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GB/T 33904-2017

基本信息

标准号: GB/T 33904-2017

中文名称:工业物联网仪表服务协议

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 工业 联网 仪表 服务 协议

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GB/T 33904-2017 工业物联网仪表服务协议 GB/T33904-2017 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

ICS25.040
中华人民共和国国家标准
GB/T33904—2017
工业物联网仪表服务协议
Service protocol for instrument of industrial internet of things2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-02-01实施
GB/T33904—2017
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
工业物联网仪表服务标识编码
5.1工业物联网仪表建模
5.2编码结构
5.3服务标识的编制
6工业物联网仪表服务体系结构
7工业物联网仪表服务标识发布
附录A(资料性附录)
参考文献
InstrumentML释义
InstrumentML基本架构图
图2工业物联网仪表服务标识编码的完整格式图3服务类别完整编码格式
图4工业物联网仪表服务体系结构图图A.1InstrumentML建模流程图.表1工业物联网仪表服务标识编码表2IIOS服务类型编码表
表3IICS服务类型编码表
表4IPS服务类型编码表…
表5IIAS服务类型编码表
表6IIWRS服务类型编码表
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本标准由中国机械工业联合会提出。GB/T33904—2017
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。本标准起草单位:中国科学院沈阳自动化研究所、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、研祥智能科技股份有限公司、福建上润精密仪器有限公司、北京国电智深控制技术有限公司。本标准主要起草人:刘阳、柳晓菁、庞观士、戈剑、田雨聪、张天石、梅恪、任军民。iiAoNiKAca
GB/T33904—2017
随着工业信息网络技术的发展,以网络体系结构为主要特征的物联化工业仪表代表了新一代控制网络的发展趋势。它可以实现真正意义上的办公自动化与工业自动化的无缝融合。其良好的互连性和可扩展性使之成为一种真正意义上的工业物联化网络体系结构,在工业物联网中,仪表的身份标识,应用属性,服务,互操作的标准化使用是实现仪表互联互通自标首先需要解决的问题。HiiKAoNiKAca
1范围
工业物联网仪表服务协议
GB/T33904—2017
本标准规定了工业物联网仪表服务标识的编码规则和内容及服务标识发布的准则。本标准适用于工业物联网仪表服务的管理与应用。2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/T25069信息安全技术术语
3术语和定义
GB/T25069界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
数据data
信息的可再解释的形式化表示,以适用于通信、解释或处理。[[GB/T5271.1—2000,定义01.01.02]3.2
工业自动化仪表industrialautomationinstrument在工业生产过程中,对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表。注:本标准中简称仪表。
application
为解决工业过程测量和控制中的问题的特定软件功能单元。[GB/T19769.1—2015,定义3.6]3.4
可扩展标记语言eXtensiblemarkuplanguage;XML标准通用标记语言的子集,一种用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言。3.5
服务service
对象和/或对象类的执行是建立在另一个对象和/或对象类的请求基础上的操作或功能。[GB/T31230.3—2014,定义3.3.32]3.6
工业物联网industrial internetof things物联网在工业领域中各类应用的总成,是实现广义工业领域范围的智慧应用及信息共享的基础平台。
HiiKAoNiKAca
GB/T33904—2017
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
HTTP超文本传输协议(hypertexttransferprotocol)XML
可扩展标记语言(eXtensiblemarkuplanguage)5工业物联网仪表服务标识编码
5.1工业物联网仪表建模
