GB∕T 38934-2020 公共电信网增强 支持智能环境预警应用的技术要求 GB∕T38934-2020 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS33.030
中华人民共和国国家标准
GB/T38934—2020
公共电信网增强
支持智能环境预警应用的技术要求Public telecommunication network enhancement-Technical requirements insupportof intelligentenvironmental warningapplication2020-07-21发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-02-01实施
GB/T38934—2020
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
智能环境预警应用定义
应用定义
应用特征
应用范围
用户类别
应用类型
6智能环境预警应用框架
系统组网架构
业务逻辑架构
对感知延伸层的要求
对感知延伸层的总体要求
对感知延伸层的技术要求
对环境感知网关管理要求
对环境感知网络管理要求
对环境感知设备管理要求
8对网络层的要求
对网络层的总体要求
对网络层的技术要求
9对业务支撑的要求
9.1对业务支撑的总体要求
对业务支撑的技术要求
10安全要求
网络安全
信息传输安全
感知设备安全
11QoS要求
QoS控制要求
QoS质量要求
附录A（资料性附录）
水环境质量预警典型应用场景
附录B（资料性附录）区域生态环境质量预警典型用例11
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。GB/T38934—2020
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这些专利的责任。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出本标准由全国通信标准化技术委员会（SAC/TC485)归口本标准起草单位：中国移动通信集团公司。本标准主要起草人：谢美、陈志刚、刘越。1
1范围
公共电信网增强
支持智能环境预警应用的技术要求GB/T38934—2020
本标准规定了基于公众服务网络的智能环境信息预警的业务定义、应用框架和物联网要求。本标准适用于智能环境预警业务的设计、运营和实施部署。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。凡是注且期的引用文件，仅注目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/T33745—2017物联网术语
M2M应用通信协议技术要求
YD/T23992012
3术语和定义
GB/T33745一2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
region
用某项指标或某几个特定指标的结合，在地球表面划分出具有一定范围的连续而不分离的单位。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
eMTC增强机器类通信（FurtherLTEenhancementsforMachineTypeCommunications）LTE：3GPP长期演进技术（LongTermEvolution）NB-IoT：基于蜂窝的窄带物联网（NarrowBandInternetofThings）TD-SCDMA：时分同步码分多址接人系统（TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess
UPnP：通用即插即用（UniversalPlugandPlay）URI：通用资源标识（UniversalResourceIdentifier）WCDMA：宽带码分多址接人系统（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）WLAN：无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork）5
智能环境预警应用定义
5.1应用定义
智能环境预警应用是通过对环境污染和灾害信息的采集、分析，基于公众通信网络和物联网，为环1
GB/T38934—2020
境部门及社会公众提供的信息监控、预警的信息服务2应用特征
