GB-T 42684-2023 集装箱电子箱封技术规范

I 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5技术要求 6试验方法 7数据保护与身份认证要求 8安装与外壳强度要求 附录A(资料性)读写器对电子箱封的唤醒流程 附录B(规范性)电子箱封操作接口物理层参数 附录C(规范性)电子箱封与读写器的协议数据格式 学兔兔标准下载GB/T42684—2023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。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。本文件由全国集装箱标准化技术委员会(SAC/TC6)提出并归口。本文件起草单位：深圳中集智能科技有限公司、交通运输部水运科学研究所、深圳市标准技术研究院、深圳市久通物联科技股份有限公司、广州铁路职业技术学院。I学兔兔标准下载集装箱电子箱封技术规范本文件规定了集装箱电子箱封的技术要求、试验方法、数据保护与身份认证要求、安装与外壳强度本文件适用于集装箱电子箱封的设计、生产以及使用。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/T4208—2017外壳防护等级(IP代码)GB/T7408数据元和交换格式信息交换日期和时间表示法GB/T23679集装箱机械箱封GB31241—2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求GB/T33575集装箱电子箱封环境特性GB/T37059集装箱电子箱封编码与标识规范ISO/IEC18000-2:2009信息技术项目管理的射频识别第2部分：135kHz以下的空中接口3术语和定义ISO17712、ISO18185-5界定的以及下列术语和定义适用于本文件。储存在电子箱封本体中的数据。1学兔兔标准下载注：读写器通常包括固定式与手持式两种。用于接收读写器和电子箱封有关的数据，并能对接收的数据进行相应处理及实施数据安全授权控制，能向电子箱封和读写器发出指令实现数据写入的系统。4缩略语下列缩略语适用于本文件。LoRa:低功耗局域网无线标准(LongRangeRadio)NFC:近场通信NearFieldCommunication5技术要求电子箱封应具备读写器唤醒功能，通过读写器唤醒安装在集装箱上的电子箱封，唤醒流程见附电子箱封的通信功能如下：a)工作频段包括低频125kHz和2.45GHz或其他高频通信频段；b)能够与读写器进行上行和下行双向通信；c)能够进行2G/3G/4G/5G(NB-IoT)等蜂窝网通信，与后台信息系统进行双向通信；d)能够扩展支持LoRa、Wi-Fi、NFC或其他局域网无线通信方式；e)能够支持接入各类有线或无线传感器或行业应用所需的外接设备等；f)能够进行蓝牙通信，支持与带有蓝牙功能的读写器进行双向通信。电子箱封应具备锁杆通断状态检测功能，能检测锁杆插入、锁杆拔出和锁杆通断等多种状态。对于带有电机的电子箱封，还应能检测电机状态。2学兔兔标准下载电子箱封进行施封或者解封操作应具备能从听觉或者视觉上确认操作完成的功能。电子箱封可具备远程数据传输功能，通过2G/3G/4G/5G(NB-IoT)等蜂窝网络上传数据至后台信息系统。在无网络信息的情况下，数据应被存储，等待网络恢复后继续上传。电子箱封可具备以下自检与状态告警功能：a)当锁杆出现异常时告警，将告警信息通过读写器或者自身上传至后台信息系统；c)当电量消耗超出极限时，芯片数据/电子箱封状态数据能可靠保存。电子箱封的电池续航能力应符合实际应用要求，续航时间应不少于6个月。电子箱封以2.45GHz或其他高频通信频段与读写器通信，通信距离应不少于15m。电子箱封以125kHz接收读写器低频唤醒指令，唤醒距离应不少于4m。电子箱封接收低频唤醒指令的响应时间应不大于2s。当电子箱封处于休眠状态时，锁杆剪断触发响应时间应不大于120s;当电子箱封处于唤醒工作状态时，剪断触发响应时间应不大于10s。读写器识别电子箱封的可靠性应不低于99.99%。对电子箱封进行10000次读取试验，失效次数不应超过1次。电子箱封状态检测准确率应不低于99.99%。对锁杆插入、拔出、剪断等状态各进行10000次测试，失效次数不应超过1次。