《现代灌区物联网通信传输标准》（征求意见稿）

ICSXX.XXX

PXX

CIDA

中国灌区协会团体标准

T/CIDAXXXX—2020

现代灌区物联网通信传输标准

CommunicationandtransmissionstandardofIOT

inmodernirrigationarea

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国灌区协会发布

I

前言

本标准按照GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编

写》的规定编制完成。

本标准共5章7节。主要内容包括：范围，规范性引用文件，术语、符号

和代号，信息分类编码，产品技术标准。

本规范由中国灌区协会提出并归口。

本标准主编单位：京蓝云智物联网技术有限公司

本标准参编单位：阿里巴巴集团

成都微思格科技有限公司

中国农业科学院农田灌溉研究所

中国水利水电科学研究院

本标准主要起草人：陈植炜王春香徐杰郜鹏于晓博薛圆黎建朱伟光

李益农张宝忠魏征李金山邓忠

III

现代灌区物联网通信传输标准

1.范围

本标准在现代灌区用水调度技术与应用中，规定了灌区智慧用水调控优化

信息接入模式与通信协议。其中包括各类智能传感器、多功能控制器、无线智

能网关、RTU终端与IoT物联网平台的接口及数据通信协议。

现代灌区，趋向于建立一体化监测感知体系，即是采用现代物联网技术，

在灌区设置众多感知节点，实现对灌区信息的全面感知和智能监控，为灌区水

资源动态调配、工程运行监控和灌区管理提供数据支撑和技术支撑。具体而

言，就是通过在灌区布设水位站、流量站、气象站等自动监测站，可实时采集

灌区用水信息，实现对灌区的全面感知；通过在平台对灌区泵、闸、阀等智能

控制节点进行远程操控，可实现灌区用水的精准、高效调控。

本标准适用于智能灌区用水调度及监测系统。

本标准的制定以统一灌区物联网设备数据采集和通信传输协议、提高设备

通用性和普适性、方便数据共享和二次利用为目标，以加快物联网技术在灌区

的推广应用，实现灌区用水科学、高效、精准管理，提升灌区现代化水平为目

的。

2.规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所

注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所

有的修改单）适用于本标准。

GB2312-1980信息交换用汉字编码字符集基本集

GB18030-2005信息技术中文编码字符集

SL/Z376-2007水利信息化常用术语

GB50363-2006节水灌溉工程技术规范

GB50288-99灌溉与排水工程设计规范

GJB1281-91指挥自动化计算机网络安全要求

SL/T183-96地下水监测规范

SL372-2006节水灌溉设备现场验收规程

GB/T21303-2007灌溉渠道系统量水规范

SLT4-1999农田排水工程技术规范

SL511-2011水利水电工程机电设计技术规范

GB/T50138-2010水位观测标准

GB50179-93河流流量测验规范

YD5040-2005通信电源设备设计规范

GB50093-2013工业自动化仪表工程施工及验收规范

YD/T5097-2001接入网工程设计规范

DL/T5080-1997水利水电工程通信设计技术规程

YDT5040-2005通信电源设备安装工程设计规范

GB/T5465.2电气设备用图形符号

1

GB9361-88计算站场地安全要求

GB17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则

YD5078-98通讯工程系统防雷技术规定

GB14048.1-1993低压控制开关设备和控制设备总则

GB3453数据通信基本型控制规程

GB3454数据终端（DTE）和数据电路终端设备（DCE之间的接口

定义）

DL476电力系统实时数据通信应用层协议

JB/T5234工业控制计算机系统验收大纲

GB/T7408-2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法

NY/T653-2002农业电子信息产品通用技术条件农业应用软件产品

