GB/T34068-2017
物联网总体技术智能传感器接口规范
Generaltechnologyofinternetofthings—Specificationofintelligentsensorinterface
- 中国标准分类号（CCS）L10
- 国际标准分类号（ICS）29.020
- 实施日期2018-02-01
- 文件格式PDF
- 文本页数18页
- 文件大小1.05M
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物联网总体技术智能传感器接口规范
国家标准 GB/T34068一2017 物联网总体技术 智能传感器接口规范 Generaltechmolgyofinternetofthimgs- Specificationofintelligentsensorinterface 2017-07-31发布 2018-02-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/34068一2017 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本标准由机械工业联合会提出
本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会(SAC/TC124)归口
本标准负责起草单位:湖北华威科智能技术有限公司、上海市计量测试技术研究院、上海波汇通信 科技有限公司、北京易能立方科技有限公司、河南汉威电子股份有限公司、广州致讯信息科技有限责任 公司、北京自动化技术研究院、浙江省计量科学研究院、华中科技大学、北京国电智深控制技术有限公 司重庆市伟岸测器制造股份有限公司昆明能讯科技有限责任公司、福建上润精密仪器有限公司、上海 天祥质量技术服务有限公司、上海物联网中心,福建顺昌虹润精密仪器有限公司、上海市在线检测与控 制技术重点实验室
本标准主要起草人;尹周平,潘函舜、楼志斌,王健、陶波、王裴劫、余国瑞、赵立行、李志刚.肖天雷、 陈哲敏、李春阳,田雨聪,茅晓晨杜船辉,唐田,戈剑、董浩、单联海、周军,陈志扬
GB/T34068一2017 引 言 物联网智能传感器的一大特点就是能够通过各种接口实现与外部网络或系统的双向通信,并具备 自识别、自描述、自组织等功能
目前,适用于智能传感器的通信接口种类繁多,为了优化产品之间的兼 容性,规范我国智能传感器的研究和生产,促进产业的发展,有必要对智能传感器接口进行标准化
本标准对物联网智能传感器所使用的接口技术进行了规范,为智能传感器的接口设计提供了参考 与指导
GB/34068一2017 物联网总体技术 智能传感器接口规范 范围 本标准规定了物联网智能传感器接口方面的术语和定义、系统的一般构成、数据格式和通信接口
本标准适用于物联网智能传感器的接口设计,生产和使用
其他类似传感器的接口也可参照本 标准
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 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/T6107一2000使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口 EIA/TIA-232-E,IDT GB/T76652005传感器通用术语 平衡电压数字接口电路的电气特性(EIARS422A.1978.,EQVw GB/T11014一1989 GB/T12057一1989使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的通用 77插针和9插针接口 信息技术高性能串行总线(GB/T1924!一2003,IEEE1394,1995,Dr) GB/T19244 GB/T19582(所有部分)基于Modbus协议的工业自动化网络规范 GB/T20171用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范 GB/T20540.2测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3;,PROFBUS规范 第2部分;物理层规范和服务定义(GB/T20540.2-2006,IEC61158-2Type3;2003,MOD GB/T20540.3测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3;PROFIBUS规范 第3部分;数据链路层服务定义(GB/T20540.3一2006,IEc61158-3Type3;2003,MOD) GB/T20540.4测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3;PROFIBUS规范 第4部分;数据链路层协议规范(GB/T20540.4一2006,IEC61158-4Type3;2003,MODy GB/T26790(所有部分)工业无线网络wIA规范 GB/T26796.2用于工业测量与控制系统的EPA规范第2部分;协议一致性测试规范 GB/T26796.3用于工业测量与控制系统的EPA规范第3部分;互可操作测试规范 GB/T26796.4用于工业测量与控制系统的EPA规范第4部分;功能块的技术规范 GB/T27960以太网POwERLINK通信行规规范(GB/T27960-2011,EPSGDS301,MOD) GB/T29768信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议 GB/T29910(所有部分工业通信网络现场总线规范类型20;HART规范 GB/T31230(所有部分工业以太网现场总线EtherCAT GB/T33905.3一2017智能传感器第3部分:术语 GB/T34069物联网总体技术智能传感器特性与分类 GB/Z20541.1测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型10:PROFINET规 范 第1部分;应用层服务定义(GB/Z20541.1一2006,IEC61158-5type10;:2003,MOD)