电子箱封外壳防护等级和试验方法应符合GB/T4208—2017中规定的IP67要求。3学兔兔标准下载在不拆卸外壳的情况下，电子箱封应具备磁场抗干扰能力，其任意位置与磁场强度不低于15T的磁铁直接接触时，不应出现开关锁或状态检测失效情况。电子箱封的应用环境要求和试验方法应符合GB/T33575的规定。电子箱封与读写器之间通信协议的物理层参数应符合附录B的规定，协议指令和响应数据格式应符合附录C的规定。6试验方法6.1试验环境条件——温度：25℃±10℃;——相对湿度(RH):25%～75%;将电子箱封设置为"休眠模式",读写器采用广播形式发送"短距离数据链路层唤醒"指令，检查电子箱封是否能退出休眠模式并进入高频接收状态。将读写器设置成5.1.2规定的工作频段，检查读写器与电子箱封的通信功能并记录。手动对电子箱封进行施封或解封操作，观察并记录相应功能。根据5.1.5配置相应的网络环境，通过后台信息系统检查电子箱封的数据传输和盲区补报功能并手动设置锁杆异常，通过后台信息系统检查相应自检和告警功能并记录。4学兔兔标准下载GB/T42684—20236.3性能试验6.3.1电池续航时间通过电量计和电流计分别测量测试样品的电池容量和待机电流、工作电流，计算评估测试样品的电池续航时间电池容量的确定：若测试样品的电池为不可充电电池，则电池额定容量即为电池实际容量；若测试样品的电池为可充电电池，则确定电池类型，并检测电池的实际容量。按以下步骤进行电池实际容量的测试：a)在25℃±2℃的温度条件下，按制造商提供的充电测试方法，给测试样品电池满充；b)充分搁置一段时间，搁置时间由电池制造商提供，若电池制造商没有提供搁置时间，按GB31241—2014中4.7.3的规定，搁置时间为10min;c)通过电池容量测试仪连接电池的正负极，采用电池制造商规定的电流进行恒流放电至截止d)通过电池容量测试仪测出电池实际容量。电池续航时间按公式(1)和公式(2)计算： Q₂=I₁t₁+I₂t₂ 式中：T—电池续航时间，单位为年；Q₁—电池容量，单位为毫安时(mAh);Q₂-年平均耗电量，单位为毫安时(mAh);t₁—年平均待机时间；单位为小时(h);I2—工作电流，单位为毫安(mA);t₂—年平均工作时间，单位为小时(h)。测试结果应记录电池容量、待机电流、年平均待机时间、工作电流、年平均工作时间，以及计算出的电池续航时间。对于抛物线放电模式的电池，支持客户提供电池放电曲线图，并计算电池续航时间。6.3.2通信距离按以下步骤进行通信距离的测试：a)将电子箱封放置于距离读写器15m处；b)读写器使用2.45GHz或其他高频通信频段发送指令给电子箱封；c)若电子箱封正确收取到指令数据，则电子箱封反馈指令数据给读写器；否则至步骤f);d)若读写器正确收到电子箱封反馈的指令数据，则将电子箱封与读写器之间的距离扩大0.5m;否则至步骤f);e)重复步骤b)～步骤d),直至电子箱封或读写器不能正确收到对方指令数据，记录当前距离即为通信距离；f)将电子箱封与读写器之间的距离缩短0.5m;g)读写器和电子箱封互发指令数据，直至电子箱封和读写器都能正确收到对方指令数据，记录当前距离即为通信距离；否则重复步骤f)～步骤g)。5按以下步骤进行唤醒距离的测试：a)将休眠状态的电子箱封放置于距离读写器4m处；b)读写器使用125kHz通信频段发送唤醒指令给电子箱封；c)若电子箱封被唤醒，将电子箱封与读写器之间的距离扩大0.5m,并重置电子箱封于休眠状d)重复步骤b)～步骤c),直至电子箱封不能被唤醒，记录上一步的距离即为通信距离；e)将电子箱封与读写器之间的距离缩短0.5m,并重置电子箱封于休眠状态；f)重复步骤b),直至电子箱封被唤醒，记录当前距离即为通信距离；否则重复步骤e)。将休眠状态的电子箱封放置于距离读写器的唤醒距离范围内，通过读写器发送唤醒指令到电子箱封使电子箱封唤醒，记录从读写器发送唤醒指令到电子箱封被唤醒的时间，即为唤醒响应时间。将电子箱封上锁并置于休眠状态，剪断锁杆，等待后台出现锁杆剪断的上报信息出现，记录剪断锁杆到上报信息出现之间的时长，即为电子箱封处于休眠状态时锁杆剪断触发响应时间。将电子箱封上锁并置于唤醒工作状态，剪断锁杆，等待后台出现锁杆剪断的上报信息出现，记录剪断锁杆到上报信息出现之间的时长，即为电子箱封处于唤醒工作状态时锁杆剪断触发响应时间。7数据保护与身份认证要求数据保护指对电子箱封与读写器、后台信息系统之间进行无线通信时数据的保密性和完整性进行保护措施。