3.术语、符号和代号

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.术语

GB/T50095水文基本术语和符号标准

SL26-2012水利水电工程技术术语

GB/T32402-2015通信名词术语数据通信因特网

如上标准界定的术语，以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1.1

NB-IoT（窄带物联网）NarrowBandInternetofThings

指构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS

网络或LTE网络的窄带物联网。

3.1.2

LoRaLongRange

是一种低功耗、远距离的局域网无线标准，具有低功耗、远距离、低速率的

特点。

3.1.3

LoRaWanLongRangeWan

指在LoRa物理层传输技术基础之上的以MAC层为主的一套协议标准。

3.1.4

IoT物联网平台InternetofeverythingPlatform

指通过标准接口中间件，将不同品牌、类型的物理设备按照相同的逻辑准

入，做到统一接入、统一控制和统一管理的云平台。

3.1.5

低功耗广域网（LPWAN）Low-PowerWide-AreaNetwork

2

是一种用在物联网（例如以电池为电源的感测器），可以用低比特率进行长

距离通讯的无线网络。

3.1.6

无线智能网关Wirelessintelligentgateway

指与阀门组成灌溉网络并连接到管理平台；汇集阀门信息上传至平台；接收

平台指令下发到对应的阀门控制器；与平台断开后接管平台业务；执行边缘计

算。

3.1.7

机井水泵控制器Wellpumpcontroller

指与水泵装置和外部传感器组成控制系统，采集电流、电压（电量）、水

量、水位、水压；识别认证电卡进行收费管理和控制水泵启停。

3.1.8

阀门控制器Valvecontroller

指与阀门控制装置以及压力流量传感器组成阀门控制系统，实现对管网的压

力流量监测；以及阀门的启停。

3.1.9

RTURemoteTerminalUnit

指远程终端控制系统，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。

3.2.符号和代号

GB/T1418-1995电信设备通用文字符号

GB/T19677—2005水文仪器术语及符号

GB/T50095-2014水文基本术语和符号标准

SL26-2012水利水电工程技术术语

GB/T1418-1995、GB/T50095、SL26等标准界定的以及下表中符号、代号

和缩略语适用于本标准。

表1符号、代号和缩略语

序号符号、代号和缩略语内容

13G第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术

24G第四代移动通信技术，分为LTE-TDD和LTD-FDD

3ADSL非对称数字用户线环路

是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，规定了常用符号的二进制数

4ASCII

表示方法。

5BCD二～十进制编码

6BSC由IBM公司提出，是面向字符支持半双工通信的同步通信规程

7CDMA-1X基于码分多址的蜂窝数字移动通信系统网络分组交换技术

8CRC循环冗余码校验

9GSM-GPRS基于全球移动通信系统的通用无线分组交换技术

10DDN是利用数字信道传输数据信号的数据传输网

3

GSM-SMS/CDMA-指移动通信中的短消息业务

11

SMS

12HEX十六进制编码

13IC集成电路

14IP互联网协议，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议

全名JPEG，是24位的图像文件格式，是面向连续色调静止图像的

15JPG

一种压缩标准

是应用于电子控制器上的一种通用协议和工业标准，通过它可以将

16MODBUS-RTU

不同厂商生产的控制设备连成网络进行集中监控

17PSTN公用电话交换网

数字终端设备和数据电路终端设备间使用串行二进制数据交换的接

18RS-232C

