数字交通 隧道机电设备互联互通接口协议规范

T/ITS0231-XXXX 数字交通隧道机电设备互联互通接口协议规范 Intelligenttransportationsystemspecificationfortunnelelectromechanicalequipmentinterconnectionandinterworkinginterfaceprotocol （征求意见稿） 本稿完成日期：2023年7月28日 在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上 中 国 智 能 交 通 产 业 联 盟发 布 目次 前言..............................................................................II引言.............................................................................III1范围.................................................................................12规范性引用文件.......................................................................13术语、定义和缩略语...................................................................14总体框架.............................................................................25北向接口技术规范.....................................................................36南向接口技术规范.....................................................................47东西向接口技术规范...................................................................5 前言 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》给出的规则起草。 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。 本文件由中国智能交通产业联盟（C-ITS）提出并归口。 本文件主要起草单位：深圳开鸿数字产业发展有限公司、交通运输部公路科学研究院、华为技术有限公司、湖南开鸿智谷数字产业发展有限公司、北京万集科技股份有限公司、江西方兴科技股份有限公司、北京中宇万通科技股份有限公司。 本文件主要起草人： 引言 数字交通是数字经济发展的重要领域，是以数据为关键要素和核心驱动，促进物理和虚拟空间的交通运输活动不断融合、交互作用的现代交通运输体系。 为了适应数字交通发展规划，需构建数字化的采集体系。通过交通基础设施数字化，推动全方位的交通感知网络覆盖，以支撑智能化的应用体系，如自由流收费、自动驾驶、车路协同、全天候通行、数字化出行助手等领域应用。 为打通当前公路隧道机电设备之间的信息孤岛，最终实现隧道机电设备互通互联，特制定本文件。 为了保持本文件的适用性与可操作性，各使用者在采标过程中，及时将对本文件规范的意见及建议函告深圳开鸿数字产业发展有限公司，以便修订时研用。 数字交通隧道机电设备互联互通接口协议规范 1范围 本文件规定了基于数字交通体系的隧道机电系统总体框架、机电设备互联接口的术语和定义、技术要求。 本文件适用基于数字交通体系的隧道机电设备的设计、开发和验证；适用于公路隧道的建设、管理、养护、运营等相关信息化系统的物联机电设备建设领域；也可以为基于数字交通体系的公路机电设备的设计、开发和验证提供参考。 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。 T/ITS0229-XXXX数字交通隧道机电设备物模型规范T/ITS0230-XXXX数字交通隧道机电设备交互式控制器规范T/ITS0232-XXXX数字交通隧道智能机电系统互联互通网络技术规范 3术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 智能机电设备intelligent electromechanicalfacilities 基于32位或更高性能的处理器，具有计算能力，可与物联网云平台、其他机电设备进行信息交互，并可OTA升级软件的机电设备。 3.1.2 北向接口northboundinterface 机电设备对接各种物联网云平台的接口，通常在系统架构图的位置靠上，即连接上层应用的接口。 3.1.3 南向接口southboundinterface 智能机电设备连接到非智能设备的接口，通常在系统架构图中位置靠下，即连接底层传感器、执行设备的接口。 3.1.4 T/ITS0231-XXXX 东西向接口east-westinterface 智能机电设备之间的接口。 3.1.5 通风机ventilationfan 依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的机械,它是一种从动的流体机械。 3.1.6 一氧化碳和能见度检测器carbon monoxideandvisibilitydetector 可检测给定点的一氧化碳浓度。 3.1.7 风向风速检测传感器winddirection andspeeddetection sensor 鸿蒙化设备连接到非鸿蒙化设备的接口，通常在系统架构图中位置靠下，即连接底层传感器、执行设备的接口。 