GB/T34068一2017 GB/Z20541.2测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型10;PROFINE规 第2部分应用层协议规范(GB/Z20541.2一2006,IEc61158.6type10;:2003,MoD) GB/Z26157所有部分测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型2:Con- trolNet和EtherNet/IP规范[GB/Z26157一2010(所有部分),IEC61158;2003,MOD] YD/T1272(所有部分光纤活动连接器 IEC60603-7-1电子设备用连接器第7-1部分;有质量评定的具有通用插合特性的8通道活动 Part7-l:Details cification 式和固定式屏蔽连接器的详细规范(Con onneetorsforeleetronicequipment spec for8-y quality ,shiededfreeandixedconnectorswithcomonmatingfeatures,withassessed -way， IEC60603-7-2电子设备用连接器第7-2部分;最高频率100MHz的数据传输用8通道活动式 Part7-2:Detailspecificationm 和固定式非屏蔽连接器的详细规范(Com nectorSforelectroniceguipment nectors，fordatatransmissionswithfrequenciesupto for8-wayunshieldedfreeandixedeonnee 100MHz2 IEC60603-7-4电子设备用连接器第7-4部分;最高频率250MHz的数据传输用8通道活动式 Part7-4:Detailspecification 和固定式非屏蔽连接器的详细规范(Connectorsf iOr”electrOmlcegulpment for8-way,unshieldedfreeandixedconnectors,fordatatransmissionswithfrequenciesupto250MHlz 电子设备用连接器 IEC60603-7-5 第7-5部分:最高频率250MHz的数据传输用8通道活动式 和固定式屏散连接器的详细规范CCecae forelectroniceguipment Part Detailspecification for8-way,shieldedfreeandfixedconnectors,fordata 1-11 issionswithfrequenciesupto250MHHz IEC60603-7-7电子设备用连接器第7-7 :最高频率600MHz的数据传输用8通道活动式 和固定式屏蔽连接器的详细规范(Connectorsforeleetronicequipment Part7-7:Detailspecificationm for8-way,shieldedfreeandfixedconnectors,fordatatransmissions frequenciesupto600MHz sO11898-！道路车辆控制器局域网络(CAN 部分;数据链路层和物理信号[Road 第 ve hiclesControlerareanetwork(CAN Part1:Datalinklayerandphysicalsignaling ANsI/TIA/EIA-485-A平衡数字多点系统发生器和接收机的电特性(Eleetricaleharacteristics ofgeneratorsandreceiversforuseinbalanceddigitalmultipointsystems) IEC61158工业通信网络现场总线规范(所有部分)[Industrialcommunicationnetworks7 Filedbusspeeifeations(allparts)7 IEC61784-2工业通信网络行规第2部分;基于ISO/IEC8002-3的实时网络用附加现场总 线行规(IndustrialcommunicaionnetworksProffles一Part2:Additionalfiedbusprofilesforreal imenetworksbasedonISO/IEC8802-3) IEC62734工业网络无线通信网络和通信行规ISA100.1la(Industrialnetworkswireless communicationnetworkandcommunicationprofles一ISA100.1la IEEE1451.2:1997国际电机电子工程学会智能变送器接口技术标准变送器与微处理器通信协 议和变送器电子数据表格TEDS)格式[IEEEStandardforaSmartTransducerlnterfaceforSensors