DB35 T 1803-2018 井盖物联网技术规范.pdf
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1、ICS 91.140.80 P 42 DB35 福建省地方标准 DB35/T 18032018 井盖物联网技术规范 Technical specification for internet of things of manhole cover 2018 - 11 - 22 发布 2019 - 02 - 22 实施 福建省市场监督管理局 发布 DB35/T 1803 2018 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 . . 3 5 体系结构 . . 3 6 通信协议 . . 5 7 井盖智能 终端技术要求 .
2、. 9 8 井盖智能 终端测试方法 . . 12 DB35/T 1803 2018 II 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。 本标准由福建省经济和信息化委员会、福建省住房和城乡建设厅联合提出。 本标准由福建省信息化标准化技术委员会(SAFJ/TC11)归口。 本标准由福建三鑫隆信息技术开发股份有限公司、福建省标准化研究院、福建省电子产品监督检验 所、福州中数智云信息技术有限公司负责起草,福建师范大学、福建工程学院、福州物联网开放实验室、 福州市供排水管理中心、中国电信福建分公司、中兴通讯股份有限公司、福州市勘测院、中国联通福建 分公司、福州华润燃气有限公司、福建省经济信
3、息中心、福建上润精密仪器有限公司、福州市政工程管 理处、莆田市市政工程管理处、厦门市市政工程管理处、龙岩市市政维护管理处、南平市市政工程管理 处、三明市市政工程管理处、福州经济技术开发区公用事业管理处参加起草。 本标准主要起草人:林平、陈永锋、倪友聪、林江宏、熊保平、陈学新、王伟、周永宏、黄磊、 陈庸凯、邹海威、黄训松、张木成、张熙物、程晓明、刘培荣、张斌、谢天宏、苏伟、张晓阳、蔡元利、 陶青、张瑞元、张积林、杜欣、吴勇、陈莹、陈宏、陈德杨、蔡辉艺、张天辰、章凡、林云、韩超、 肖晓柏、赵国强、廖麒麟、张宇超、刘晶、陈元林、廖恒煊。 DB35/T 1803 2018 1 井盖物联网技术规范 1
4、范围 本标准规定了井盖物联网的体系结构、通信协议,井盖智能终端的技术要求和测试方法。 本标准适用于城市井盖物联网的设计、井盖智能终端的设计和测试,农村井盖物联网建设也可参考 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 2423.18201 2 环境实验 第2部分:试验方法 试验Kb:盐雾,交变(氯化钠溶液) GB/T 420820 17 外壳防护等级(IP代码) GB/T 17626.2200 6 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度
5、试验 GB/T 17626.3201 6 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T 201382006 电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级(IK代码) GB/T 22239200 8 信息安全技术 信息系统安全等级保护基本要求 GB/T 337452017 物联网 术语 DL/T 8092016 发电厂水质浊度的测定方法 JJG 9712002 液位计检定规程 YD/T 1484.120 16 无线终端空间射频辐射功率和接收机性能测量方法 第1部分:通用要求 ISO/IEC 14443(所有部分) 个人识别用卡和安全装置 非接触式感应物体(Cards and securi
6、ty devices for personal identification Contactless proximity obj ects) EN 550322015 多媒体设备的电磁兼容性 发射要求(Electromagnetic compatibility of multimedia equipment Emission Requirements) 3 术语和定义 GB/T 337452017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用,以下重复列出了 GB/T 337452017中的一些术语和定义。 3.1 井盖智能终端 intelligent terminal of manhol
7、e cover 安装在井盖上面或者井盖下面,用于感知井上、井下环境以及井盖状态信息,并提供接入网络功能 的设备。 3.2 井盖物联网 internet of thing s of manhole cover 安装在井盖的智能终端,按照约定的协议,进行物与物之间的信息交换和通信、实现智能化识别、 定位、跟踪、监控和管理等功能的系统。 DB35/T 1803 2018 2 3.3 低功耗 low power consumption 通过尽可能缩短暂时不使用模块的通电时间,以减小系统运行时总的平均功率,达到降低系统功耗 的技术。 3.4 井盖电子标签 RF tag of ma nhole cover