数据保护的内容包括固定数据和可变数据。对于高安全性电子箱封，如带电机的锁具类电子箱封，与后台信息系统之间数据通信应符合SSL/TLS协议的要求；高安全性电子箱封与读写器之间的数据通信应进行密钥比对，只有鉴权通过的指令才会被执行。无线传输数据应包含通信协议中规定的所有内容。固定数据是电子箱封在制造过程中或固件升级后编程固化的数据，该数据应不可更改和删除。6学兔兔标准下载可变数据是电子箱封和锁杆出厂后，在其使用过程中可发生变化的数据，主要应包括两大类：第一可变数据的每一次数据变化信息应记录在电子箱封的存储器中，且该信息在每一个监测航程周期内不可删除和更改，但可通过认证的、合法的读写器读取。当电子箱封启动一次新的监测航程时，存储器应在上一次监测航程的可变数据记录空间之后连续存储。存储器应至少满足记录最近10次监测航程数据而不被清除，每个监测航程按照90d周期计算，并且在一次航程周期内电子箱封应至少能接收读写器查询通信300次。对于高安全性电子箱封，应通过对读写器ID、操作用户等数据以数字签名或加密等形式登录后台后台信息系统应统一注册记录读写器ID,未注册的读写器视为非法设备。读写器对高安全性电子箱封的身份认证应通过后台信息系统实现。在使用过程中，读写器应先通过其自身的身份认证，然后将识别到的高安全性电子箱封ID以数字签名或加密等形式登录后台信息系统对高安全性电子箱封进行身份认证。后台信息系统应统一注册记录读写器ID、高安全性电子箱封ID,未注册的读写器、高安全性电子箱封视为非法设备。高安全性电子箱封对读写器的身份认证见7.2.1。高安全性电子箱封与后台信息系统之间应采用SSL/TLS协议进行身份认证。8安装与外壳强度要求电子箱封的锁杆应能插入集装箱箱门锁孔，电子箱封应安装在合适的施封位置，不影响集装箱箱门电子箱封外壳应有足够的机械强度和刚度，符合GB/T23679规定的相关要求。7学兔兔标准下载(资料性)读写器对电子箱封的唤醒流程据传输类型，以2.4GHz高频信号传输作为远距离数据链路通信频段，以125kHz低频信号传输作为短距离数据链路通信频段。读写器对电子箱封的唤醒流程如下。a)读写器采用广播形式发送"短距离数据链路层唤醒"指令，去唤醒处于低频通信范围内的电子箱封。该低频唤醒指令可设计为读写器周期性自动发送，也可设计为监测到集装箱或运输车辆到来时发送。b)电子箱封接收到"短距离数据链路层唤醒"指令后，退出休眠模式并进入高频接收状态。c)电子箱封从该低频信号中提取出读写器ID,并采用高频发送应答数据。读写器在完成上述操作后，与电子箱封进行数据通信，将此事件及位置信息上传至后台信息系统。若使用周期性自动发送方式，则读写器的发送间隔不超过3s。唤醒流程图见图A.1。开始开始eSeal迟出休眠否唤醒指令合法?是cSeul提取读写器ID,使用高频2.45GHy.进行应答eSeal与读写器之间进行数据通信结束图A.1读写器的唤醒流程图8学兔兔标准下载(规范性)电子箱封操作接口物理层参数2.45GHz物理层参数应符合表B.1的要求。参数名称通信频率范围2400MHz～2483.50MHz中心频率(默认传输频率)2433.34MHz占用带宽60MHz发射功率a)可编程最大：+10dBm;b)符合当地的相关规定传输速率1.2kb/s～250kb/s默认传输速率9.6kb/s接收灵敏度调制方式FSK125kHz物理层参数应符合表B.2的要求。参数名称通信频率范围中心频率(默认传输频率)占用带宽发射功率不大于350mW传输速率唤醒灵敏度调制方式编码方式a)曼彻斯特编码；b)ISO/IEC18000-2:2009中3.空中接口ISO/IEC18000-2:2009中和9学兔兔标准下载GB/T42684—2023(规范性)电子箱封与读写器的协议数据格式C.1下行(读写器到电子箱封)指令数据格式下行(读写器到电子箱封)指令数据格式应符合表C.1的规定。表C.1下行(读写器到电子箱封)指令数据格式MSBLSB协议ID下行数据包选项b电子箱封读写器ID⁴指令代码指令数据长度指令数据"校验码hNbytes2bytes整型整型整型整型整型整型整型整型本文件定义的协议ID为0x90。b下行数据包选项应符合表C.3的规定。电子箱封ID编码应符合GB/T37059的规定。d读写器ID编码应符合GB/T37059的规定。指令代码应符合表C.5的规定。指令数据长度指从指令数据开始到校验码之前的字节数总和。