口标准

EIA-422和RS-422是同义词，RS-422标准全称是“平衡电压数字接口

19RS-422

电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性

20RS-485平衡数字多点系统用发生器和接收机的电特性接口标准

是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统

21SDH

操作的综合信息传送网络

基于微处理器的智能化监测传感器串行单一通道数据通信接口协

22SDI-12

议。在该协议支持下可实现一对多点总线远距离连接和传送。

23VSAT甚小口径卫星终端站，也称为卫星小数据站（小站）

24MQTT消息队列遥测传输

4.信息分类编码

4.1.编码总则

4.1.1各级各类智能灌区系统的设计与建设以及相关设备的生产制造应符合本标

准的规定。

4.1.2智能传感器、阀门控制器、多功能控制器、智能无线网关与IoT物联网平

台之间的接口及数据通信协议应符合数据采集通信规约；

4.1.3智能无线网关与各类智能传感器、控制器之间的数据传输通信协议应符合

报文传输规约。

4.1.4本标准未能详尽的其他智能灌区数据采集、传输规约可在本标准规定的框

架下扩充。

4.1.5智能灌区系统涉及的仪器设备产品制造除应符合本标准规定外,还应符合

相应国家标准、行业标准的要求。

4.2.编码原则

4.2.1智能传感器宜采用RS-485/422、RS-232C等通用接口标准；通信协议宜采

用Modbus-RTU通信协议。RTU或智能无线网关通过,包含但不限于Modbus-

RTU协议采集传感器数据，使用MQTT传输协议，与IoT物联网平台通信。

4.2.2其他接口类智能传感器参照GB/T19705-2005。

4

4.3.通信协议

与IoT物联网平台的接口，采用MQTT传输协议,输入与输出均采用json格

式，区分大小写。

5.产品技术标准

5.1.系统架构模型

现代灌区智能化水利系统，从业务场景描述，包含：

1）智能灌溉

2）水闸监控

3）环境监测

4）用水调控与监测

现代灌区智能化水利系统，从通信方式描述，包含：

1）5G/4G/3G

2）LoRa

3）RS485

4）RS232

5）RS422

6）ADC

7）开关量

8）ETH

本标准适用于智能灌区用水调度及监测系统，描述各业务场景中，RTU、

无线智能网关、智能水肥一体机、墒情仪、气象站等智能终端和智能传感器

等，与IoT物联网平台的通信规约。

IoT物联网平台，接口采用MQTT传输协议,输入与输出均采用json格式，

区分大小写。

5.1.1系统架构描述

智能操控

在现代灌区业务场景中，需要远程控制水泵、闸门、水阀等设备，以达到

水资源智能调度、节水灌溉等目的。和平台通信的控制层智能设备，主要包括

RTU、机井控制器、阀门控制器、闸门控制器等，也包含集成了上网功能的施

肥机、启动柜等智能设备。灌区物联网智能操控示例详见附录A。设备与IoT

物联网平台通信，采用MQTT传输协议，遵从本规约中规定的JSON格式标

准。

现代灌区中，所有智能设备的编码，必须全局唯一，都应该遵从设备编码

规则，详见表2、表3。设备编码共18位，由品类码（4位）、供应商编码（4

5

位）、设备ID（10位）组成，其中设备ID（10位），由年（2位）、周（2

位）、设备生产序列号（6位）组成。

RTU和多功能控制器等智能终端，与IoT物联网平台通信的数据，包含了

智能终端和智能传感器执行特定功能所需要的数据或者智能传感器响应查询时

采集到的数据定义。数据类型可以是整型数、定点数、十进制浮点数、字符串

等。

图1系统架构图

表2设备编码分类

类别序号设备名称品类码（4位）

1机井水泵控制器0101

2水资源计量控制器0102

3智能无线网关0103

4智能阀门控制器0104

控制设备

5平移喷灌机自动化控制器0110

6卷盘式喷灌机自动化控制器0111

7中心支轴喷灌机自动化控制器0112

8温室控制器0113

9多要素气象站0201

10墒情仪（4层）0202

11墒情仪（4层）带盐分0203

12墒情仪（4层）液位版0204

13墒情仪（6层）0205

传感器

14墒情仪（6层）带盐分0206