智能环境预警应用具有以下特征：a）具备空气、水、土壤等环境保护对象的环境信息预警；具备无机污染物、有机污染物、有害微生物、核辐射、噪声等污染物、地质灾害等灾害信息的b）
预警；
为用户开发提供开放的环境信息接口；d）根据国家环境安全标准，实现准实时的环境污染预警通知服务和应急服务。应用范围
智能环境预警应用的场景由以下因素构成：a）适用的环境要素
1）大气：室内空气、外界环境空气、废气；2）水体：湖泊、河流、海洋等地表水、地下水、废水；3）土壤：土地、各水体底部的沉积物等；4）辐射：人类整个生存空间。
b）适用的监测对象
1）有机污染物：蛋白质、油脂等耗氧有机物，卤代烃类化合物，芳香烃类化合物及其衍生物，苯、甲苯、甲醛等挥发性有机污染物，农药，石油烃类化合物等；2）
无机污染物：铅、汞、镉等重金属，氮磷等营养元素，NO、CN、F等无机阴离子等；3)
悬浮颗粒物：悬浮在大气及水体中的颗粒物等；微生物：大肠菌、病毒、病菌等：核辐射及电磁辐射；
噪声及振动。
适用的区域按功能分类包括：生活居住区、工业生产区、农业种植区、水产养殖区、交通运输干c
线两侧、自然保护区、垃圾填埋场/焚烧厂、污染源排放口、港口、入海口等5.4用户类别
智能环境预警的业务用户为公众用户和行业用户。对于公众用户，智能环境预警平台向他们提供信息香询、预警等服务：行业用户包括政府职能机构及环境监管部门，重点污染排放企业和其他用户（如科研院校、环保公司）等，智能环境预警平台为他们提供各种信息订阅、查询、预警等服务。5.5应用类型
5.5.1概述
智能环境预警应用的类型主要包括大气环境质量预整、水环境质量预警、主环境质量预警、辐射环境质量预警和区域生态环境质量预警五类，预警阈值根据环境保护标准进行设定或直接由环境保护执法部门设定和更新。
5.5.2大气环境质量预警
大气环境质量预警主要包括两部分：a）空气质量预警：
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监测装置对周边大气环境进行周期性或全天连续性监测，所测数据通过有线或无线网关（环境感知网关）传送至环境质量预警平台，平台依据不同空气质量功能区的标准设定预警阅值，当某个环境监测数值达到预警阈值时，系统发出预警信息给用户。对于公众用户，在收到预警信息后，可采取相应的防护措施以保障自身及农业生产的安全。对于行业用户，平台对环境监测数据进行统计分析，实现对大气环境质量的评估和管理。另外，政府用户可对其权限内可能的污染源进行排查，并提出解决方案以解除告警。b）废气排放预警：
企业、政府等行业用户在工矿企业废气排放口定点安置的监测装置对空气质量参数进行实时监测，并将监测数据通过有线或无线网关传送到环境质量预警平台。当某个参数值达到环境保护标准时（参见国家环境保护标准中的大气污染物排放标准），平台启动告警功能，提供预警信息给用户，实现用户对废气排放的监督管理。5.5.3水环境质量预警
水环境质量预警主要包括水体质量预警和废水排放预警两部分（典型应用场景参见附录A）：a）水体质量预警：
水体质量预警主要是对地表水、海水、地下水、农田灌溉水和渔业水质进行实时监测，所得数据通过无线网关传输到环境质量预警平台。当某个监测数值达到环保部发布的相应标准值时，平台启动告警功能，从而保障用户自身及农业、渔业生产的安全。b）：废水排放预警：
废水排放预警是在废水排放口地点安置监测系统，对水质参数进行实时监控。当某个监测数值达到规定预警值时，环境质量预警平台提供告警信息给行业用户，从而做好应急处理工作。另外，平台将监测数据进行统计分析，所得结论用于政府用户对各类水环境进行风险评估，同时加强运行管理的能力，并设计水污染控制管理机制。5.5.4土壤环境质量预警
土壤环境质量预警是指用户根据土地利用类型和土壤应用功能的不同，定点安置相应的环境监测系统，监测数据通过有线或无线网关传输到环境质量预警平台。当某个监测参数值达到预警值，平台发送预警信息给用户，使其做好应急准备并及时进行土壤修复工作，从而保障农林生产，维护人体健康，5.5.5辐射环境质量预警
辐射环境质量预警是指根据人类活动区域功能的不同，定点安置辐射监测系统进行全天连续监测，监测数据通过有线或无线网关传输到环境质量预警整平台。当监测辐射数值达到预警值，平台发送预警信息给用户，使其及时做好防护工作，保障人身安全。5.5.6区域生态环境质量预警
生态环境质量预警包含了大气、水、土壤、辐射环境质量预警的功能，另外还具有噪声、振动等预警功能。用户在不同区域定点安置环境监测系统，对各个参数进行实时监控。数据通过有线或无线网关传送到环境质量预警平台，当某个监测参数值达到预警阅值时，平台发送预警信息给用户，使其及时采取防护措施。政府用户利用专家系统提供的分析结果对区域生态环境进行风险评估和监督管理，其典型用例参见附录B。