工业物联网仪表的通用模型是建立仪表共享的前提。本模型提出的InstrumentML是基于可扩展标记语言(XML)的、关注于如何描述工业仪表和仪表系统以及有关测量的通用模型,为系统用户发现需要操作的仪表对象提供必要的信息,描述了工业物联网仪表可提供的服务信息(参见附录A)。InstrumentML模型包括工业物联网仪表身份标识信息和工业物联网仪表应用属性信息,用于描述仪表的基本特性。这些基本特性包括:Identifier(仪表的身份标识);Construction(仪表的结构属性);Function(仪表的功能属性);-Performance(性能属性);
—Location(位置属性);
Bussiness(商业属性)
InstrumentML模型架构见图1。
InstrumentML
Identifier
Product
Construction
PowerSupply
Shell size
Weight
Function
Measure
Control
Display
Performance
Ratedvalue
Threshold
Booting time
Location
Longitude
Latitude
Altitude
图1InstrumentML基本架构图
Bussiness
Manufacturer
Discount
在图1中,Identifier表达形式参考GB/T339ol,Construction,Function,Performance,Location以及Business参考GB/T33900。身份标识协议以及应用属性协议共同组成了InstrumentML的通用模型。
5.2编码结构
为了确保工业物联网仪表服务标识的唯一性,对其结构和长度规定如下:工业物联网仪表服务标识的总长度为48bits,编码结构为:服务类别十服务操作,该编码在工业物联网仪表寄存器中采用大端模式进行存储,服务类别具体内容见5.3.1,服务操作具体内容见5.3.2。表1为工业物联网仪表服务标识编码。
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表1工业物联网仪表服务标识编码含义
服务类别
服务操作
GB/T33904—2017
在工业物联网仪表服务标识编码中,内容格式以1bit为单位来描述。图2是工业物联网仪表服务标识编码的完整格式。
服务类别
服务操作
图2工业物联网仪表服务标识编码的完整格式5.3服务标识的编制
5.3.1服务类别
服务类别长度为16bits,服务类别指工业物联网仪表对于服务类型的标识,这些服务包括工业仪表观测服务(IndustrialInstrumentObservationService,IIOS),工业仪表配置服务(IndustrialInstru-mentConfigureService,IICS),工业仪表规划服务(IndustrialInstrumentPlanService,IIPS)工业仪表警告服务(IndustrialInstrumentAlarmService,IIAS)、工业仪表网络注册服务(IndustrialInstrumentWebRegisterService,IIWRS)。服务类别标志号的字段位于仪表服务标识编码的第O~15位,采用16bits表示,每一位中,“1”代表支持该服务,“o”代表不支持该服务,使用第0~4位进行编码,第5~15位预留,编码方式如下:第0位一工业仪表观测服务;
-第1位一工业仪表配置服务;
第2位一工业仪表规划服务;
第3位一工业仪表警告服务:
第4位一工业仪表网络注册服务:第5~15位一预留。
服务类别的完整格式如图3所示。Bito
工业仪表观测服务
工业仪表配置服务
5.3.2服务操作
工业仪表规划服务工业仪表警告服务工业仪表网络注册服务图3服务类别完整编码格式
5.3.2.1工业仪表观测服务(IIOS)标识方法5
工业仪表观测服务(IIOS)是工业仪表服务中的基本服务,提供了一种标准方式来实现对遥感、现场监测、固定或移动等所有传感器系统的信息获取,它处于用户和工业仪表感知数据仓库或者实时感知数据之间,为用户访问数据信息提供便利。如果把工业仪表网络看成是一个数据源,IIOS就相当于应用层与数据之间的桥梁。应用层发送请3
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GB/T33904—2017
求给IIOS服务,IIOS服务查询数据源,并将获取的实时或者历史观测数据返回给应用层。IIOS服务主要完成观测数据的获取,其核心操作有:GetCapabilities,Describesensor和GetObser-vation。除了3个核心操作之外,6个增强性操作:GetResult,GetFeatureOflnterest,GetFeatureOflnterestTimeGetObservationByld,GetDescribeObservationType,GetDescribeResultModel。本标准主要是在遵循服务标准规范的基础上实现这些基本操作,以下分别介绍这些操作:服务参数共有32bits,位于服务标识编码中第16~47位,第16~24位用来描述I10S服务的9种操作,第25~47位用来保留扩展IIOS服务。通过消息和内容对用户端请求数据进行判断是否属于IIOS的相关操作。每个bit对应的数值\0”或“1”指工业物联网仪表是否支持相应操作,“0”表示不支持,“1”表示支持,可以支持多操作,见表2。