15墒情仪（6层）液位版0207

16墒情仪（10层）0208

17墒情仪（10层）带盐分0209

18墒情仪（10层）液位版0210

6

19压力流量传感器0211

20远传压力表0212

21投入式液位传感器0213

22超声波液位传感器0214

23磁致伸缩液位传感器0215

24管段式流量计0220

25卡片式流量计0221

26插入式流量计0222

27外夹式流量计0223

28多普勒明渠流量计0224

29闸位计0225

30雨量计0226

施肥机31全自动施肥机0301

32一体化闸门0401

闸门

33测控一体化闸门0402

34电磁阀/电动球阀0501

35减压电磁阀0502

阀门

36双头电磁阀/电动球阀0503

37双头减压电磁阀0504

表3设备ID编码规则

序号位数内容

12位生产年，如19，代表2019年；如20，代表2020年

22位生产周，代表第几周，范围1~54

36位设备ID，范围000001~999999

信息采集

在现代灌区业务场景中，需要采集空气、土壤、渠道等环境信息，通过数

据抽象、数据清洗和数据分析，达到远程监测和辅助分析决策的目的。和平台

通信的采集层智能终端，主要包括DTU、无线网关、通用控制器等。例如通用

控制器通过ADC接口、RS485接口、开关量接口等，采集水渠流量、水流温

度、水位深度、闸门开度等数据，通过MQTT传输协议，以JSON格式上报到

IoT物联网平台。

7

图2信息采集系统架构示意图

1）环境监测

在现代灌区环境监测业务场景中，和IoT物联网平台通信的智能终端，主

要包括为RTU，部分智能传感器，也具备上网能力，如支持NB-IoT,也可以与

IoT物联网平台直接通信，采用MQTT传输协议，遵从本规约中规定的JSON

格式标准。

图3环境监测业务系统架构模型示意图

8

表4RTU通信数据类型

序号数据类型内容

设备编码：品类码（4位）+供应商编码（4位）+设备ID（10

位）

1RTU-状态数据

品类码编码规则，参考表2《设备编码分类》

设备ID编码规则，参考表3《设备ID编码规则》

2RTU-状态数据字符串，土壤湿度，范围0%~100%

3RTU-状态数据字符串，土壤温度

4RTU-状态数据字符串，土壤电导率

5RTU-状态数据字符串，土壤张力

6RTU-状态数据字符串，二氧化碳浓度

7RTU-状态数据字符串，二氧化硫浓度

8RTU-状态数据字符串，风向

9RTU-状态数据字符串，风速

10RTU-状态数据字符串，空气湿度

11RTU-状态数据字符串，空气温度

12RTU-状态数据字符串，大气压力

13RTU-状态数据字符串，光照度

14RTU-状态数据字符串，PM2.5

15RTU-状态数据字符串，雨量

16RTU-状态数据字符串，软件版本，如1.2.3

17RTU-状态数据字符串，更新时间

18RTU-状态数据4G信号，字符串，单位dBm，如-51dBm

5.1.2功能角色定义

控制设备

控制设备指具备远程控制水闸、电磁阀、启动柜等开启和关闭的智能设

备，控制接口包含但不限于RS485、继电器输出等。在现代灌区中，部分控制

设备类型如下所示。

.1RTU

RTU，即远程终端单元(RemoteTerminalUnit，RTU)。在现代灌区中，是

各类智能传感器和IoT物联网平台的传输单元，用于将传感器采集到的水压、

水流量、土壤湿度、风向、风速、光照度等据，通过MQTT传输协议，以

JSON格式上报到IoT物联网平台。同时，RTU也具备远程控制功能，典型应用

如连接电磁阀，远程控制水阀开关，应用于智能灌溉场景。

.2阀门控制器

阀门控制器，用于控制电磁阀的开启和关闭，应用于智能灌溉场景，通常

采用LoRa方式通信，需要与无线智能网关配合使用。

.3多功能控制器

多功能控制器，是一类具备RTU数据采集能力，且拥有更丰富的控制接口

的智能终端。在现代灌区中，常用于通过设备管理平台、IC刷卡等方式控制水

9

泵软启动器，水闸起闭电机等实现智能灌溉、水资源智能调度，也用于采集电

表、水表（超声流量计）、液位计等数据，并上报到IoT物联网平台。

表5多功能控制器功能

序号功能名称详细定义

具备通过5G/4G/3G/NB-IoT/以太WAN，其中至少一种方式访问

1无线上网