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6智能环境预警应用框架
6.1系统组网架构www.bzxz.net
智能环境预警组网采用分层的通信系统架构如图1所示，包括感知延伸层、网络层、应用层三层，在不同的层次上支持不同的通信协议。感知延伸层将环境感知分析和控制技术应用在智能环境预警应用上，由各种环境感知分析仪器、网络以及环境感知网关设备组成，支持包括Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth、RS-232/485等通信协议在内的多种感知延伸设备和网络的接人
网络层的接入网提供多种接人技术，包括有线方式的Ethernet、ADSL、FTTx等，以及无线方式的WLAN、2G、3G、LTE、NB-IoT、eMTC等，实现远程的数据传输。应用层包括智能环境运营支撑和智能环境应用服务两大功能。其中运营支撑功能包括用户管理业务管理、数据管理、设备管理、开放数据接口管理、接入管理、安全、认证、授权、计费等模块功能：应用服务功能包括为用户环境信息查询、预警、分析等模块功能。智能环境预警业务的用户可通过多种终端，例如智能手机、PC机（个人电脑）、PDA（个人数字助理）、便携式电脑等与智能环境预警应用服务功能交互，使用环境预警信息服务。环境倍息查询
应而层
核心网
网络层
按入网
Ethernet
环境游划网关
感知建仲会
6.2业务逻辑架构
6.2.1概述
射监测
“环境有息
业务管刊
数据管理
环网关
土衰蓝逊
环城信息
整问产
开放数
备管理
榜口觉温
2G/3G.T.TT:
环境感剂网关
欧气监测
图1智能环境预警系统组网图
业务逻辑架构的示意图如图2所示：4
“联信意
预督分新
INT-TnTAMTC
环境游知网关
水质监测
智能环境预割
智能环境预登
网路会
智能环范预誉感
知延神层
区域环境预警
气圳境
秋警系统
业务应用子系统
水环境
预芸系统
环境感网关
农环境
综台环境
预警门广
「环境
预整系经
环境感夫网关
空气环装
传感网
梭心网
接入网
环感网关
拓乐环境
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开发者
运营管理子系统
管迎平
环境信息+心
应无波系统
环培减剂网关
全环境
传愿室
图2智能环境预警业务逻辑架构图智能环境预警业务逻辑架构由三层组成，包括智能环境预警应用层、智能环境预警网络层和智能环境预警感知延伸层。在智能环境预警感知延伸层与智能环境预警网络层之间，主要采用目前环境感知仪器现有外部数据控制接口及其协议，以尽可能大范围地适配现有环境传感设备。智能环境预整感知传感网包括关于水、空气、辐射以及土壤等环境感知仪器及其组成的感知网络，环境感知传感网内部的通信协议和接口遵循现有国家标准和行业标准，本标准不做另行规定。智能环境预警网络层负责应用层与感知延伸层的通信管理和控制。对环境感知网络负责管理和控制，并对应用层与环境感知延伸网络的通信进行数据转换和格式化。智能环境预警应用环境接入网关与应用层的通信协议，采用YD/T23992012业务层通信协议技术要求规范，采用统一的通信协议和数据接口，与应用层进行通信，以适应系统变化和扩展的要求。智能环境预警应用层包括业务应用子系统和运营管理子系统。业务应用子系统提供综合环境预警门户服务以及专项环境管理对象预警服务，包括水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警以及生态环境预警：业务应用子系统接受运营管理子系统的业务管理和用户管理。运营管理子系统包括运营管理平台和环境信息中心以及应用开放系统，对智能环境预警的业务、用户、计费等进行管理以及对第三方开发者提供开放的数据应用开发接口。还包括数据融合功能，通过智能环境预警平台提供专家系统，能对监测数据进行统计分析，产生更有效、更符合用户需求的数据。通过数据融合，可获得更准确的结论，同时减少了所要传输的数据量，从而节省了节点的能量消耗，提高了数据收集效率。智能环境预警的用户可根据权限获取业务应用子系统提供的各种智能环境预警业务。运营管理子系统对网关、业务应用子系统以及用户信息等进行监测和管理，保证智能环境预警网络的可控性。6.2.2业务应用子系统
业务应用子系统包括水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警、生态环境预警五大基本子系统以及区域环境预警和综合环境预警门户两大应用集成系统组成。5