andAetuators一TransdcertoMieroproeessorCommumieationProtocolsandTransdueerEletronie DataSheetTEDs)Formats EEE802.11国际电机电子工程学会信息技术标准局域网和城域网通信和信息交换技术规 范 第11部分;无线局域网媒体访问控制和物理层规范[IEEEStandardforInformationtechnology Teleommumieations.andinformationexchangebetweensystemsLocalandmetropolicanareanet Part1l;wirelessLANMediunmAccessControlMC)andPlhysical Speeifierequirements works一 Layer(PHY)Speeifieations 蓝牙核心规范4.0(EBluetoothCoreSpeeifie aationversion4.0 Dlication CiA301CANopen应用层和通信目录(CANopenappl layerandcommunicatio ionprofle)
GB/34068一2017 ZigBee-2007规范(ZigBe-2007Specification 术语、定义和缩胳语 3.1术语和定义 GB/T76652005和GB/T33905.32017界定的以及下列术语和定义适用于本文件
3.1.1 智能传感器intelligent sensOr 具有与外部网络系统双向通信的手段,用于发送测量、状态信息,接收和处理外部命令的传感器
[GB/T33905.32017,定义3.2] 3.1.2 智能传感器通信接口intelligentsensorcommunieationinterlace 智能传感器之间、智能传感器与外部网络或系统之间进行双向通信所需具备的物理接口和通信协 议技术要求
3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件
cAN;拉制器局域网络 DDS;设备描述表 EPA:工厂自动化用以太网 EtherCAT;以太网控制自动化技术 HART;可寻址远程传感器高速通道 PROoFIBUs;过程现场总线 RFID射频识别 wIA-PA:用于过程自动化的工业无线网络 智能传感器功能架构 智能传感器功能架构是对智能传感器基本功能结构的描述,如图1所示
智能传感器的具体分类 见GB/T34069中的要求
智能计算单元 传感单元1 信号调理 外部网络 接口单元 传感单元2 系统 数据处理 数据存储 传感单元n 图1智能传感器功能架构
GB/T34068一2017 5 智能传感器数据格式 5.1数据校准 智能传感器应提供数据校准功能,可依据传感器内置的数据表达模型执行数据转换
工程量一般基于浮点数值表示,并具有数据表达模型所规定的测量单位
为了便于描述和机器识 别,可采用具有规范形式的多项式表达
附录A中A.1给出了智能传感器的一般校准模型
智能传感器宜采用分段多项式表达的校准模型,对输人范围分段并采用不同的校准系数
分段应 考虑分段间隔与多项式的次数,A.2给出了智能传感器的分段校准模型
数据校准时,首先检测并确定输人值所处的分段区间,然后再选择指定的校准模型对数据进行 校准
智能传感器应当存储校准模型描述信息和校准模型系数,包括传感器通道数、每个通道的分段数、 段边界偏移量值、多项式最高次数、校准系数等校准模型的相关信息,以及传感器数据类型、单位、传感 器类型和其他配置所需要的描述信息
智能传感器所需要的校准模型信息应由传感器的制造企业依据实际需求在设计完成后写人传感器 的配登区城,具体细节应待合了的要求
5.2工程数据的单位表达 对任何一个单位U,均可由弧度(rad),球面度(sr)、长度(m、质量(kg),时间(s),电流(A),温度 K)、物质的量(mol)和光强(cd)的复合形式表达 g(U)=lg[g(radd,sr,m,kg,s,A,K,mo/,cd,l]=AlgN 式中 基本单位向量,N=[rad,sr,m,kg,s,A,K,mol.cd,1]r N 物理单位U的特征向量,入=[Ai,入g,入,A,入;,Ae,入7,,A,入]
注:公式中的计量单位表现为变量
若入,(i=1,2,,10)的值均等于0,则称入为零特征向量
对任何一个单位,均存在唯一的特征向量与之对应
对于没有物理含义的数字量,其特征向量为零 特征向量
此通用表达方式结构如图2所示
最高有效字节位 最低有效字节位 ENUM 球面度 常量 基本单仪 弧度 长度 质量 时间 电流 温度 物质量光州 量纲符号 ENUM rdl kg mo/ 特征系数ENUM A10 编码 1字节1字节 字节1字节 1字节1字节1字节1字节 字节1字节1字节 二进制数的值=128+2:对应的特征系数值(a 枚举值o表示物理单位由基本单位构成 枚举值l:表示物理单位形如g(,其中(由基本物理单位来描述 枚举值2表示数为数字量，没有物理单位，字段2-10设为128 图2基于特征向量的单位通用表达方法
GB/34068一2017 智能传感器应采用11字节长度的二进制序列对上述特征向量进行编码
每个字节的二进制数表 达形式为以128为基数,加上两倍的对应特征系数值
附录B给出了相关的表述实例
5.3智能传感器信息的数据结构 智能传感器应使用基于传感器DDS的方法进行智能传感器信息和数据的结构化存储
DDS分为八个可独立寻址的单元,用于描述智能传感器自身以及与之相联结的物理对象、服务资 源等方面的相关特征
