DB61∕T 1623-2022 交通运输物联网总体技术要求.pdf

ICS 35.240.01 CCS R 07 DB61 陕西省地方标准 DB 61/T 16232022 交通运输物联网总体技术要求 General technical requirements for transportation Internet of Things 2022-11-07 发布 2022-12-07 实施陕西省市场监督管理局 发 布 DB61/T 16232022 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.1 4 缩略语.2 5 总体架构.2 6 技术要求.4 7 通信协议.5 8 网络安全.6 附录 A（资料性）预置参数.7 附录 B（资料性）通信协议元数据.8 参考文献.12 DB61/T 16232022 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020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这些专利的责任。本文件由陕西省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位：长安大学、陕西省交通运行监测中心、陕西高速机械化工程有限公司、西安图讯信息科技有限公司。本文件主要起草人：冯兴乐、王立平、张绍阳、廖军、李许峰、孟修建、任宏飞、赵晓宇、豆欢娣、成高立、雷渝越、解熠、柴卿、赵怀鑫、李亮、杨卫国。本文件由长安大学负责解释。本文件首次发布。联系信息如下：单位：长安大学 电话：[phone] 地址：西安市南二环中段 邮编：710064 DB61/T 16232022 1 交通运输物联网总体技术要求 1 范围 本文件规定了交通运输物联网的总体架构、技术要求、通信协议和网络安全的要求。本文件适用于交通运输物联网的设计和实施。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 38637.1 物联网 感知控制设备接入 第1部分：总体要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 物联网 internet of things;IoT 通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。注：物即物理实体。来源：GB/T 337452017，2.1.1 3.2 物联网网关 internet of things gateway 具有数据存储能力、计算能力和协议转换能力等，可通过北向接口与应用平台建立通信连接和通过南向接口与感知控制设备进行通信的实体。注：实体可以是独立设备或软件。来源：GB/T 38624.12020，3.1 3.3 感知数据 sensing data 通过数据采集获取的原始数据或在此基础上进行加工处理的表征对象信息的数据统称。来源：GB/T 334742016，3.11 3.4 感知设备 sensing device DB61/T 16232022 2 能够获取对象信息的设备，并提供接入网络的能力。注：常见的感知设备有传感节点、RFID读写器等。来源：GB/T 337452017，2.1.9 3.5 物联网数据管理平台 Internet of Things data management platform 实现感知数据统一存储、管理、访问和控制指令下发等功能的平台。注：简称“管理平台”。4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。AAP应用层接入协议（Access Application Protocol）API应用程序接口（Application Programming Interface）Cat.1长期演进用户端分类1号标准（LTE UE-Category1）CMOS互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor）DHCP动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）FC圆形螺纹的光纤连接器（Ferrule Connector）HTTP超文本传输协议（HyperText Transfer Protocol）HTTPS超文本安全传输协议（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer）JSONJavaScript对象标记（JavaScript Object Notation）LoRa远距离无线电（Long Range Radio）LVTTL低压晶体管逻辑电路（Low Voltage Transistor Transistor Logic）LwM2M轻量级物联网协议（Lightweight Machine to