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业务应用子系统主要是向公众提供环境预警信息的查询、发布。发布的方式可支持网站、短信、微信等多种渠道和形式的发布，并支持公众用户通过WEB、WAP等方式的查询。水环境预警、空气环境预警、王壤环境预警、辐射环境预警、生态环境预警五大应用子系统是专业的环境预警系统，可作为单独的应用子系统向公众提供服务。区域环境预警指在特定区域，例如特定水流域环境或者城市区域环境，向公众提供的智能环境预警服务子系统；综合环境预警门户是指提供集合多种环境对象预警的综合系统，例如包括水、空气等环境对象的综合系统。
区域环境预警和综合环境预警门户是以水环境预警、空气环境预警、土壤环境预警、辐射环境预警、生态环境预警五大应用子系统为基础，按照区域或者预警对象的不同组合需求，进行数据展现的集成系统。
6.2.3运营管理子系统
运营管理子系统包括运营管理平台、环境信息中心、应用开放系统三部分。20
运营管理平台主要包括环境感知接人网关的管理、QoS（业务质量）管理、安全管理，并负责业务的管理、业务数据的管理、用户账户的管理等，提供业务及网络运行状况监测、故障检测及恢复、配置管理、用户的授权、鉴权、计费等功能，保证智能环境预警应用网络的可运营、可管理性，环境信息中心主要是对环境感知的数据进行存储和管理，是应用子系统的集中和统一的数据中心。应用开放系统主要完成第三方环境应用开发者的基于环境信息中心的环境感知数据进行应用开发的管理，包括数据接口、应用发布、应用接人及鉴权等。6.2.4环境感知设备接入控制网关环境感知设备接入控制网关支持环境感知网络设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种环境感知网络及设备之间数据通信格式的转换.对上传的数据格式进行统一格式化为符合YD/T2399一2012业务层通信协议技术要求的消息，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行唤射，产生符合具体设备通信协议的消息。。环境感知设备接入控制网关对环境感知延伸网络及设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽底层感知延伸网络的异构性。
环境感知设备接入控制网关与应用层的通信应符YD/T2399一2012业务层通信协议技术要求规范；环境感知设备接入控制网关与环境感知延伸层网络和设备的通信应符合现有国家环境仪器数据通信行业标准和国家标准。
6.2.5环境感知仪器及网络系统
由服务于智能环境预警系统的各种环境数据采集和分析仪器及其组成的网络组成，包括水污染采集分析仪器及传感网络、空气污染采集分析仪器及传感网络、土壤污染采集分析仪器及传感网络、辐射污染采集分析仪器及传感网络、生态污染采集分析仪器及传感网络。感知延伸设备之间支持多种通信协议，可组成BACnet、UPnP、Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth等以及其他多种感知延伸网络7对感知延伸层的要求
7.1对感知延伸层的总体要求
7.1.1扩展性
在智能环境预警的应用环境中，感知延伸层会有新设备加人或旧设备离开等情况发生，从而使网络6
GB/T38934—2020
结构发生变化。对于感知延伸层设备上线、下线情况应通过技术手段消除干扰，保证设备接入网后能正常运行。
7.1.2可靠性
监测数据是智能环境预警系统有效应用的基础，因此应满足数据获取的可靠性、数据传输的可靠性和数据融合的可靠性，并具有良好的容错能力。可靠性可通过数据采集与数据融合中的算法、网络协议等技术手段以及相应的制度规范来保证。容错能力可通过对智能环境预警网关提供必要的允余备份手段来提高。
7.1.3安全性
感知延伸层设备应对自身的访问及控制权限进行严格的限制。在远程监控类业务中，来自最终用户的控制命令应传递至特定系统的目标设施，但对于特殊设备，是否允许远程监控应有条件限制7.1.4异构性
智能环境预警业务可能依赖于多个感知延伸网络，不同的感知延伸网络由感知延伸设备依据不同的底层通信协议组网，因而感知延伸层应支持多种组网技术，支持混合组网。7.1.5一致性
鉴于智能环境预警监测的数据类型多样，数据采集形式及传输方法也可能有差别，因此感知延伸层所采用的不同传输控制协议、接口协议和数据格式的设备应通过网关设备进行协议适配与转换，统一为一致的协议及消息格式，实现异构多系统间的互联互通，资源共享。Kae
7.2对感知延伸层的技术要求
7.2.1标识和寻址要求