指令数据应符合表C.6的规定。校验码采用CRC-16算法，附加在通信数据后，初始化值为0xFFFF。C.2上行(电子箱封到读写器)指令数据格式上行(电子箱封到读写器)指令数据格式应符合表C.2的规定。表C.2上行(电子箱封到读写器)指令数据格式协议ID*上行数据包选项b读写器ID°电子箱封指令代码指令数据长度指令数据GPS数据h上行数据包源地址校验码i整型整型整型整型整型整型整型字符字符整型本文件定义的协议ID为0x90。上行数据包选项应符合表C.4的规定。读写器ID应符合表C.1的规定，当eSeal广播时，该域为零。电子箱封ID应符合表C.1的规定。指令代码应符合表C.5的规定。指令数据长度指从指令数据开始到校验码之前的字节数总和。指令数据应符合表C.7的规定。GPS数据指带有GPS功能的电子箱封采集的有效GPS字符数据，为ASCIⅡI码格式，该域取决于上行数据包选项中GPS数据控制位；如不带自身定位功能，则此项相应位置0。上行数据包源地址指带有GPRS功能电子箱封的18位SIM卡号字符，为ASCII码格式，该域取决于上行数据包选项中的上行数据包源地址控制位；前面5个数字为国家码，右对齐，左边不足补“0”;后面的13个数字为SIM卡号，左对齐，右边不足补“F”,如000861234567890123和0085212345678FFFFF。校验码应符合表C.1的规定。学兔兔标准下载GB/T42684—2023C.3下行数据包选项下行数据包选项符合应表C.3的规定。表C.3下行数据包选项位7～43210保留保留保留保留保留C.4上行数据包选项上行数据包选项应符合表C.4的规定。表C.4上行数据包选项位710上行数据包源地址控制位0:无上行数据包源地址1:有上行数据包源地址保留保留GPS数据控制位0:无GPS数据1:有GPS数据C.5指令代码指令代码应符合表C.5的规定。表C.5指令代码表指令代码指令名称指令类型指令说明读事件记录点到点读写器读取电子箱封一条或更多事件记录eSeal发生锁杆剪断时自动上发状态数据广播/点到点eSeal检测到锁杆状态由插入变为剪断时，主动发送该次事件记录。eSeal被读写器唤醒状态下发生的锁杆状态变化事件时，该指令类型为点到点。eSeal在休眠状态下发生锁杆状态变化事件时，该指令类型为广播eSeal发生锁杆插入时自动上发状态数据广播/点到点eSeal检测到锁杆状态由剪断变为插入时，主动发送该次事件记录。eSeal被读写器唤醒状态下发生的锁杆状态变化事件时，该指令类型为点到点。eSeal在休眠状态下发生锁杆状态变化事件时，该指令类型为广播学兔兔标准下载GB/T42684—2023表C.5指令代码表(续)指令代码指令名称指令类型指令说明0x11计算机设置读写器低频扫描参数指令点到点计算机设置读写器低频扫描参数0x40计算机识别读写器ID广播计算机识别读写器ID编号0x46计算机读读写器状态点到点计算机读取读写器当前状态0x80-0x7F为扩展功能预留C.6读写事件记录指令(读写器到电子箱封)读写事件记录指令(读写器到电子箱封)应符合表C.6的规定。表C.6读事件记录指令数据格式指令代码指令数据读取eSeal锁杆通断起始次数连续读取事件记录的条数预留字节数注："读取eSeal锁杆通断起始次数"为0xFFFF时，eSeal返回从最新事件记录开始的“连续读取事件记录的条数”事件记录。例如“读取eSeal锁杆通断起始次数"为0xFFFF,"连续读取事件记录的条数”为0x05时，eSeal响应最新5条事件记录；当“eSeal锁杆通断总数"小于"连续读取事件记录的条数”时，eSeal响应最新“eSeal锁杆通断总数”全部事件记录。C.7读事件记录指令响应、eSeal唤醒响应、eSeal状态改变主动上发数据格式(电子箱封到读写器)读事件记录指令响应、eSeal唤醒响应、eSeal状态改变主动上发数据格式应符合表C.7的规定。表C.7读事件记录指令响应、eSeal唤醒响应、eSeal状态改变主动上发数据格式指令代码指令响应数据0x60/0x62/0x64eSeal状态域“eSeal锁杆通断次数b事件代码“时间戳d电子箱封ID°字节数"eSeal状态域应符合表C.8的规定。beSeal锁杆通断次数应符合表C.10的规定。事件代码应符合表C.10的规定。时间戳应符合表C.10的规定。电子箱封ID应符合表C.10的规定。eSeal状态域应符合表C.8的规定。学兔兔标准下载