其中,全局DDS,全局识别DDs,通道DDS,通道识别DDS,校准DDS和校准识 别DDS的数据结构应符合IEEE1451.2:1997相应章节的要求,对象DDS和服务DDS的数据结构见 表1和表2,数据类型应符合IEEE1451.2:1997中3.3的要求
各DDS的主要功能分别为 全局DDS,必备部分,用于描述智能传感器的全局信息,如DDS数据结构、智能传感器极限参 数以及类传感器通道信息等,具体数据格式应符合IEEE1451.2;1997中5,1的要求; 全局识别DDs,可选部分,用于提供智能传感器识别信息的一个人工可读版本,包括制造企 业,类型号、序列号、日期以及产品描述等,具体数据格式应符合IEEE1451.2:1997中5.4的 要求; 通道DDS,必备部分,用于定义各通道的具体信息,包括通道变量报警的上下限、物理单位、不 确定度、数据模型等,具体数据格式应符合IEEE1451.2:1997中5.2的要求 通道识别DDS,可选部分,用于提供与之绑定的类传感器通道信息的人工可读版本,具体数据 格式应符合IEEE1451.2:1997中5.5的要求; 校准DDs,可选部分,用于存储各通道最新的标定数据、标定模型、标定间隔以及与标定模型 相关的参数信息,具体数据格式应符合IEEE1451.2:1997中5.3的要求 校准识别DDs,可选部分,用于提供相应通道校准DDs的一个人工可读版本,具体数据格式 应符合EEE1451.21l97 7中5.6的要求; 对象DDs,必备部分,用于存储工程应用中智能传感器所感知的物理对象信息; -服务DDS,可选部分,用于描述智能传感器所具备的服务能力以及定义传感器之间协作时相 互服务调用所需要的输人输出参数
表1对象DDs数据块数据结构 数据索引 数据描述 数据类型 长度(字节 U32L 对象DDs数据块总长度 U8C 对象DDS描述语言种类(以参数L表示 对象DDS描述语言类型代码列表 U8E数组 数据域419重复L次 本描述语言数据子块长度 U161 本描述语言字符集说明 STRING U8C 本终端类型(0代表IP传感器,1代表智能传感器) 本终端通道数据类型(以参数N表示终端通道数) U8C数组 N 本终端通道数据缓冲区长度列表 U32C数组 4×N U8C数组 本终端网络逻辑地址(IP地址 10 本终端逻辑地址端口号 U16C 与本终端绑定的设备数量(以参数N表示 U8C
GB/T34068一2017 表1续 数据类型 数据索引 数据描述 长度(字节 12 U16C数组 2×N 元对象DDs人口地址在本数据结构中的偏移量 数据域13~16为元对象D[DS,重复N次(1N1255 13 与本终端绑定的对象标识 U16C 14 与本终端绑定的对象序号(以参数N表示 U8C 与本终端绑定的对象预警上限 15 F64 F64 与本终端绑定的对象预警下限 6 17 U8C 本终端参与的组播组数(以参数N表示》 数据域18重复N,次(1
GB/T34068一2017 ERLINK.sERc0sm,EihernetV/IP和EPA.也可采用且不限于以下现场总线.包括cANpen Modbus,PROFIBUS和HART 6.2.3.2基于TCP/IP的工业以太网 6.2.3.2.1PROFINET 支持PROFINET的智能传感器,其技术规范应符合GB/Z20541.1和GB/Z20541.2的要求
6.2.3.2.2EtherCAT 支持EtherCAT的智能传感器,其技术规范应符合GB/T31230所有部分)的要求
6.2.3.2.3POwERLINK 支持POwERLINK的智能传感器,其技术规范应符合GB/T27960的要求
6.2.3.2.4SERCOSI 支持sERCOsI的智能传感器,其技术规范应符合IBc617842和IEC61158的要求
6.2.3.2.5Ethernet/IP 支持EthenetV/IP的智能传感器,其技术规范应符合GB/Z26157(所有部分)的要求 6.2.3.2.6EPA 支持EPA的智能传感器,其技术规范应符合GB/T20171和GB/T26796.2~GB/T26796.4的 要求
6.2.3.3现场总线 6.2.3.3.1CANopenm CANopen是基于CAN总线的应用层协议,可通过CAN或工业以太网实现
支持CANopen协议 的智能传感器,宜采用屏蔽双绞线作为传输媒介,其技术规范应符合ISO11898-1和CiA301的要求
6.2.3.3.2Modbls 支持Modbus协议的智能传感器可分为通过串行链路或TCP/IP实现与外部系统的通信,其协议 总体模型和功能码规范应符合GB/T19582.1的要求
采用串行链路方式的智能传感器的物理接口宜采用且不限于RS485,RS232接口,其物理接口和数 据规范应符合GB/T19582.1和GB/T19582.2的要求
采用TCP/IP方式的智能传感器,其协议规范应符合GB/T19582.1和GB/T19582.3的要求
6.2.3.3.3PRoFIBUs 支持PROFBUS的智能传感器的物理接口宜采用RS485、光纤接口等,其技术规范应符合 GB/T20540.2的要求
输出信号应满足PROFBUS总线协议,其技术规范应符合GB/T20540.3和 GB/T20540.4的要求
6.2.3.3.4HART 基于有线网络的支持HART协议的智能传感器应配备对应的物理接口,可采用RS232,RS485等
GB/34068一2017 接口,其技术规范应符合GB/T29910.1~GB/T29910.4以及GB/T29910.6的要求
6.3无线通信接口 6.3.1通则 智能传感器宜采用且不限于以下无线通信接口