Machine）MQTT消息队列遥测传输（Message Queue Telemetry Transport）NB-IoT窄带物联网(Narrow-Band-Internet of Things）RRU射频拉远单位（Remote Radio Unit）RS232-C采用EIA-RS232-C协议标准的串行通信接口 RS485采用TIA/EIA-485-A协议标准的串行通信接口 SC卡接式方形的光纤连接器（Square Connector)SFP小型可热插拔收发器（Small Form-factor Pluggsable transceiver）SSL安全套接层（Secure Socket Layer）TLS安全传输层协议（Transport Layer Security）TTL晶体管-晶体管逻辑电路（Transistor-Transistor Logic）VPN虚拟专用网络（Virtual Private Network）Wi-Fi无线保真（Wireless Fidelity）ZigBee基于IEEE 802.15.4标准的低功耗局域网协议 5 总体架构 5.1 总体架构 交通运输物联网总体架构见图1。DB61/T 16232022 3 图1 交通运输物联网总体架构 5.2 感知层 实现交通运输对象状态和过程的感知。5.3 接入和控制层 实现感知数据的接入、存储、计算和协议转换等功能。5.4 数据管理和服务层 实现感知数据的统一存储、管理、访问和控制指令下发等功能。5.5 应用层 实现感知数据的利用和控制。DB61/T 16232022 4 6 技术要求 6.1 感知层 6.1.1 一般要求 6.1.1.1 应支持第 7 章规定的通信协议。6.1.1.2 应通过物联网网关上传数据。6.1.1.3 应在管理平台进行注册。6.1.2 感知设备电气接口 6.1.2.1 电流型信号应采用 4mA20mA。6.1.2.2 电压型信号应采用 0V5V。6.1.2.3 开关量可选择 TTL、LVTTL 或 CMOS 等电平标准。6.1.2.4 RS485 接口应支持 TIA/EIA-485-A 或 Modbus 协议。6.1.2.5 RS232 接口应支持 EIA-RS232-C 或 Modbus 协议。6.1.2.6 RJ45 接口应采用 T568B 的接线方式。6.1.2.7 光纤接入接口宜支持 LC、FC 或 SFP 等。6.1.2.8 无线接入宜支持 ZigBee、LoRa、Wi-Fi、NB-IoT 或 Cat.1 等协议。6.2 接入与控制层 6.2.1 一般要求 6.2.1.1 物联网网关应支持第 7 章规定的通信协议。6.2.1.2 物联网网关接入管理平台时，应在管理平台进行注册。6.2.2 电气接口 6.2.2.1 连接感知设备的电气接口，应符合 6.1.2 的要求。6.2.2.2 连接管理平台的电气接口，应提供与管理平台相适应的有线网络或无线网络等。6.2.3 基本功能 6.2.3.1 应支持接收感知设备的连接请求，并保持连接。6.2.3.2 应支持感知设备的注册、注销和状态更新等。6.2.3.3 应支持感知设备的参数和状态的存储，并提供访问接口。6.2.3.4 应支持接收和转发感知设备的数据，支持缓存和断点续传。6.2.3.5 应按照设定频率采集电流、电压和开关量数据，计算结果并上传。6.2.3.6 应支持与管理平台的连接和状态维持。6.2.3.7 应能够接收、执行和转发管理平台下达的控制指令。6.2.3.8 应具备参数变更、数据发送、控制指令等操作的日志功能，并提供访问接口。6.2.3.9 应支持固件远程升级功能。6.2.3.10 宜支持数据包解析。6.2.3.11 宜具有边缘计算的功能。DB61/T 16232022 5 6.2.4 预置参数 物联网网关的预置参数见附录A.1。6.3 数据管理和服务层 6.3.1 一般要求 6.3.1.1 管理平台宜提供与物联网网关连接的备用通信链路。6.3.1.2 与物联网网关连接应支持基于 SSL 的连接方式。6.3.1.3 应为应用层提供基于 TCP 协议的通用访问接口。6.3.1.4 宜提供定制化 API 的专用访问接口。6.3.1.5 通用和专用访问接口均应采用加密协议。6.3.1.6 应能够根据应用层的需求调整资源。6.3.2 管理功能 6.3.2.1 应支持感知设备和物联网网关的注册、审核、删除、修改、查询等。6.3.2.2 应支持感知设备的参数查询、修改，并同步至物联网网关。6.3.2.3 应支持物联网网关和感知设备的控制指令下发。6.3.2.4 应支持平台用户的注册、认证、删除等。6.3.2.5 应支持感知数据的接收、存储、查询、分析统计等。6.3.2.6 应支持设备和数据的访问控制。6.3.2.7 应支持数据访问服务和数据库性能监督，数据库备份和恢复。6.3.3 数据服务功能 6.3.3.1 应提供感知数据查询服务接口，支持按条件查询。6.3.3.2 应支持物联网网关和感知设备的状态查询。6.3.3.3 应支持物联网网关和感知设备日志的查询。