互联网

2注册上线依据现代灌区通信标准，接入IoT物联网平台

依据现代灌区通信标准，定期上报数据到平台，包含电表读数、

状态上报

3水表读数、液位计数据、IC刷卡信息等

4IC刷卡（可选）通过刷IC卡，实现浇灌任务

依据现代灌区通信标准，可远程控制水泵软启动柜、水闸启闭电

5远程控制

机的开启和关闭，控制方式包含但不限于RS485、继电器输出

传输设备

传输设备，指具备5G/4G/3G、NB-IoT、以太WAN任意一种具备连接互联

网能力，能够按照标准协议，和IoT物联网平台进行通信的智能设备。传输设

备的上行采用MQTT传输协议，遵从本规约中规定的JSON格式标准，和IoT

物联网平台进行通信。传输设备的下行，通过包含但不限于LoRa、以太、

RS485、ADC等方式，连接各类传感器、控制设备和采集设备，实现IoT物联

网平台的远程控制和数据采集。在现代灌区中，部分传输设备类型如下所示。

.1无线边缘网关

无线边缘网关，是一类具备LoRa和移动网络无线通信传输能力，能够执

行边缘计算任务的智能网关。在现代灌区中，通过LoRa连接若干个RTU或阀

门控制器，通过阀门控制器开关电磁阀，实现智能灌溉，由于具备边缘计算能

力，通常能够实现定时浇灌、轮流浇灌、周期性浇灌等较复杂的灌溉任务。

所有的业务数据均在边缘终结，IoT物联网平台只接受解析以后的数据。

因此系统天然就支持边缘计算。根据设备处理能力强弱，可以进行相应规模的

边缘计算。

表6无线智能网关功能

序号功能名称详细定义

具备通过5G/4G/3G/NB-IoT/以太WAN，其中至少一种方式访问

1无线上网

互联网

2注册上线依据现代灌区通信标准，接入IoT物联网平台

依据现代灌区通信标准，连接各类无线智能传感器、控制器

LoRa连接

3无线智能网关支持连接不少于20个下联节点设备

4加密传输与下行设备的LoRa通信采用加密传输，保证数据的安全

5定时任务在平台的配合下，执行定时浇灌任务

6轮灌任务在平台的配合下，执行轮流浇灌任务

7周期任务在平台的配合下，执行周期浇灌任务，如按天/按周/按月

依据现代灌区通信标准，定期上报数据到平台，包含电量状态、

8状态上报

阀门控制器连接状态等

10

传感器

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量

的信息，如水压、水位、土壤温度、土壤湿度、土壤PH值等，并能将感受到

的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息

的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

在现代灌区中，部分传感器类型如下所示。

.1超声波流量计

超声波流量计，即水表，用于记录水管内的瞬时和累计水流量。在现代灌

区中，通常通过RS485接口连接RTU或多功能控制器，RTU再将水流量数据

通过MQTT传输协议，以JSON格式上报到IoT物联网平台。

.2压力计

压力计，用于实时反馈管网的水压。

.3液位计

液位计，用于实时监测水井、水池、液位数据，通常通过ADC或RS485

接口连接RTU或多功能控制器，RTU通过MQTT传输协议，以JSON格式上

报液位数据到IoT物联网平台。

.4墒情仪

土壤墒情，指土壤湿度情况。墒情仪，用于采集土壤水分，通过增加各类

传感器，也可采集温度、降雨量、太阳辐射、风向、风速、光照度、GPS位置

等数据。另外，不具备无线上网功能的墒情仪，需配合RTU使用，RTU通过

ADC或者RS485接口提供土壤湿度数据，再通过MQTT传输协议，以JSON格

式上报数据到IoT物联网平台。

.5气象站

气象站，用于采集环境温度、湿度、风向、风速、降水量、大气压力、太

阳辐射等环境数据，通常配合RTU使用，RTU通过MQTT传输协议，以JSON

格式上报数据到IoT物联网平台。

.6明渠流量计

明渠流量计，用于测量渠道内的水流速度，有些也可测量水温和水深数

据。在现代灌区中，通常配合RTU使用，RTU通过MQTT传输协议，以JSON

格式上报数据到IoT物联网平台。

.7闸位计

闸位计，用于显示闸门开度值。在现代灌区中，通常与多功能控制器、启

闭电机配合，应用与水渠、河道等，多功能控制器通过MQTT传输协议，以