6.3.2ZigBee 支持ZiglBee接口的智能传感器,其技术规范应符合ZiglBee-2007规范的要求
6.3.3 蓝牙 支持蓝牙接口的智能传感器,其技术规范应符合蓝牙核心规范4.0或其后续版本的要求
6.3.4无线局域网 支持无线局域网(WLAN)接口的智能传感器,其技术规范应符合IEEE802.1l的要求
6.3.5RFID 支持RFID接口的智能传感器,其技术规范宜符合GB/T29768的要求
6.3.6无线HARr 支持无线HART接口的智能传感器,其技术规范应符合GB/T29910.3~GB/T29910.6的要求
6.3.7WIA-PA 支持wIA-PA接口的智能传感器,其技术规范应符合GB/T26790(所有部分)的要求
6.3.8IsA100 持ISA100接口的智能传感器,其技术规范应符合IEC62734的要求
GB/T34068一2017 附 录 A 规范性附录) 智能传感器校准模型 一般校准模型 A.1 假设一个智能传感器包含n个传感器通道,则第k(1<人
GB/T34068一2017 附 录 C 规范性附录 对象DDS的XML表述格式 为便于表述,将表1对象DDS数据块数据结构中的每个数据单元用一个特定的属性名代替,如 表C.1所示
表c.1对象DDS数据结构中各数据单元属性名分配表 数据 数据类型 数据描述 属性名 索引 对象DDS数据块总长度 U32L DatablockTotall.ength 对象DDS描述语言种类以参数L表示 U8C LanguageNum 对象DDS描述语言类型代码列表 U8E数组 LanguageList 数据域4一19重复L次 U16L 本描述语言数据子块长度 languageSubDatablockI.ength STRING 本描述语言字符集说明 l.anguageStr 本终端类型 U8C TerminalType 本终端通道数据类型(以参数N表示终端通道数 U8C数组 TerminalDataTypeList 本终端通道数据缓冲区长度列表 U32C数组 TerminalDataBuferlengthList U8C数组 TerminalIPAddress 本终端网络逻辑地址(IP地址 10 本终端逻辑地址端口号 U16C TerminalIPPort U8c 与本终端绑定的对象数量(以参数N表示) ObiectNum 12 ObjectDDsOffsetList 元对象DDs人口地址在本数据结构中的偏移量 U16C数组 数据域1316为元对象DDS,重复N次(1
GB/T34068一2017 参 考文献 [1]ANSI/TIA-968-A电信电话终端设备终端设备到电话网络连接的技术要求 [2幻 CiA401 I/Omodules cANopenderiepofileforgenrie [3]GB/T20540.1一2006测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3: PROFIBUS规范第1部分;概述和导则(IEC61158-1Type3;2003,MOD) [[4]IEC61800-7-201 Ajustablespeedeleetriealpowerdrivesystems一Part7-201:Generiein terfaceanduseofprofilesforpowerdrivesystems eefication Profiletype1spee Ajustablespeedelectricalpowerdrivesystems Part7-30l:Genericin- [5]IEC61800-7-301 terfaceanduseofproflesforpowerdrvesystems Mappingfprofletypelonem tworktechnologies [6IEEE802.3:2012IEEEStandardforEthernet olitanareanetworksPart15.4:Low [7 IEEE802.15.4IEEEStandardforL.ocalandmetropc RateWirelessPersonalAreaNetworksLR-WPANs) 14
物联网总体技术智能传感器接口规范GB/T34068-2017
该规范主要针对物联网中的智能传感器进行规范，基于数据交换、接口协议、安全性等方面对智能传感器的使用提出了统一的标准。
规范内容
规范主要包括以下方面：
- 数据交换：规范了智能传感器数据交换的格式和协议，确保各类传感器数据可以互相识别和处理。
- 接口协议：规范了智能传感器的接口类型及其通信方式，包括物理接口、数据接口和控制接口等，以此确保不同厂商的传感器之间的交互性。
- 安全性：规范了智能传感器数据的加密、认证和访问控制等方面，以此保证传感器数据的安全性。
标准意义
该规范的推出对于智能传感器的使用具有重要的意义：
- 提高兼容性：统一的接口规范可以确保智能传感器之间的兼容性，减少不同厂商之间的相互排斥。
- 促进协同工作：智能传感器可以通过规范的接口进行数据交换和共享，从而达到协同工作的目的。
- 提高安全性：规范的加密和认证机制可以确保传感器数据的安全性，防止未授权的访问和篡改。
总结
GB/T34068-2017《物联网总体技术智能传感器接口规范》的推出对于智能传感器的使用和发展具有重要的意义。只有在统一的接口规范下，各类智能传感器才能够更好地发挥其应用价值，实现互联互通。
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