8、 用于井盖标识、具有信息存储机制的、能接收读写设备的电磁场调制信号并返回响应信号的数据载 体。 3.5 井盖状态智能监控终端 intelligent mon itor terminal for the state of manhole cover 采集和处理井盖的倾角数据,并按约定的协议与后台数据中心进行交互,以实现对井盖的开盖和关 盖进行智能监控的设备。 3.6 井下水位智能监控终端 intelligent mon itor terminal for water level under manhole cover 采集和处理井下管网水位数据,并按约定协议与后台数据中心进行交互,以实现对井下管
9、网水位进 行智能监控的设备。 3.7 井下水流速智能监控终端 intelligent monitor terminal for velocity of water flow under manhole cover 采集和处理井下管网中水的流速,并按约定协议与后台数据中心进行交互,以实现对井下管网中水 的流速进行智能监控的设备。 3.8 路面积水智能监控终端 intelligent mon itor terminal for water level on road 安装在井盖上采集、处理路面积水,并按约定协议与后台数据中心进行交互,以实现对路面积水进 行智能监控的设备。 3.9 井下水浊度智能监
10、控终端 intelligent monitor terminal for water turbidity under manhole cover 采集和处理井下管网中水的浊度,并按约定协议与后台数据中心进行交互,以实现对井下管网中水 的浊度进行智能监控的设备。 3.10 井盖智能锁 intelligent lock for manhole cover 由井盖锁部件、开锁器及联动机构等组成,通过按约定协议与后台数据中心进行交互,以实现对井 盖的授权开锁和开锁监控功能的设备。 3.11 体系结构 the archit ecture for internet of things of manhole
11、 cover 定义井盖物联网系统的整体结构、层次划分、不同部分之间协作关系等。 3.12 井盖业务应用系统 business app lication system related to manhole cover 向用户提供井盖物联网各类业务应用的系统。 DB35/T 1803 2018 3 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 eMTC:增强型机器类型通信(enhanced Machine-Type Communication) GIS:地理信息系统(Geograph ic Information System或 GeoInf ormation system) GPS:全球定位系统(Glo
12、bal Pos itioning System) IoT:物联网(Interne t of Things) IP:网络之间互连的协议(Internet Protocol) LTE:长程演进(Long Ter m Evolution) NB-IoT:窄带物联网(Narro w Band-IoT) RFID:无线射频识别技术(Radio Freque ncy Identification) TCP:传输控制协议(Transmission Control Protocol) 3GPP:基于GSM核心网络和它们所支持的无线接入技术的第三代移动通信系统(3 rd Generation Partnersh
13、ip Project) 5 体系结构 5.1 总体架构 井盖物联网包括感知层、网络层和应用层,并由管理和安全保障两个支撑体系构成。总体架构如 图1所示。 图1 总体架构 5.2 感知层 5.2.1 感知层构成 感知层由多种井盖智能终端构成。这些智能终端通过传感设备对井盖自身状态、井上和井下环境进 行感知,并可将所感知的信息发送到网络中,同时可接收来自上层的控制信息。典型的井盖智能终端包 井盖业务应用系统 应用支撑系统 支撑网络 井盖智能终端 管理体系 安全保障 体系 应 用 层 网 络 层 感 知 层 安 全 技 术 安 全 管 理 系 统 管 理 运 营 管 理 DB35/T 1803 20
14、18 4 括井盖电子标签、井盖状态智能监控终端、井下水位智能监控终端、井下水流速智能监控终端、路面积 水智能监控终端、井下水浊度智能监控终端和井盖智能锁等。 5.2.2 感知层功能 感知层功能由井盖智能终端功能体现,主要包括数据采集、数据处理、数据传输和智能控制: a) 数据采集:通过井盖智能终端周期性地采集井下水位、流速、浊度和路面积水,以及井盖的倾 角、下陷等数据,能够实现对井下和井上环境感知、井盖状态感知;与此同时,借助井盖智能 终端的 RFID 功能,可以实现井盖的身份和位置感知; b) 数据处理: 对井盖智能终端采集的数据进行滤波, 并按协议对传输数据进行打包和解包等处理; c) 数