表2IIOS服务类型编码表
bit位
25位~47位
函数名称
GetDescribeResultModel
GetDescribeObservationType
GetObservationByld
GetFeatureOflnterestTimeWww.bzxZ.net
GetFeatureOflnterest
GetResult
GetObservation
GetCapabilities
GetDescribesensor
5.3.2.2工业仪表配置服务(IICS)标识方法函数功能描述
获取仪表测量值的XML模板,它为复杂的测量尤为重要获取有关观测位置对象的观测数据类型检索特定的工业仪表观测数据
获取有关观测对象的时间测量
查询感兴趣的观测区域的所有工业仪表的信息和观测数据的信息
操作的目的是为了使得客户端能够一次获取来自同一个工业仪表的所有的观测数据信息
用于获取实时的或历史的观测数据主要用于获取IIOS服务实例的服务描述元数据用于检索描述工业仪表的元数据保留
工业仪表配置服务(IICS)是工业物联网仪表的基本服务,它提供了一种标准的配置方式实现对遥感、现场监测、固定或移动等所有传感器系统的信息写入。应用层发送请求给IICS服务,IICS服务查询请求设备资源的写权限,如果权限允许那么应用调用此服务对仪表进行配置。IICS服务与IIOS服务类似,在完成获取设备操作权限后,需要对设备进行写操作,其核心操作有:GetCapabilities,SetMatchAuthority和SetConfigureSensor。除了3个核心操作之外,5个增强性操作:SetResultStatus,SetFeatureOflnterest,SetComandByldSetDescribeObservationType,SetDescribeRe-sultModel。服务操作共有32bits,位于服务标识符编码中第16~47位,第16~23位用来描述IICS服务的8种操作,第24~47位用来保留扩展IICS服务,通过消息和内容来判断元数据确定IICS服务的操作类型。每个bit对应的数值“o”或“1”指工业物联网仪表是否支持相应操作,“o”表示不支持,“1”表示支持,可以支持多操作,见表3。HiiKAoNiKAca
bit位
24位~47位
函数名称
表3IICS服务类型编码表
SetDescribeResultModel
SetDescribeObservationType
SetCommandById
SetFeatureOflnterest
SetResultStatus
GetCapabilities
SetMatchAuthority
SetConfigureSensor
5.3.2.3工业仪表规划服务(IIPS)标识方法函数功能描述
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设置测量值的XML模型,它为复杂的测量尤为重要设置有关观测位置对象的观测值类型设置特定的工业仪表的控制命令目的是设置感兴趣的观测区域的所有工业仪表的信息和观测数据的信息
设置仪表的状态
主要用于获取ICS服务实例的服务描述元数据设置仪表的写人权限
向仪表发送配置信息
工业仪表规划服务(IIPS),旨在为具有一定信息处理能力的工业仪表提供一个统一的复杂任务提交模式。在一些特定的应用环境中,工业仪表需要独立或者协同完成一系列复杂的操作,这些操作是简单的观测与配置服务的集合,工业仪表需要完成这些预先设计好的复杂的操作集合,称之为规划服务,因此定义了一组规划服务应用模式。本协议对工业仪表规划服务规定了8个操作,它们被分为信息操作和功能操作。信息操作是Get-Capabilities,GetDescribeTasking,GetDescribeResultAccess,GetStatus。功能操作是GetFeasibilitySubmit.Update、Cancel。服务操作共有32bits,位于服务标识编码中第16~47位,第1623位用来描述IIPS服务的8种操作,第2447位用来保留扩展IIPS服务,通过消息和内容来判断元数据确定IIPS服务的操作类型。每个bit对应的数值“o\或“1”指工业物联网仪表是否支持相应操作,“o”表示不支持,“1”表示支持,可以支持多操作,见表4。表4IIPS服务类型编码表
bit位
24位~47位
Cancel
Update
Submit
函数名称
GetFeasibility
GetStatus
GetDescribeResultAccess
GetDescribeTasking
GetCapabilities
函数功能描述
允许客户端取消一个已经提交的任务允许客户端更新一个已经提交的任务提交任务请求
获取和反馈该规划任务请求的可行性获取有关请求规划任务的当前状态信息获取服务的时间以及位置
获取需要操作的目标仪表
获取服务的元数据以及规划文档保留
HiiKAoNiKAca
