T-SZIOT 025-2025 生理信号数据交换技术规范

ICS11.040.01CCSC39深圳市物联网产业协会发布IT/SZIOT025—2025前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 15概述 25.1格式定义 25.2应用场景 26通用数据格式 26.1数据组成 26.2文件头 26.3数据区 37数据传输 47.1传输方式 47.2传输流程 47.3接口 58数据加密 88.1加密要求 88.2国际通用加密算法 88.3国内通用加密算法 8参考文献 9T/SZIOT025—2025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。本文件由清华大学深圳国际研究生院提出。本文件由深圳市物联网产业协会归口。本文件起草单位：清华大学深圳国际研究生院、广东见达医疗科技有限公司、首都医科大学附属北京同仁医院、深圳市物联网产业协会、深圳市标准技术研究院、北京理工大学珠海学院。本文件主要起草人：王兴军、陈媛、杨逸飞、吴家荣、欧明伟、李彦如、张晓晴、赵国强、杨伟奇、郑华兵、张旭杰、易晓珊、赵龙、苏禹。T/SZIOT025—2025本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到第6章与通讯数据格式相关的专利的使用。本文件发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，相关专利授权将采用FRAND方式，即公平、合理、包容且非歧视的专利许可原则，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以通过以下联系方式获得：专利持有人姓名：广东见达医疗科技有限公司地址：广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区礼宾路4号松科苑7号楼408室请注意上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。T/SZIOT025—20251生理信号数据交换技术规范本文件规定了生理信号数据的通用数据格式、传输及数据加密等内容。本文件适用于生理信号流式数据和静态数据的存储与传输。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/T32905—2016信息安全技术SM3密码杂凑算法GB/T32907—2016信息安全技术SM4分组密码算法GB/T32918—2016信息安全技术SM2椭圆曲线公钥密码算法ISO/IEC15946-5:2017信息技术安全技术基于椭圆曲线的密码技术第5部分：椭圆曲线生成ISO/IEC18033-3:2010信息技术安全技术加密算法第3部分：分组密码3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1生理信号Physiologicalsignal通过生物传感器采集的生物电信号、生命体征参数及治疗干预数据，包含且不限于：脑电、眼电、心电、肌电、呼吸、血压、心率、血氧饱和度、血糖浓度、体温、体动、深部脑刺激、脊髓电刺激、经颅磁刺激、胰岛素泵流速、镇痛泵流速等时序数据。3.2加密encryption基于核准的密码算法，通过可控密钥对明文数据进行可逆变换，以生成密文，实现数据信息内容隐藏的过程。3.3解密decryption加密过程的逆过程，即在授权密钥控制下，使用与加密算法兼容的密码算法对密文数据进行逆变换，恢复原始数据的过程。3.4密钥key用于控制密码变换操作(例如：加密、解密、密码校验函数计算、签名生成或签名验证)的符号序列，其全生命周期管理需满足物理不可克隆或硬件安全模块保护要求。4缩略语下列缩略语适用于本文件。AES：高级数据加密标准(AdvancedEncryptionStandard)ECG：心电图(Electrocardiogram)EEG：脑电图(Electroencephalogram)EMG：肌电图(Electromyogram)2T/SZIOT025—2025GDF：通用数据格式(GeneralDataFormat)HP：高通滤波(High-passFilter)HTTP：超文本传输协议(HypertextTransferProtocol)LP：低通滤波(Low-passFilter)5概述5.1格式定义通用生理信号数据交换应采用通用数据格式(GeneralDataFormat，GDF)。GDF既适用于流式传输，也适用于离线存储，其通过流式传输设计和安全校验机制，实现生理信号数据在传输、存储与后续智能分析环节的技术统一，以满足生理信号数据存储与传输的需求。5.2应用场景GDF适用于以下三类数据传输场景：a)流式传输场景：采用JSON格式和自定义分片实现实时生理信号传输，通过数据加密、数字签名和水印注入技术保障传输安全；b)人工智能应用场景：支持平台与设备之间的训练标签自定义、生理信号特征数据集、模型参数和推理结果在异构平台间的标准化传输；c)双向人机交互设备场景：建立优先级控制通道，采用时间同步协议实现控制指令，生理反馈信号和刺激响应数据的同步传输与校验。6通用数据格式6.1数据组成GDF由文件头和数据区组成，具体如下：a)文件头：为JSON格式的字符串，以字符‘\0’结尾，包含以下两个部分：1）场景元(Header)：用于存储场景元数据，包括但不限于设备、用户标识等数据；2）信号元(SignalMeta)：用于存储信号元数据，包括但不限于信号标识，信号名称等数据。b)数据区：用于存储生理信号数据。6.2文件头6.2.1场景元场景元(Header)数据格式见表1。表1场景元(Header)数据格式YNNNNYYY4N2N1Y3T/SZIOT025—2025NYN1YN6.2.2信号元信号元（SignalMeta）数据格式见表2。表2信号元（SignalMeta）数据格式2Y-YY2Y-2Y-1YYYY4Y4Y如4Y-4Y-4Y-Y-4Y-2Y-2Y-量Y4N-NNNAI模型标识N-Y-4Y6.3数据区数据区(DataSection)由多个数据段拼接构成,每个数据段由数据段元和数据构成。数据格式见表4T/SZIOT025—2025表3数据区(DataSection)数据格式2YNumSampleDR2Y4YDataYN2Y信号元中的数据格式(DataType)决定了时间序列信号数据中的每个数据的类型和长度。若某信号的NrSamleDR），7数据传输7.1传输方式GDF数据宜采用HTTP方式进行流传输。7.2传输流程GDF数据传输流程见图1。T/SZIOT025—20255图1GDF数据传输流程GDF数据传输流程如下：a)密钥交换：当加密传输(IsEncrypted为1)时，需进行密钥交换操作；若为非加密传输情况，此步骤可跳过。