JSON格式上报数据到IoT物联网平台。

.8雨量计

雨量计，用于记录单位时间内的降雨量。在现代灌区中，通常配合RTU使

用，RTU通过MQTT传输协议，以JSON格式上报数据到IoT物联网平台。

11

5.2.通信标准定义

本章定义设备与IoT物联网平台之间的通信标准。

设备与IoT物联网平台之间的通信方式可以是如下：

1)5G/4G/3G

2)NB-IoT

3)以太WAN

等具备TCP/IP能力的方式。

对不具备与IoT物联网平台直接通信能力的设备，如传感器、阀门之类

的，需通过网关来中转，此类设备与网关之间的通信方式不限，同时不在此标

准内定义。此标准内只定义符合标准要求的网关。

设备与IoT物联网平台通信协议采取MQTT协议。

MQTT（消息队列遥测传输）是基于TCP/IP协议栈而构建的支持在各方之

间异步通信的消息协议。MQTT在空间和时间上将消息发送者与接收者分离，

因此可以在不可靠的网络环境中进行扩展。虽然叫做消息队列遥测传输，但它

与消息队列毫无关系，而是使用了发布和订阅(Pub/Sub)的模型。

MQTT是一种轻量级的、灵活的网络协议，致力于为IoT开发人员实现适

当的平衡：

这个轻量级协议可在严重受限的设备硬件和高延迟/带宽有限的网络上实

现。

它的灵活性使得为IoT设备和服务的多样化应用场景提供支持成为可能。

固定报头Fixedheader

Bit76543210

byte1MQTT控制报文的类型用于指定控制报文类型的标志位

byte2,3,4,5剩余长度，最大4个字节

控制报文类型

名字值报文流动方向描述

Reserved0禁止保留

CONNECT1Client->Brokerdevice连接IoT平台

CONNACK2Broker->ClientIoT平台确认连接结果

PUBLISH3双向发布消息

PUBACK4双向QoS=1消息发布收到确认

PUBREC5双向IoT不支持

12

名字值报文流动方向描述

PUBREL6双向IoT不支持

PUBCOMP7双向IoT不支持

SUBSCRIBE8Client->Brokerdevice订阅IoT平台Topic

SUBACK9Broker->ClientIoT平台确认订阅结果

UNSUBSCRIBE10Client->Brokerdevice取消订阅IoT平台Topic

UNSUBACK11Broker->ClientIoT平台确认取消订阅结果

PINGREQ12Client->Brokerdevice发送心跳请求到IoT平台

PINGRESP13Broker->ClientIoT平台响应device心跳

DISCONNECT14Client->Brokerdevice断开IoT平台连接

Reserved15禁止保留

CONNECT消息内容参数如下：

参数说明

此标志指定连接是否是持久性的。

cleanSession0为持久会话，QoS=1消息不会丢失；

1为非持久会话，清理离线消息。

clientId客户端标识符

username代理的身份验证和授权凭证。

password代理的身份验证和授权凭证。

keepAlive心跳时间,IoT平台约定心跳范围30s~1200s

其中clientId，username，password由设备三元组

(productKey,deviceName,deviceSecret)按照规则生成，具体规则如下：

id：表示客户端ID，64字符内。其中||内为扩展参

id+"|securemode=3,数。

clientIdsignmethod=hmacsha1,securemode：安全模式;2为TLS加密，3为非加密

timestamp="+timestamp+"|"signmethod：签名算法类型。timestamp：当前时

间毫秒值。

deviceName+"&"+productK

username

ey

13

sign_hmac为clientId中的signmethod算法类型

sign_hmac(deviceSecret,cont为如下拼接字符串：

passwordcontent

ent)"clientId${id}deviceName${deviceName}productKey

${productKey}timestamp${timestamp}"

