ICS33.030L67中華人民共和國國家標準公共電信網增強支持智能環境預警應用的技術要求pTv國家市場監督管理總局國家標準化管理委員會GB／T38934—2020 2規范性引用文件 3術語和定義 4縮略語 5智能環境預警應用定義 5.1應用定義 5.2應用特征 5.3應用范圍 5.4用戶類別 5.5應用類型 6智能環境預警應用框架 6.1系統組網架構 6.2業務邏輯架構 7對感知延伸層的要求 7.1對感知延伸層的總體要求 7.2對感知延伸層的技術要求 7.3對環境感知網關管理要求 7.4對環境感知網絡管理要求 7.5對環境感知設備管理要求 8對網絡層的要求 8.1對網絡層的總體要求 8.2對網絡層的技術要求 9對業務支撐的要求 9.1對業務支撐的總體要求 9.2對業務支撐的技術要求 10安全要求 10.2信息傳輸安全 10.3感知設備安全 附錄A（資料性附錄）水環境質量預警典型應用場景 附錄B（資料性附錄）區域生態環境質量預警典型用例 ⅠGB／T38934—2020本標準按照GB/T1.1—2009給出的規則起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別這些專利的責任。本標準由中華人民共和國工業和信息化部提出。本標準由全國通信標準化技術委員會(SAC/TC485)歸口。本標準起草單位：中國移動通信集團公司。本標準主要起草人：謝美、陳志剛、劉越。1GB／T38934—2020公共電信網增強支持智能環境預警應用的技術要求本標準規定了基于公眾服務網絡的智能環境信息預警的業務定義、應用框架和物聯網要求。本標準適用于智能環境預警業務的設計、運營和實施部署。2規范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T33745—2017物聯網術語YD/T2399—2012M2M應用通信協議技術要求3術語和定義GB/T33745—2017界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1用某項指標或某幾個特定指標的結合，在地球表面劃分出具有一定范圍的連續而不分離的單位。4縮略語下列縮略語適用于本文件。Access)URI：通用資源標識(UniversalResourceIdentifier)WLAN：無線局域網(WirelessLocalAreaNetwork)5智能環境預警應用定義智能環境預警應用，是通過對環境污染和災害信息的采集、分析，基于公眾通信網絡和物聯網，為環2GB／T38934—2020境部門及社會公眾提供的信息監控、預警的信息服務。5.2應用特征智能環境預警應用具有以下特征：預警；5.3應用范圍智能環境預警應用的場景由以下因素構成：1)大氣：室內空氣、外界環境空氣、廢氣；2)水體：湖泊、河流、海洋等地表水、地下水、廢水；3)土壤：土地、各水體底部的沉積物等；4)輻射：人類整個生存空間。1)有機污染物：蛋白質、油脂等耗氧有機物，鹵代烴類化合物，芳香烴類化合物及其衍生物，苯、甲苯、甲醛等揮發性有機污染物，農藥，石油烴類化合物等；3)懸浮顆粒物：懸浮在大氣及水體中的顆粒物等；4)微生物：大腸菌、病毒、病菌等；5)核輻射及電磁輻射；6)噪聲及振動。線兩側、自然保護區、垃圾填埋場／焚燒廠、污染源排放口、港口、入海口等。5.4用戶類別智能環境預警的業務用戶為公眾用戶和行業用戶。對于公眾用戶，智能環境預警平臺向他們提供科研院校、環保公司）等，智能環境預警平臺為他們提供各種信息訂閱、查詢、預警等服務。5.5應用類型智能環境預警應用的類型主要包括大氣環境質量預警、水環境質量預警、土壤環境質量預警、輻射環境質量預警和區域生態環境質量預警五類，預警閾值根據環境保護標準進行設定或直接由環境保護執法部門設定和更新。5.5.2大氣環境質量預警大氣環境質量預警主要包括兩部分：3GB／T38934—2020監測裝置對周邊大氣環境進行周期性或全天連續性監測，所測數據通過有線或無線網關（環境感知網關）傳送至環境質量預警平臺，平臺依據不同空氣質量功能區的標準設定預警閾值，當某個環境監測數值達到預警閾值時，系統發出預警信息給用戶。對于公眾用戶，在收到預警信息后，可采取相應的防護措施以保障自身及農業生產的安全。對于行業用戶，平臺對環境監測數據進行統計分析，實現對大氣環境質量的評估和管理。另外，政府用戶可對其權限內可能的污染源進行排查，并提出解決方案以解除告警。企業、政府等行業用戶在工礦企業廢氣排放口定點安置的監測裝置對空氣質量參數進行實時監測，并將監測數據通過有線或無線網關傳送到環境質量預警平臺。