2020井盖物联网技术规范

井盖物联网技术规范目 次前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 35体系结构 36通信协议 57井盖智能终端技术要求 98井盖智能终端测试方法 12I井盖物联网技术规范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。使用。规范性引用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/T2423.18—2012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/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）GB/T17626.2—2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3—2016电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T20138—2006电器设备外壳对外界机械碰撞的防护等级(IK代码)GB/T22239—2008信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求GB/T33745—2017物联网术语DL/T809—2016发电厂水质浊度的测定方法JJG971—2002液位计检定规程YD/T1484.1—2016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所有部分（Cardsandsecuritydevicesforpersonalidentification—Contactlessproximityobjects）EN55032—2015多媒体设备的电磁兼容性发射要求（Electromagneticcompatibilityofmultimediaequipment—EmissionRequirements）术语和定义GB/T33745—2017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/T33745—2017中的一些术语和定义。3.1井盖智能终端intelligentterminalofmanholecover的设备。3.2井盖物联网internetofthingsofmanholecover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。13.3低功耗lowpowerconsumption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RFtagofmanholecover体。3.5井盖状态智能监控终端intelligentmonitorterminalforthestateofmanholecover盖进行智能监控的设备。3.6井下水位智能监控终端intelligentmonitorterminalforwaterlevelundermanholecover行智能监控的设备。3.7井下水流速智能监控终端intelligentmonitorterminalforvelocityofwaterflowundermanholecover的流速进行智能监控的设备。3.8路面积水智能监控终端intelligentmonitorterminalforwaterlevelonroad行智能监控的设备。3.9井下水浊度智能监控终端intelligentmonitorterminalforwaterturbidityundermanholecover的浊度进行智能监控的设备。3.10井盖智能锁intelligentlockformanholecover盖的授权开锁和开锁监控功能的设备。3.11体系结构thearchitectureforinternetofthingsofmanholecover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businessapplicationsystemrelatedtomanholecover向用户提供井盖物联网各类业务应用的系统。2缩略语下列缩略语适用于本文件。eMTC：增强型机器类型通信（enhancedMachine-TypeCommunication）GIS：地理信息系统（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem）GPS：全球定位系统（GlobalPositioningSystem）IoT：物联网（InternetofThings）IP：网络之间互连的协议（InternetProtocol)LTE：长程演进（LongTermEvolution）NB-IoT：窄带物联网（NarrowBand-IoT）RFID：无线射频识别技术（RadioFrequencyIdentification）TCP：传输控制协议（TransmissionControlProtocol）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（3rdGenerationPartnershipProject）体系结构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。安全保障安全保障管理体系体系应用支撑系统井盖业务应用系统井盖智能终端支撑网络应用层应用层安全技术系统管理安全技术系统管理网络层网络层安全管理运营管理安全管理运营管理感知层感知层图1总体架构感知层感知层构成3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。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：RFIDLTENB-IoTeMTCTCP/IP6自动控制和管理。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。LTENB-IoTeMTC、TCP/IP等。应用层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，并部署在后台数据中心。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：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；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；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；数据存储：提供集中式或分布式的数据存储服务；数据安全：提供对井盖物联网数据的安全防护服务；数据处理：提供数据和信息的采集、加工、变换和传输等服务；数据管理：提供对数据和信息的采集、存储、处理和应用等过程的管理服务；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；服务组织管理：提供对支撑子层各类服务组织的有效管理。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：GISBDS/GPS/服务功能；形成上下游监测网络，实现对城市小流域的水文监控；4保护。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、（包括物理网络和软硬件环境等业务系统等维护管理。安全保障体系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/T22239—2008中第6章的要求进行建设。通信协议通信协议数据结构通信包结构通信包结构如图2所示。