5.2.1协议工作模式

1）三元组：PublicKey、DeviceName、DeviceSecret

PublicKey：IoT物联网平台为产品颁发的唯一标识，在设备通信及认证中

都要用到，需妥善保管。

DeviceName：在注册设备时，自定义的或者自动生成的设备名称，在通信

及认证中都要用到，需妥善保管。

DeviceSecret：IoT物联网平台为设备颁发的设备秘钥，和DeviceName成

对出现，在设备认证时会用，需妥善保管。

2）Topic：Topic是UTF-8字符串，是发布/订阅(Pub/Sub)模型中消息的中

介，可以向Topic发布或者订阅消息。

3）Topic类：同一产品下不同设备的Topic集合，用${productkey}和

${deviceName}通配一个唯一的设备，一个Topic类对一个ProductKey下所有设

备通用。

4）发布（Pub）：操作Topic的权限类型，具有往Topic中发布消息的权

限。

5）订阅（Sub）：操作Topic的权限类型，具有从Topic中订阅消息的权

限。

6）属性：设备的功能模型之一，一般用于描述设备运行时的状态，如环境

监测设备所读取的环境温度等，属性支持GET和SET两种请求方式，应用系统

可发起对属性的读取或设置请求。

7）服务：设备的功能模型之一，设备可被外部调用的能力或者方法，可设

置输入参数或输出参数。相比属性，服务可用一条指令实现更复杂的业务逻

辑，如执行某项特定的任务。

8）事件：设备的功能模型之一，设备运行时的事件，事件一般包含需要被

外部感知和处理的通知消息，可包含多个输出参数。如。某项任务完成的信

息，设备发生故障报警时的问题等，事件可以被订阅和推送。

9）设备影子：是一个JSON文档，用于存储设备或者应用的当前状态信

息。每个设备都会在云端有唯一的设备影子对应，无论设备有没有连接到

Internet，都可以使用设备影子通过MQTT获取或者设置设备的状态。

IoT物联网平台中，服务端和设备端通过Topic来实现消息通信，Topic是

针对设备的概念，Topic类是针对产品的概念。

创建产品之后，物联网平台会自动为该产品创建默认的Topic类，并且在

创建设备之后，会将产品Topic类自动的映射到设备上，无需为每个设备创建

Topic。topic自动生成过程见图4。

14

图4topic自动生成

1）Topic类是一类Topic的集合，例如：Topic类：

/${productKey}/${deviceName}/update是具体Topic：

/${productKey}/device1/update和/${productKey}/device2/update的集合。

2）Topic类中必须以正斜线(/)进行分层，区分每个类目。其中，有两个类

目为既定类目：${productKey}表示产品的标识符ProductKey；${deviceName}

表示设备名称。

3）类目命名只能包含字母，数字和下划线(_)。每级类目不能为空。

4）设备操作权限：发布表示设备可以往Topic发布消息；订阅表示设备可

以从Topic订阅消息。

产品的Topic类不用于通信，只用来定义Topic,真正用来消息通信的是

Topic。

1）Topic和Topic类的格式一致，区别在于，Topic类中的变量

${deviceName}，在Topic中是具体的设备名称。

2）设备对应的Topic是从产品对应的Topic类中映射出来，根据设备名称

而动态创建的。设备的Topic中带有设备名称即DeviceName，只能被该设备用

来Pub和Sub通信。例如，Topic：/${productKey}/device1/update归属于设备名

为device1的设备，所以只能被设备device1用于发布、订阅消息，而不能被设

备device2用于发布订阅消息。

5.2.2协议报文定义

本章定义通信的业务数据协议报文，就是MQTT里面的载荷数据。北向接

口（NorthboundInterface）是为厂家或运营商进行接入和管理网络的接口，即

向上提供的接口，北向接口的通信协议不在本标准的范围之内。

15

添加计划

>添加计划(用于编排多任务)url:/api/plan/add

>输入参数

{

task:[{

action:{//动作指令,必填项

type:'OPEN',//可用值OPEN(开启),CLOSE（关闭）,WAIT（等

待）

targetList:['dev'],//可用值$oid,需要操作的设备OID数组。

},

until:{//结束条件（可选项,未指定时如果本计划中有其他动作指令，当

其他指令结束时本动作结束）

type:'TIME',//可用值TIME(计时),STATE(状态条件)

/*

当type为TIME时，条件值设为$time(计时的时长，单位为