智能环境预警系统在感知延伸层层面上地址分配到某一个传感器，传感器控制节点的寻址和路由。每个传感器均应有唯一的地址标识，以支持对感知延伸层的终端设备进行寻址，保证智能环境预警业务的用户可通过网络寻址到特定的智能环境预警的终端设备。7.2.2接口要求
智能环境预警的传感器等终端设备应具有模拟或数字输出接口，直接或通过适配器连接到感知终端，实现数据传输和收发指令。7.2.3协议要求
智能环境预警系统的传感器等终端设备与计算机信息终端设备之间的通信接口应满足选定的传输网络要求。
7.2.4延迟要求
为保障传输数据的完整性并降低能耗，应对各类环境监测数据进行不同级别的延迟处理。采用设备休眠机制，通过智能环境预警网关对采集的现场数据进行缓存。延迟的精确范围取决于具体的预警业务。
7.2.5容错能力
在传感器等终端设备出现故障或断电时，感知延伸网络节点应具有预警功能，从而保证单次监测数GB/T38934—2020
据的完整性，
7.2.6支持大范围部署
感知延伸层设备组成的网络应覆盖较大的地理范围，从而全面检测环境条件的变化情况。7.3对环境感知网关管理要求
环境感知网关应接收来自应用层运营管理平台的指令，按照要求执行相应动作，主要指令包括终端激活指令、本地故障告警、数据通信、远程升级、数据统计以及端到端的通信交互功能7.4对环境感知网络管理要求
环境感知网络是指由各种环境采集分析设备组成的环境传感网，各种设备之间可通过现场总线WLAN、蓝牙、Zigbee、LanWorks等通信协议组成传感网。环境感知网络的管理包括网络拓扑结构的管理、地址管理、网络设备的激活、休眠、状态、故障、数据统计管理和控制，以及网络设备之间的数据交换管理，环境感知网络管理应由应用层的运营管理平台发起，并通过环境感知网关的指令翻译和解释得以执行。
7.5对环境感知设备管理要求
环境感知设备管理包括环境分析采集设备的激活、休眠、状态、故障、数据统计管理和控制环境感知网络管理应由应用层的运营管理平台发起，并通过环境感知网关的指令翻译和解释得以执行。
8对网络层的要求
8.1对网络层的总体要求
8.1.1操作维护性
网络层作为智能环境预警业务数据承载管道，应便于智能环境预警业务运营管理系统对其进行维护和管理
8.1.2可扩展性
网络可平滑升级改造，以满足智能环境预警业务演进对于承载网络的需求8.1.3安全性
应实现网络层面的安全保证。
8.1.4可靠性
应提供网络接人的高可靠性与网络故障快速诊断与恢复8.2对网络层的技术要求
8.2.1网络接入的技术要求
应支持各种有线接人、无线接入的环境感知网关的介人。8.2.2设备导址的技术要求
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应支持对环境感知网关的基于IP的寻址、基于ISDN的寻址、基于MSISDN的寻址，并支持从应用层到感知延伸层的地址转换和透传。8.2.3网络资源配置的技术要求
应支持按照应用紧急程度不同的QoS保障资源配置能力。针对不同类型的业务进行网络资源区别配置，按照不同业务属性的要求合理调度网络资源，保证业务的功能和性能，8.2.4业务感知能力
可选的支持业务感知能力，网络边缘的接人设备可检测不同的业务特征，根据不同的业务特征区分不同业务，实现网络对业务的感知，以及基于业务感知能力的区分服务能力。8.2.5统一信令控制
在业务会话通道建立和拆除过程中，应提供统一的信令控制能力。9对业务支撑的要求
9.1对业务支撑的总体要求
9.1.1可运营性要求
应对业务的操作和业务量的应用情况提供统计、分析机制。9.1.2独立性
业务支撑应与网络独立业务支撑环境支持跨异构网络的连续性。9.1.3安全性
业务支撑子系统存储并维护着大量的用户信息、用户数据以及网络配置信息等，应提供有效的机制，如认证、鉴权、授权、注册等，从而保证信息不被非法的访问、复改、删除等。当发生了对数据的合法操作时，也应保留完备的记录供以后查证。9.1.4分级管理
运营管理系统根据需要，可将感知延伸层大量环境感知设备的监测及管理控制工作交由相应的环境感知网关来完成。运营管理系统综合考虑业务规模、业务特性、业务需求以及当前用户数量等因素选择直接管理感知延伸层设备，或是只管理网关设备。9.1.5开放性要求
应对第三方开发者提供公开一致的应用开发接口和测试接口，并提供应用的发布和管理机制。9.2对业务支撑的技术要求
9.2.1用户管理
应为智能环境预警信息的使用者提供用户注册、注销、业务订购、业务退订以及使用者档案信息的存储和管理，以实现对用户的鉴权、认证、计费等。
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