6.3.3.4 应支持应用层控制指令的转发。6.3.4 预置参数 管理平台的预置参数见附录A.2。7 通信协议 7.1 一般规定 7.1.1 感知设备和物联网网关、物联网网关和管理平台之间的通信协议应符合 GB/T 38637.1 规定的AAP 格式。7.1.2 AAP 适配以下底层协议：a)基于消息代理进行发布和订阅的消息协议；b)基于请求/响应的点对点应用层协议；c)点对点的消息包传送协议；d)物联网 LwM2M 协议。7.1.3 消息主题、底层协议的服务接口和适配要求应符合 GB/T 38637.1 的要求。DB61/T 16232022 6 7.2 通信协议元数据 通信协议的元数据见附录B。7.3 消息格式 消息格式应符合GB/T 38637.1的要求。8 网络安全 8.1 交通运输物联网应满足二级及以上的等保要求。8.2 物联网网关与管理平台的数据传输应采用专用传输网络或 VPN 链路。8.3 应采用国密算法加密。DB61/T 16232022 7 A A 附 录 A（资料性）预置参数 A.1 物联网网关的预置参数 物联网网关的预置参数见表A.1。表A.1 物联网网关的预置参数 序号 接口 预置参数 1 RS232 波特率：9600bps 通信数据格式：1bit起始位+8bit数据+1bit奇校验+1bit停止位。2 RS485 波特率：9600bps 通信数据格式：32bit起始位+16bit主机号+8bit功能码+8bit起始地址+数据+16bit CRC校验+32bit停止位。3 RJ45 感知层侧IP：X:X:X:X:X:X:192.168.0.10，子网掩码：X:X:X:X:X:X:255.255.255.0，支持协议：TCP和 UDP，端 口 号：2048，管 理 平 台 侧 IP：X:X:X:X:X:X:192.168.0.1，子 网 掩 码：X:X:X:X:X:X:255.255.255.0。4 ZigBee 波特率：9600bps 通信数据格式：8bit数据位+1bit校验位+1bit停止位，无流量控制。5 LoRa 模式：一般模式，波特率：9600bps 通信数据格式：8bit数据位+1bit停止位+1bit校验位，无流量控制。6 Wi-Fi 支 持 DHCP 动 态 参 数，IP 地 址 池：X:X:X:X:X:X:192.168.0.100200，子 网 掩 码：X:X:X:X:X:X:255.255.255.0，网关IP：X:X:X:X:X:X:192.168.0.1。7 NB-IoT 工作频段：B8，中心频率：850MHz，上行频率：824849MHz，下行频率：869894 MHz，工作模式：不连续接收模式。参考信号功率：优先满足覆盖需求。发送接收模式：根据RRU支持的收发天线数进行配置，采用2T2R/2T4R。8 Cat.1 通讯速率：上行峰值速率5Mbit/s,下行峰值速率10Mbit/s，功耗：80uAPoweroff；5mAsleep；60mAidle A.2 管理平台的预置参数 管理平台与物联网网关连接端口号为4096，服务提供端口号为8020。DB61/T 16232022 8 B B 附 录 B（资料性）通信协议元数据 交通运输物联网中的通信协议的元数据见表B.1，其中消息及消息类型见表B.2，消息状态响应码见表B.3。表B.1 通信协议元数据 序号 缩略语 字段名 数据 类型 说明 1 J JSON char 格式标志，固定，表示 JSON 格式 2 v version string 消息版本号 3 h head string 消息头 4 t type ubyte 消息类型，见表 B.2 5 sn serialNo uint 消息流水号，发送端自动增加，到最大值后归 0 6 tss/tsv timeStamp datetime 时间戳，消息发送点的时间。其中，tss 为字符串格式；tsv 为数值格式 7 nr needReply ubyte 应答标志，在选择性应答模式时需要此字段。0 或者没有该字段为不需要应答；1 为需要应答 8 rt returnTopic string 应答消息主题，如果消息需要应答，必须包括这个字段，指明消息发送给谁 9 rsn requestSerialNo uint 应答消息对应的请求消息流水号 10 b body string 消息体 11 s status ubyte 消息状态响应码，见表 B.3 12 pi pingInterval vint 保活消息间隔，单位为秒 13 pc pingCount vint 管理平台判断网关（或感知设备）离线的 pingInterval 数 14 gid gatewayID string 物联网网关 ID 号，由管理平台制定，推荐采用 6 位字符或数字 15 gn gatewayName string 物联网网关名称 16 gg gatewayGroup string 物联网网关分组 17 ghv gatewayHardwareVersion string 网关硬件版本号 18 gsv