秒)

当type为STATE时，条件值设为条件表达式

($oid/state/COMPARE(LTE/GTE)/$value),

代表当状态条件符合时完成任务

*/

value:'条件值'

},

async:true//多个任务间是否可并行进行,true代表并行。(可选项，默认代

表不并行)

}],

start:'$time',//计划执行时刻的时间戳（可选项,与repeat不能同时配置,未配置

repeat时并且未未指定时间代表立即执行）

repeat:{//可选项,未指定时代表计划只执行一次

type:'重复类型',//可用值COUNT(计次),DAY(按天重复),

WEEK(按周重复),

/*

当type为COUNT时,value设为执行次数

当type为DAY时,value设为$time(格式为HHmmss)-

${interval}(间隔天数,可不设值,无值或为0时代表每天执行),代表每天执行任务

的时间,例如121010-2代表每天12点10分10秒开始，每次任务间隔两天

当type为WEEK时,value设为$day(0-6代表周一至周日,多天

之间用英文逗号分隔)/$time(格式HHmmss),代表每周几的执行时间执行任务,例

如0,1/121010代表每周一、二的12点10分10秒开始

*/

value:'重复次数'

},

valid:{//可选项。有效期,未指定时代表长期有效

start:'开始时间',//开始时间,格式为:yyyyMMddHHmmss

end:'截止时间',//截止时间,格式为:yyyyMMddHHmmss

},

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card:'$id',//可选项，触发此任务的刷卡用户ID

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

id:'计划ID',//可用于取消计划

tasks:['子任务1的ID','...','子任务N的ID'],//依次对应请求中各子任务ID，

用于后续对子任务进行操作，例如暂停/恢复/取消等

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

***

查询计划

>url:/api/plan/query

输入参数:

{

id:'计划ID'

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因',//失败时才有值

state:'运行状态',//成功时才有值,取值范围

为:PREPARE,RUNING,COMPLETE。准备/未开始:PREPARE,运行中:RUNING,

已完成/已取消:COMPLETE

}

```

***

取消计划

>url:/api/plan/cancel

输入参数

{

id:'计划ID'

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

17

暂停计划

*暂停计划（正在执行的或最近一个即将执行的计划周期）

>url:/api/plan/pauseLately

输入参数

{

id:'计划ID'

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

***

恢复计划

*恢复计划(正在执行的或最近一个即将执行的计划周期)

>url:/api/plan/resumeLately

输入参数

{

id:'计划ID'

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

***

取消计划

*取消计划(正在执行的或最近一个即将执行的计划周期)

>url:/api/plan/cancelLately

输入参数

{

id:'计划ID'

}

```

输出

18

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

***

暂停子任务

*暂停子任务

>url:/api/task/pause

输入参数

{

id:'子任务ID'

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

***

恢复子任务

*恢复子任务

>url:/api/task/resume

输入参数

{

id:'子任务ID'

}

```

输出

{

success:true,//成功标记

err:'失败原因'//失败时才有值

}

```

***

取消子任务

*取消子任务

19

>url:/api/task/cancel

输入参数

{

id:'子任务ID'

}

``