa～106 KPa。
5.1.2 采集终端开机后，应正常连接NB-IoT网络并上报数据。
5.1.3 采集终端不应被金属物覆盖，以免网络信号被屏蔽。
5.1.4 采集终端可采用螺纹连接方式固定，安装后不应影响设备正常工作。
5.1.5 采集终端的磁感应区与磁铁的间距，合模时应<10 mm，开模时应>25 mm。
5.1.6 采集终端外壳材料应满足阻燃、环保要求。
5.1.7 采集终端应在室内使用。不应遭水、油浸入，不应被挤压、碰撞。
5.1.8 采集终端相应的磁铁支架应定期清理铁屑。
5.2 技术要求
采集终端应满足下列技术要求：
a) 通信机制：基于NB-IoT网络;
b) 工作电压：DC2.0 V～DC3.7 V;
c) 待机电流：≤50 μA;
d) 采集频率：≤10次/秒;
e) 节拍周期精度：毫秒级;
f) 上报周期精度：分钟级;
g) 防护等级：IP64;
h) 设备开机连续运行时间： ≥6年;
i) 振动试验后采集终端内电子元器件无松动脱焊，终端能正常工作;
j) 跌落试验后采集终端内各部件无松动，外壳无变形损坏，终端能正常工作;
k) 通讯性能：当采集终端工作在3、5、8频段时，接收灵敏度≥-110 dBm，丢包率≤5%;
l) 最大输出功率为(23±2)dBm;
m) 一次数据交互耗电量见表1。
表1 一次数据交互耗电量
5.3 功能要求
5.3.1 采集终端应通过磁感技术进行开合模次计数，技术结构见图1。
图1 采集终端磁感应开合模次计数结构示意5.3.2 采集终端应采用基于NB-IoT的蜂窝网络，其数据上报流程见图2。
图2 采集终端数据上报流程
5.3.3 采集终端应具备以下功能：
a) 统计模具的合模次数、平均合模周期、最大和最小合模周期;
b) 统计模具的停机次数、模具停机的总时间;
c) 统计计时的开始时间和结束时间;
d) 设置数据上报时间;
e) 设置模具停机时间、标准节拍等参数;
f) 监测模具所在位置;
g) 可实现模具自动盘点;
h) 可通过扫描二维码盘点或通过RFID扫描枪扫描盘点;
i) 电量告警;
j) 终端脱离模具告警;
k) 可更换电池;
l) 数据传输成功率≥98%。
5.4 硬件设计要求
5.4.1 硬件设计应遵照下列原则：
a) 采用低功耗芯片;
b) 采用大容量电池供电并进行电源管理;
c) 搭建电平转换电路以实现高、低功耗的模式转换;
d) 实现电路的短路保护功能。
5.4.2 核心元器件的选用应满足下列要求：
a) 处理器：低功耗类;
b) 供电单元：内置电池组，标称电压为DC3.7 V;
c) 模组：对接电信运营商的NB-IoT网络;
d) eSIM卡：电信运营商的NB-IoT卡，应具备在全国范围的数据上传与定位功能。
5.5 软件设计要求
5.5.1 采集终端应在电信运营商 IoT 平台注册 IMEI 号，以使 IoT 平台确定该采集终端的身份和产品信息。
5.5.2 通过采集终端和 IoT 平台传输的所有数据应为二进制密文，应采用解密算法解析数据格式。采集终端和 IoT 平台应同时支持 DTLS 协议数据传输。
5.5.3 IoT 平台与业务平台之间的数据传输应遵照 HTTPS 协议，以保证安全性。
5.5.4 应支持离散上报机制，保证同一地点每小时设备并发数≥10000。
5.5.5 采集终端和 IoT 平台应支持重传机制，在网络正常但上报失败时保证上传的数据不丢失。
5.5.6 对所有传输数据应进行 CRC 校验，以保证传输过程中数据的准确性。
6 试验方法
6.1 设备检验
6.1.1 材料或结构、尺寸、按键、电气接口、电源等宜采用专用检具与设备检查。
6.1.2 外壳防护试验应按照GB/T 4208—2017中第13章和第14章描述的方法进行。
6.1.3 高温试验应按照GB/T 2423.2—2008描述的方法进行。低温试验应按照GB/T 2423.1—2008描述的方法进行。
6.1.4 振动试验应按照GB/T 2423.10—2019描述的方法进行。试验参数宜按如下选择：
a) 频率范围为10 Hz～1150 Hz;
b) 交越频率为58 Hz时，定位移幅值宜为0.75 mm，定加速度幅值宜为10 g;
c) 每个轴线方向的扫频循环次数为20次，持续时间为10 h;
d) 三轴耐久测试周期为5天。
6.1.5 跌落试验应按照GB/T 2423.7—2018描述的方法进行，跌落次数：50次。
6.2 通信性能检验
6.2.1 采集终端开机后应放入屏蔽箱，在信号发生器上设置频点和信号强度，使信号源持续发送 NB- IoT 信号。
6.2.2 采集终端开机后应放入屏蔽箱，在频谱仪上设置 NB-IoT 解调方式、频点、带宽和功率范围，发送 AT 指令触发采集终端上报数据，在频谱仪上观察测试结果。最大输出功率应按照 3GPP TS 36.521-1中描述的方法检测。
6.2.3 采集终端开机后接入信号发生器和直流电源分析仪，模拟不同的路损环境后，采集终端上报数据，观察并记录数据交互一次消耗的电量。
6.3 互联互通试验
6.3.1 采集终端开机后，应通过 AT 命令查看其状态，并在网络端成功注册。
6.3.2 采集终端开机后，应手动触发采集终端发送数据，并在指定服务器查询到该数据。
6.3.3 采集终端的数据发送和查询，应符合 DTLS 或 HTTPS 数据传输协议。
7 标志、包装、运输和贮存
7.1 标志
7.1.1 产品外包装应标示以下信息：
a) 制造商名称和商标;
b) 设备名称;
c) 设备ID码。
7.1.2 产品外表面应标示以下信息：
a) 制造商名称和商标;
b) 设备名称和型号;
c) 设备ID码;
d) 工作电压;
e) CMIIT ID码。
7.2 包装
产品包装应符合GB/T 13384中的相关规定，图示标志应符合GB/T 191中的相关规定。包装箱内应附产品合格证和使用说明书。
7.3 运输
7.3.1 设备内置无线通信模块，运输时应避免置于密闭金属容器中。
7.3.2 设备内置电池、磁铁，不宜空运，避免导致其他问题。
7.3.3 运输过程中应防止剧烈震动、挤压、碰撞、浸水、潮湿等。
7.4 贮存
采集终端的贮存应满足以下要求：
a) 置于干燥、通风，且空气中不含腐蚀性介质的室内;
b) 环境温度：-40 ℃~70 ℃;
c) 大气压力：70 KPa～106 KPa;
d) 避免置于密闭金属容器中;
e) 层叠高度：≤5层。
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