3.1.8 分布式软总线distributed softbus 分布式软总线是一种智能机电设备间通信的技术方案，基于Wi-Fi、蓝牙、Ethernet等物理通道，实现智能机电设备间统一的分布式通信管理能力，提供不区分链路的设备间发现连接、组网和传输能力。 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件 ADC：模拟数字转换器(Analog-to-DigitalConverter)DA；设备接入（DeviceAccess）DI:数字输入(DigitalInput)DO:数字输出(DigitalOutput)IOT：物联网（InternetofThings）Modbus：Modbus通讯协议,是一种基于串行链路(RS232C或RS485)的通信协议（Modbus）OBU：车载单元（On Board Unit）OTA:空中下载技术（Over-the-AirTechnology）RTU：远程终端设备（Remote TerminalUnit）UART:异步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter) 4总体框架 隧道机电设备互联总体架构见图1，以智能机电设备在总体架构中的位置，将互联接口分为以下三种： a)北向接口：智能机电设备接入云平台的接口。 b)南向机电设备接口：各类非智能机电设备通过此接口接入机电系统。如各类传感器可上报传感数据，机电类设备可接受云平台的控制命令等。 c)东西向接口：智能机电设备之间的接口协议，例如：控制器与控制器之间的应急场景，控制器与运维平板之间的交互。 5北向接口技术规范 5.1接口要求 接口具体要求如下： a)应采用统一的通信方式，可采用以下方式：http、MQTT。b)应采用可扩展的数据格式，可采用以下格式：XML、JSON。 5.2技术要求 5.2.1 北向接口交互的设备相关数据应采用物模型规范，相关物模型详见《T/ITS0229-2022数字交通隧道机电设备物模型规范》。 5.2.2 智能机电设备应能通过北向接口向云平台提供状态查询类、设备控制类等服务，并上报事件内容，包括且不限于运行状态、属性状态、硬件参数、系统参数、日志、心跳、OTA反馈、查询命令错误反馈、控制命令错误等事件。 5.2.3 北向接口承载着智能机电设备与物联云平台之间的信息交互，在双方建立通信时应对通讯双方实施双向身份认证，对通讯进行必要的加密处理，能够防范网络攻击和中间人攻击，应符合以下要求： a)对传输信息实施安全保护策略，对传输信息进行分级保护。 T/ITS0231-XXXX b)实施网络加密技术，对传输数据进行加密。通过使用数字证书的方式进行身份认证和数据完整性校验，保证数据的不可篡改性和保密性。 6南向接口技术规范 6.1接口要求 智能机电设备应通过南向接口屏蔽所连接机电设备的物理结构，对云平台或其他智能机电设备提供统一的机电设备的逻辑资源访问接口，其硬件接口需符合以下条件： a)应支持DI、DO、ADC、UART等接口中的一种。b)串行接口应支持RS-232全双工通信、RS-422全双工通信、RS-485半双工通信中的一种。 南向接口所适用的通信协议类型见表1。 6.2接口需求与功能说明 6.2.1风机 风机设备控制接口宜支持2个DI口2个DO口，应支持正转、反转、停止等功能。 6.2.2照明 照明设备控制接口宜支持1个DI口1个DO口，应支持照明灯开、照明灯关等功能。 6.2.3信号灯 信号灯控制接口宜支持4个DI口4个DO口，宜支持横向信号灯。 6.2.4车道指示牌 车道指示牌宜支持4个DI口4个DO口，宜支持横向车道指示牌。 6.2.5情报板 情报板宜支持RJ45接口，具体协议采用TCP。 6.2.5卷帘门 卷帘门宜支持2个DI口2个DO口，应支持上升、下降等功能。 6.2.6一氧化碳和能见度检测器 一氧化碳和能见度检测器宜支持RS485接口，支持modbus-rtu协议。 6.2.7风向风速 风速风向检测器宜支持RS485接口，支持modbus-rtu协议。 6.2.8液位检测 液位检测器宜支持RS485接口，支持modbus-rtu协议。 7东西向接口技术规范 7.1接口要求 7.1.1 本接口为智能机电设备之间的接口，应基于分布式软总线技术，屏蔽常见南向通信芯片（如2.4G/5G）的差异，向业务应用提供发现、连接、组网和传输能力： a)发现连接能力应能通过设备间不同的物理链路通信，发布即注册并告知其他设备其自身能力，以实现设备基于一定规则的自动发现并建立安全连接。如基于WIFI、蓝牙、以太网网线等通信方式均可提供发现连接能力。b)组网能力应支持物理异构组网，如不同的智能机电设备分别以WiFi和蓝牙方式接入组网。 7.1.2 智能机电设备应可突破公路场景下单设备的能力局限，通过分布式软总线提供“多设备协同”式的业务体验。 7.1.3 分布式软总线桥接了多个智能机电设备的内外资源、模块、通信等接口，加速数据在多个智能机电设备间顺畅的流动，提供完整、一致和便捷的分布式体验，应具备以下关键特征： a)分布式：系统中多个智能机电设备之间具备分布式互联能力。b)透明性：智能机电设备的系统资源被多个智能机电设备共享使用。c)同一性：多个智能机电设备可相互协作完成任务。 7.2分布式软总线数据结构定义 以下内容仅对智能机电设备与其他智能机电设备之间分布式软总线通讯进行定义说明。分布式软总线接口协议分为发现与发布、认证组网和传输三大模块进行描述。 7.3分布式软总线发现连接 软总线应支持IP和蓝牙模式广播。其在IP模式通过Coap协议进行广播，智能化机电设备接收到广播数据包后，将对数据包进行响应。 Coap协议基于UDP通讯协议开发而来，Coap协议报文格式如表2。 分布式软总线coap广播数据报文格式如表3