gatewaySoftwareVersion string 网关软件版本号 19 gv gatewayVendor string 网关生产厂商 20 gm gatewayModel string 网关型号 21 gs gatewaySerial string 网关序列号 22 did deviceID string 感知设备 ID，由管理平台分配，初始为“0000000000”，编码规则为前六位是所连接的物联网网关编号，后四位是顺序号 23 dn deviceName string 设备名称 DB61/T 16232022 9 表 B.1（续）序号 缩略语 字段名 数据 类型 说明 24 dt deviceType string 感知设备类型，感知的业务指标类型，例如雾情、温度、水位、重量等 25 dv deviceVendor string 设备生产厂商 26 dm deviceModel string 设备型号 27 ds deviceSerial string 设备序列号 28 st state vint 网关或设备状态，1 为在线；0 为离线 29 md manufactureDate date 生产日期 30 ipg IPGrade string IP 防护等级 31 add IPAddress string IP 地址 32 sm subMark string 子网掩码 33 pd privateData string 网关和感知设备的专用数据包 34 pt prodTime date 数据产生时间，格式为 YYYYMMDD 35 ct currentTime datetime 管理平台当前时间 36 paxx parameter.设备动态参数，标识以 pa 开头，后续位为序号或者自定义 37 daxx data.感知数据，标识以 da 开头，后续位为序号或者自定义 注：序号49为消息头标识，1137为消息体标识 DB61/T 16232022 10 表B.2 消息及消息类型 消息类型 消息名称 消息参数 消息描述 物联网网关注册消息 Req REGGReq gv,gm,gs Rpl REGGRpl rsn,s,gid 物联网网关注册消息。物联网网关第一次加电入网时，向管理平台发注册消息，管理平台注册后生成网关gid号，并进行应答。感知设备注册前，物联网网关应首先进行注册 感知设备注册消息 Req REGDReq dv,dm,ds Rpl REGDRpl rsn,s,did 感知设备注册消息。感知设备第一次加电入网时，向物联网网关发送注册消息。物联网网关接收消息后，生成新的did号,并进行应答，返回注册标志和did号 状态更新消息 Req UPSTReq did/gid,st Rpl UPSTRpl rsn,s 状态更新消息，物联网网关及感知设备每隔一定时间，应与上级进行连接并更新状态。如果上级未查到该设备 id，则返回要求注册消息。物联网网关状态更新时，应携带所连接感知设备的状态 获取参数消息 Req GETPReq did/gid Rpl GETPRpl rsn,s,paxx 获取参数消息，具有权限的用户和设备，可以随时获取对方的参数。返回消息为响应消息及参数 设置参数消息 Req SETPReq did/gid,paxx Rpl SETPRpl rsn,s 设置参数消息。具有权限的用户和设备，可以设置对方的参数。返回消息为响应 数据传输消息 Req SENDReq did/gid,daxx Rpl SENDRpl rsn,s 数据传输消息。数据内容支持解析和不解析两种模式 数据下载请求消息 Req GETDReq did/gid Rpl GETDRpl rsn,s,pd 数据下载请求消息。参数应支持物联网网关 ID、传感设备 ID、时间段等筛选条件的组合 命令下发消息 Req REQEReq did/gid,pd Rpl REQERpl rsn,s 命令下发消息。其内容为感知设备或物联网网关专用的协议。返回送达成功响应消息 时钟同步消息 Req CSYNReq did/gid Rpl CSYNRpl rsn,ct 时钟同步消息。时钟同步可由终端发送也可以由管理平台广播 注销消息 Req LOUTReq did/gid Rpl LOUTReq rsn,s 注销消息。返回响应消息 DB61/T 16232022 11 表B.3 消息状态响应代码 代码 说明 100 消息执行成功 900 未知原因消息失败 910 不能识别的消息 920 参数不正确 930 设备不存在 XXX 用户自定义 DB61/T 16232022 12 参 考 文 献 1 GB/T 36478.12018 物联网 信息交换和共享 第 1 部分：总体架构 2 GB/T 334742016 物联网 参考体系结构 3 GB/T 337452017 物联网 术语 4 GB/T 38624.12020 物联网 网关 第1部分：面向感知设备接入的网关技术要求 5 GB/T 38637.22020 物联网 感知设备接入 第2部分：数据管理要求 _