15、据传输:井盖智能终端在 LTE、NB-IoT、eMTC、TCP/IP 等协议支持下,按第 6 章井盖智能终 端通信协议的规范将数据发送至应用支撑层及接收来自应用支撑层的控制请求; d) 智能控制:通过对采集到的数据进行分析和处理,实现对智能终端中的感知装置或执行装置的 自动控制和管理。 5.3 网络层 网络层通过基础支撑网络完成感知层数据到应用层的传输,以及应用层控制数据到感知层的传输。 网络层可由互联网、移动通信网、卫星通信网等组成。网络层中的通信协议主要有LTE、NB-IoT、eMTC、 TCP/IP等。 5.4 应用层 5.4.1 应用层构成 应用层包括应用支撑系统和井盖业务应用系统,并
16、部署在后台数据中心。 5.4.2 应用支撑系统 应用支撑系统通过对感知层数据的组织与管理,应满足各类井盖业务应用的需要。其主要功能: a) 标识解析:提供对感知对象和控制对象标识的解析服务,以实现相应的控制和管理; b) 位置服务:提供对井盖及其智能终端进行定位、查询、识别和事件检查等服务; c) 消息服务:提供高效、可靠的数据传递机制,以满足分布式环境下的数据传输需求; d) 数据存储:提供集中式或分布式的数据存储服务; e) 数据安全:提供对井盖物联网数据的安全防护服务; f) 数据处理:提供数据和信息的采集、加工、变换和传输等服务; g) 数据管理:提供对数据和信息的采集、存储、处理和应
17、用等过程的管理服务; h) 接入管理:通过对象的身份识别,提供同构或异构网络的接入服务; i) 服务组织管理:提供对支撑子层各类服务组织的有效管理。 5.4.3 业务应用系统 业务应用系统提供井盖物联网的各类具体业务应用。业务应用系统主要有如下子系统: a) 井盖 GIS 系统:通过 BDS/GPS 定位系统获取井盖的位置,并借助开/关盖感知,实现井盖管理 服务功能; b) 井盖追踪溯源系统:通过建立井盖全生命周期唯一身份标识,实现井盖全生命周期信息管理; c) 城市小流域水文监测系统:通过在城市小流域选点部署智能水位、流速和浊度监测报警终端, 形成上下游监测网络,实现对城市小流域的水文监控;
18、 DB35/T 1803 2018 5 d) 地下管网资产保护系统:通过在井盖上安装智能锁并设置开锁权限,实现地下管网资产的有效 保护。 5.5 管理体系 管理体系包括系统管理、运维管理。通过系统管理对井盖物联网状态信息、故障管理、系统升级、 配置等进行评估或管理。 利用运维管理实现对井盖物联网的运行环境 (包括物理网络和软硬件环境等) 、 业务系统等维护管理。 5.6 安全保障体系 井盖物联网系统应具有整体安全保护能力,除了保证系统的每个部分满足安全要求外,还要考虑各 部门之间的相互关系,来保证井盖物联网系统的整体安全。井盖物联网的安全保障体系应按照 GB/T 222392008中第6 章的
19、要求进行建设。 6 通信协议 6.1 通信协议数据结构 6.1.1 通信包结构 通信包结构如图2所示。 通信包结构(不加密) 包头 数据段(明文)长度 加密标识 数据段(明文) CRC 包尾 RSA算法加密 通信包结构(加密) 包头 数据段(密文)长度 加密标识 数据段(密文) CRC 包尾 图2 通信数据结构图 6.1.2 通信包结构组成 通信包结构组成如表1所示。 表1 通信包结构组成 名称 类型 长度 (字节) 说明 包头 Byte 2 固定为0 x2323(表示字符“#”) 数据段长度 Byte 4 数据段长度 加密标识 Byte 1 是否对数据段进行加密,0 x00和0 x01分别表
20、示加密和不加密 数据段 Byte 35,n n由支撑网络的最大传输单元和通信包中其它组成部分的长度确定 CRC检验 Byte 4 数据段的校验结果,如CRC错,则不回传应答包,而造成执行超时。 数据段不加密时,对加密前的数据段(明文)进行检验;数据段加密 时,对加密后的数据段(密文)进行检验 包尾 Byte 2 固定为0 x0D0A(表示回车、换行字符) DB35/T 1803 2018 6 6.1.3 数据段结构组成 数据段结构组成见表2。其中,井盖智能终端的类型码和功能码的取值范围分别由表3和表4定义。 表2 数据段结构组成 名称 类型 长度(字节) 说明 井盖ID Byte 4 井盖ID
21、,由井盖生产厂商自定义 终端类型码 Byte 1 井盖智能终端的类型码,其值定义详见表3 终端ID Byte 4 井盖智能终端ID,由井盖智能终端生产厂商定义 通信协议版本 号 Byte 1 每个版本对应一个数字,更改协议后递增,范围从0 x01到0 xFF 功能码 Byte 1 本数据段所对应的功能码,其值定义详见表4 IMEI Byte 8 国际移动设备身份码,每个井盖智能终端中移动通信设备的唯一识 别码 IMSI Byte 8 国际移动用户识别码,每个井盖智能终端中移动通信设备对应的移 动用户识别码 经纬度 Byte 8 井盖部署位置的经纬度 数据区 Byte n-35 格式由井盖智能终
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