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5.3.2.4工业仪表警告服务(IIAS)标识方法工业仪表警告服务(IIAS)用于发布和订阅工业仪表网络的告警,它是一个客户端能注册并接受工业仪表报警信息的服务。IIAS提供预先定义和客户定制两种报警服务。在预先定义模式时,IIAS向尚注册用户发送订阅请求,用户确认返回是否订阅这个告警;在客户定制模式时,告警服务根据用户已预定的告警条件,判定观测数据是否构成告警,若满足告警条件,即启动告警,向已经订阅的用户发送该告警通知。IIAS服务主要包括报警公布、预定和通知进程。IAS服务中包括的核心操作有:GetCapabilities,GetSubscribe,DeleteSubscription,RenewSub-scription,GetDescribeAlert和GetDescribeSensor。服务操作共有32bits,位于服务标识编码中第16~47位,第16~21位用来描述IIAS服务的6种操作,第22~47位用来保留扩展IIAS服务,通过消息和内容来判断元数据确定IAS服务的操作类型。每个bit对应的数值“o”或“1”指工业物联网仪表是否支持相应操作,“0”表示不支持,“1”表示支持,可以支持多操作,具体内容见表5。表5IIAS服务类型编码表
bit位
22位~47位
函数名称
GetDescribeSensor
GetDescribeAlert
RenewSubscription
DeleteSubscription
GetSubscribe
GetCapabilities
函数功能描述
获取描述工业仪表或者仪表特性的元数据获取所观测工业仪表的警告服务结构充许用户重新订阅服务
允许用户取消订阅服务
获取警告服务的等级以及提供建议方案,根据环境不同可以进行调整
获取IIAS服务元数据
工业仪表网络注册服务(IWRS)标识方法5.3.2.5
工业仪表网络注册服务(IIWNS)是用户在使用工业仪表前,需要建立用户应用与工业仪表的对应使用关系,即注册服务,是其他四项服务的基础。网络注册服务是一种工业仪表服务接口,需要满足系统用户注册,它所支持操作主要由核心操作和可增强操作构成。核心操作包括用户注册(RegisterUser)获取服务能力(GetCapabilities)、通告发布(DoNotification)。可增强操作包括创建通讯(DoCommunication)和接受用户响应(DoReplay)。服务操作共有32bits,位于服务标识符编码中第16~47位,第16~20位用来描述IIWRS服务的5种操作,第21~47位用来保留扩展IIWRS服务,通过消息和内容来判断元数据确定IIWRS服务的操作类型。每个bit对应的数值“o”或“1”指工业物联网仪表是否支持相应操作,“o”表示不支持,“1”表示支持,可以支持多操作,见表6。
表6IIWRS服务类型编码表
bit位
函数名称
RegisterUser
GetCapabilities
DoNotification
函数功能描述
工业仪表在工业物联网系统中的注册操作服务能力获取的操作
注册信息返回值
bit位
21位~47位
函数名称
DoCommunication
DoReplay
6工业物联网仪表服务体系结构
表6(续)
建立工业仪表连接
函数功能描述
接受工业仪表的响应操作
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本协议旨在解决工业物联网仪表使用异构性,为构建即插即用的基于Web的工业仪表网络提供个标准使用模式。为了支持该标准使用模式,协议中提出6种组件:InstrumentML、IIOS、IICS,IIPS、IAS以及IIWRS,协议的体系结构和各服务组件之间的关系如图4所示。发送请求
观测值
InstrumentiML
读取数据
历史数据库
返回警告
InstrumentML
客户增
InstrumentML
返回任务
InstrumentML更改
工业物联网仪表InstrumentML模型InstrumentML建模
工业物联网仪表
配置任务
图4工业物联网仪表服务体系结构图工业物联网仪表服务标识发布
请求任务
返回任务
更改配置
InstrumentML
这里采用XML文档对工业仪表服务进行描述,首先查询端向信息发布设备发送如下HTTP指令。
GET/service/ServiceHTTP/1.1
Host: identifier
Accept:service/xml
HTTP协议具有四种可执行操作类型,包括GET、PUT、POST、DELETE,分别对应查询、添加、更新和删除。Host为设备端的唯一身份标识符,Accept:service/xml表示接受的查询结果类型为XML文档格式。通过工业仪表统一的XML文档(仪表服务模型),建立基于工业仪表XML互操作标识符,7
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通过XML文档中标签的元数据来建立起服务关系。这里采用XML文档对工业物联网仪表服务标识进行发布,设备端返回的结果XML文档格式如下。
(?xml version=\1.o0\?)
(service)
《service_type)value《/service)
设备返回的结果采用典型的XML文档格式,对于工业物联网仪表服务标识进行描述,各种编程语言都对于xML文档具有较强并且便捷的解析能力。其中,service为文档的根节点,表示工业物联网仪表服务标识,service_typesoperation标签对应的编码含义如下,在value中对于这些标签进行赋值:service_type(服务类别);
operation(服务操作)
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