包头数据段（明文）长度加密标识包头数据段（明文）长度加密标识数据段（明文）CRC包尾包头数据段（密文）长度加密标识数据段（密文）CRC包尾 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（字节说明包头Byte2固定为0x2323（表示字符“##”）数据段长度Byte4数据段长度加密标识Byte1是否对数据段进行加密，0x00和0x01分别表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Byte4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Byte2固定为0x0D0A（表示回车、换行字符）5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IDByte4井盖ID，由井盖生产厂商自定义终端类型码Byte1井盖智能终端的类型码，其值定义详见表3终端IDByte4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Byte1每个版本对应一个数字，更改协议后递增，范围从0x01到0xFF功能码Byte1本数据段所对应的功能码，其值定义详见表4IMEIByte8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IMSIByte8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Byte8井盖部署位置的经纬度数据区Byten-35格式由井盖智能终端类型和功能码确定，长度由通信包定义的数据段长度n减去数据段中其它组成部分的长度表3智能终端类型码表终端类型码井盖智能终端0x01井盖电子标签0x02井盖状态智能监控终端0x03井下水位智能监控终端0x04井下水流速智能监控终端0x05路面积水智能监控终端0x06井下水浊度智能监控终端0x07井盖智能锁预留终端类型码预留终端类型码范围0x08～0xFF表4智能终端功能码表功能码描述0x01井盖智能终端向应用支撑系统上传数据0x81应用支撑系统回应井盖智能终端的上传数据0x02应用支撑系统向井盖智能终端下传控制请求0x82井盖智能终端对应用支撑系统的控制请求进行回应预留功能码预留功能码的范围0x03～0x7F、0x83～0xFF6各功能对应的数据区定义如下：5678表5井盖智能终端向应用支撑系统上传数据功能对应的数据区字段名类型长度（字节）描述传感数据的个数Byte1井盖智能终端上传传感数据的个数传感数据Bytem由每次上传的传感数据的个数确定采集时戳Byte3按字节依次表示时、分、秒是否继续上传数据Byte10x00和0x01分别表示不继续和继续上传数据两种情形智能终端状态Byte10x00和0x01分别表示智能终端正常和异常两种状态剩余电量Byte1剩余电量，按照百分比输出，精确到1%上传日期Byte3按字节依次表示年、月、日上传时间Byte3按字节依次表示时、分、秒信号强度Byte2支撑网络信号强度的分贝值信噪比Byte2支撑网络信噪比的分贝值扩展数据域ByteXXn-35长度之差表6应用支撑系统回应井盖智能终端上传数据功能对应的数据区字段名类型（字节描述状态Byte10x00表示通讯成功结束；0x01保持连接，准备接收下发数据应答日期Byte3按字节依次表示年、月、日应答时间Byte3按字节依次表示时、分、秒表7应用支撑系统向井盖智能终端下传控制请求功能对应的数据区字段名类型（字节描述连接状态Byte10x00和0x01分别用于指示井盖智能终端断开连接或保持连接公钥Byte4井盖智能终端用于RSA加密的公钥平台地址String16应用支撑系统中通信模块对应的IP和域名访问地址端口Byte2应用支撑系统中通信模块对应的端口7表7（续）字段名类型（字节描述采样周期Byte1水位采样周期上传数据的时间间隔Byte2两次上传数据之间的时间间隔，允许设置1h～168h上传数据的开始时间点Byte2一天中第一次的上传时刻，允许设置00:00～23:59水位报警值Byte4井下水位的上限值，超过该值时不受采样周期的限制，立即报警下发日期Byte2该数据段下发的日期，按字节依次表示年、月、日下发时间Byte3该数据段下发的时间，按字节依次表示时、分、秒表8井盖智能终端回应应用支撑系统控制请求功能对应的数据区字段名类型长度（字节）描述状态Byte10x00和0x01分别表示井盖智能终端执行控制指令成功和失败超时重发机制的通信支撑网络定义。通信流程数据上传能终端。数据上传过程如图3所示。具体通信流程如下：井盖智能终端建立与应用支撑系统的通信连接；10x01；0；CRC应答通信包，否则发送应答数据包（其数据段的功能码为0x81）上层应用系统；1g)；g)；井盖智能终端拆除与应用支撑系统建立的通信连接，结束通信过程。8支撑网络井盖智能终端应用支撑系统图3数据上传过程图控制请求制请求过程如图4所示。具体通信流程如下：10x02；0；CRC答通信包，否则发送应答通信包（其数据段的功能码为0x82）井盖智能终端的控制模块；1f)；f)；结束通信过程。支撑网络井盖智能终端应用支撑系统图4控制请求下传过程图井盖智能终端技术要求外壳应采用耐腐蚀不锈钢或高强度工程塑料，天线部件应采用耐腐蚀高分子复合材料。9环境条件环境条件如下：在工作温度-20℃～60℃时应正常完成数据上传和控制请求的功能；防水防尘等级达到IP68；盐雾测试应达到无缺陷面积等级；IK07；GB/T17626.2—20063GB/T17626.3—20163EN55032—2015A供电电源供电电源要求如下：采用电压≤DC36VIP68在电源电压偏差±20%时，应正常完成数据上传和控制请求的功能；间≥2部署在井下的智能终端应采用内置电池供电；当内置电池电量≤10%时，井盖智能终端应上报应用支撑系统，提醒业主更换电池。通信通信要求如下：井盖智能终端与应用支撑系统间的通信应采用工作于授权频谱的广域网通信技术；宜采用3GPP/3GPP24GLTE、NB-IoT、eMTCNB-IoT为通信组网技术；6.1～6.3LTE、eMTC＜-110dBm；NB-IoT定位井盖智能终端上报的定位信息应包括井盖ID、终端ID、经纬度位置和报告时间等。井盖电子标签井盖电子标签要求如下：井盖电子标签应采用无源方式；ISO/IEC14443（所有部分）A10功能配置功能配置要求如下：健康汇报：井盖智能终端应定时上传数据，上传数据的频率可由应用支撑系统下发设定；设定的频率定时上传数据；实时上传数据，直至报警条件解除，报警阈值和加快采集频率可由应用支撑系统下发设定。监控终端技术要求井盖状态智能监控终端井盖状态智能监控终端应符合如下要求：开/24h30s盖报警信息给应用支撑系统；防误报：井盖智能监控终端的开盖/关盖误报率＜1%；告警恢复：当告警条件消除时，井盖智能监控终端应自动进入待机监控模式。井盖智能锁井盖智能锁应符合如下要求：井盖智能锁的授权开锁时段可由应用支撑系统下发设定；井盖智能开锁器应能以离线或在线方式获取授权开锁密钥；开井盖和闭合井盖；井盖智能锁应实现锁盖和开盖报警二合一功能。终端数据采集传感器技术要求井下水位井下水位传感器测量误差≤0.3%FS。井下水流速流速传感器的测量误差≤1%FS。路面积水路面积水传感器的测量误差≤0.3%FS。井下水浊度测量值≤10NTU时，浊度传感器的测量误差≤1NTU；测量值＞10NTU时，浊度传感器的测量误差应在读数的±2%范围内。11井盖智能终端测试方法通用技术要求的测试外观要求采用目测的方法对井盖智能终端的外壳和天线部件的表面进行检查，应符合7.1.1的规定。环境条件验收方法如下：在实验室模拟-20℃和60℃的工作温度，并在这两种温度下分别重复数据上传和控制请求730（21），7.1.2a)的规定；GB/T4208—2017IP687.1.2b)的规定；GB/T2423.18—20127.1.2c)的规定；GB/T20138—2006IK077.1.2中d)的规定；GB/T17626.2—200637.1.2e)的规定；GB/T17626.3—201637.1.2f)的规定；EN55032—2015A7.1.2g)的规定。