密钥交换过程由通用数据格式阅读器进行管理，具体步骤如下：1)确认双方支持的加密算法；2)接收方向传输方发送证书；3)传输方用证书公钥加密并发送密钥给接收方；4)接收方用私钥解密得到密钥，完成密钥交换。b)发送场景元数据：包括设备标识码、用户标识码；c)发送信号元数据：包括信号标识码、信号个数；d)发送数据段：包含信号元所对应各信号数据段；e)重复c）、d）直至信号传输结束。每次发送的信号元数据不必一致。7.3接口7.3.1传输Header消息传输Header消息的接口要求如下：a)采用HTTP或HTTPSPOST方法；b)目标URL为http://XXX/device/<device_id>/header；c)返回内容为XXXCreated。6T/SZIOT025—2025POST/device/XXX/headerHTTP/1.1Host:X.X.X.X:XConnection:Keep-AliveContent-Type:text/jsonContent-Length:15{"Header":{"Version":"0","GatewayID":"xxxxxxxxxxxx","IPAdress":"x.x.x.x","DataSource":"BeijingTongren","DataStandard":"GDF","PatientID":"NA","RecordingID":"NA","StartTime":"20XX-11-1722:23:01:001","NrDataRecorders":"","NrSignals":"2"，"IsEncrypted":"0"，"EncryptionAlgo":"NA"，"ReaderVersion":"NA"，"EncryptionCert":"NA"，"IsSigned":"0","Reserved":""}}HTTP/1.1201Created7.3.2传输SignalMeta消息传输SignalMeta消息的接口要求如下：a)采用HTTP或HTTPSPOST方法；b)目标URL为http://XXX/device/<device_id>/signalmeta；c)返回内容为XXXCreated。示例注意这里Content-Length是后面JSON字符串长度，估计不止15字节，最后要以实际为准）POST/device/XXX/signalmetaHTTP/1.1Host:X.X.X.X:XConnection:Keep-AliveContent-Type:text/jsonContent-Length:15{"SignalMeta":[{"DeviceID":"xxxxxxxx","DeviceType":"NA","DeviceValid":"NA","SignalID":"1","SignalLabel":"EEG(sec)","PriorityID":"0","SignalDirection":"0","SignalLabel":"NA","TransducerType":"NA","Prefiltering":"HP:0.1Hz","PhysiDim":"uV","DataType":"INT8","PhysiBaseline":"0","PhysiMin":"-125","PhysiMax":"125","StartTime":"20XX-11-1722:23:01:001",7T/SZIOT025—2025"DurationDR":"1","NrSamleDR":"125","SampleRate":"125","SampleType":"Uniform","NrDataRecorders":"1200"，"AIModel":"NA","Reserved":"","FECMode":"NA"{"DeviceID":"xxxxxxxx""DeviceType":"NA","DeviceValid":"NA","SignalID":"2","SignalLabel":"EMG","PriorityID":"0","SignalDirection":"0","TransducerType":"NA","PhysiDim":"uV","Prefiltering":"LP:75Hz","DataType":"INT8","PhysiBaseline":"0","PhysiMin":"-31.25","PhysiMax":"31.25","StartTime":"20XX-11-1722:23:01:001","DurationDR":"1","NrSamleDR":"125","SampleRate":"125","SampleType":"Uniform","NrDataRecorders":"1200"，"AIModel":"NA","Reserved":""，"FECMode":"NA"}]}HTTP/1.1201Created7.3.3传输DataSection信息传输DataSection信息的接口要求如下：a)采用HTTP或HTTPSPOST方法；b)目标URL为http://XXX/device/<device_id>/signaldata；c)请求体应直接发送二进制的DataSection数据。可以发送多个DataSection，但每个DataSection应保证完整性；d)返回内容为XXXCreated。POST/device/XXX/signalmetaHTTP/1.1Host:X.X.X.X:XConnection:Keep-AliveContent-Type:text/jsonContent-Length:15{8T/SZIOT025—2025"DataSection":[{"SignalID":"1","NumSampleDR":"100","SeqSamleDR":"0","DataLabel":"Wake"，"Reserved":"","FEC":"NA",{"SignalID":"2","NumSampleDR":"1200","SeqSamleDR":"0","DataLabel":"Wake"，"Reserved":"""FEC":"NA",}]}HTTP/1.1201Created8数据加密8.1加密要求8.1.1数据加密应采用国际通用和各个国家指定的公认安全的加密算法。8.1.2在通用数据格式阅读器（GDFReader）和编辑器（GDFEditor）中内嵌加解密算法，支持对GDF格式数据进行加密和解密操作。密钥交换过程通过确认阅读器版本来确定所支持的加密算法。证书传递时，通过证书索引获取对应的证书信息。8.2国际通用加密算法国际通用加密算法包括：a)AES-256：高级加密标准算法，参见ISO/IEC18033-3:2010；b)ECC：基于椭圆曲线的公钥密码技术，参见ISO/IEC15946-5:2017。8.3国内通用加密算法国内通用加密算法包括：a)SM2：国家商用密码体系的一种非对称加密算法，参见GB/T32918—2016；b)SM3：国家商用密码体系的一种密码杂凑算法，参见GB/T32905—2016；c)SM4：国家