當某個參數值達到環境保護標準時（參見國家環境保護標準中的大氣污染物排放標準平臺啟動告警功能，提供預警信息給用戶，實現用戶對廢氣排放的監督管理。5.5.3水環境質量預警水環境質量預警主要包括水體質量預警和廢水排放預警兩部分（典型應用場景參見附錄A):水體質量預警主要是對地表水、海水、地下水、農田灌溉水和漁業水質進行實時監測，所得數據通過無線網關傳輸到環境質量預警平臺。當某個監測數值達到環保部發布的相應標準值時，平臺啟動告警功能，從而保障用戶自身及農業、漁業生產的安全。廢水排放預警是在廢水排放口地點安置監測系統，對水質參數進行實時監控。當某個監測數值達到規定預警閾值時，環境質量預警平臺提供告警信息給行業用戶，從而做好應急處理工作。另外，平臺將監測數據進行統計分析，所得結論用于政府用戶對各類水環境進行風險評估，同時加強運行管理的能力，并設計水污染控制管理機制。5.5.4土壤環境質量預警土壤環境質量預警是指用戶根據土地利用類型和土壤應用功能的不同，定點安置相應的環境監測系統，監測數據通過有線或無線網關傳輸到環境質量預警平臺。當某個監測參數值達到預警閾值，平臺發送預警信息給用戶，使其做好應急準備并及時進行土壤修復工作，從而保障農林生產，維護人體健康。5.5.5輻射環境質量預警監測數據通過有線或無線網關傳輸到環境質量預警平臺。當監測輻射數值達到預警閾值，平臺發送預警信息給用戶，使其及時做好防護工作，保障人身安全。5.5.6區域生態環境質量預警生態環境質量預警包含了大氣、水、土壤、輻射環境質量預警的功能，另外還具有噪聲、振動等預警功能。用戶在不同區域定點安置環境監測系統，對各個參數進行實時監控。數據通過有線或無線網關傳送到環境質量預警平臺，當某個監測參數值達到預警閾值時，平臺發送預警信息給用戶，使其及時采取防護措施。政府用戶利用專家系統提供的分析結果對區域生態環境進行風險評估和監督管理，其典型用例參見附錄B。4GB／T38934—20206智能環境預警應用框架智能環境預警組網采用分層的通信系統架構如圖1所示，包括感知延伸層、網絡層、應用層三層，在不同的層次上支持不同的通信協議。感知延伸層將環境感知分析和控制技術應用在智能環境預警應用上，由各種環境感知分析儀器、網種感知延伸設備和網絡的接入。應用層包括智能環境運營支撐和智能環境應用服務兩大功能。其中運營支撐功能包括用戶管理、業務管理、數據管理、設備管理、開放數據接口管理、接入管理、安全、認證、授權、計費等模塊功能；應用服務功能包括為用戶環境信息查詢、預警、分析等模塊功能。智能環境預警業務的用戶可通過多種終便攜式電腦等與智能環境預警應用服務功能交互，使用環境預警信息服務。圖1智能環境預警系統組網圖6.2業務邏輯架構業務邏輯架構的示意圖如圖2所示：GB／T38934—2020圖2智能環境預警業務邏輯架構圖智能環境預警業務邏輯架構由三層組成，包括智能環境預警應用層、智能環境預警網絡層和智能環境預警感知延伸層。在智能環境預警感知延伸層與智能環境預警網絡層之間，主要采用目前環境感知儀器現有外部數據控制接口及其協議，以盡可能大范圍地適配現有環境傳感設備。智能環境預警感知傳感網包括關于水、空氣、輻射以及土壤等環境感知儀器及其組成的感知網絡，環境感知傳感網內部的通信協議和接口遵循現有國家標準和行業標準，本標準不做另行規定。智能環境預警網絡層負責應用層與感知延伸層的通信管理和控制。對環境感知網絡負責管理和控制，并對應用層與環境感知延伸網絡的通信進行數據轉換和格式化。智能環境預警應用環境接入網關與應用層的通信協議，采用YD/T2399—2012業務層通信協議技術要求規范，采用統一的通信協議和數據接口，與應用層進行通信，以適應系統變化和擴展的要求。智能環境預警應用層包括業務應用子系統和運營管理子系統。業務應用子系統提供綜合環境預警門戶服務以及專項環境管理對象預警服務，包括水環境預警、空氣環境預警、土壤環境預警、輻射環境預警以及生態環境預警；業務應用子系統接受運營管理子系統的業務管理和用戶管理。運營管理子系統包括運營管理平臺和環境信息中心以及應用開放系統，對智能環境預警的業務、用戶、計費等進行管理以及對第三方開發者提供開放的數據應用開發接口。還包括數據融合功能，通過智能環境預警平臺提供專家系統，能對監測數據進行統計分析，產生更有效、更符合用戶需求的數據。通過數據融合，可獲得更準確的結論，同時減少了所要傳輸的數據量，從而節省了節點的能量消耗，提高了數據收集效率。智能環境預警的用戶可根據權限獲取業務應用子系統提供的各種智能環境預警業務。運營管理子系統對網關、業務應用子系統以及用戶信息等進行監測和管理，保證智能環境預警網絡的可控性。6.2.2業務應用子系統業務應用子系統包括水環境預警、空氣環境預警、土壤環境預警、輻射環境預警、生態環境預警五大基本子系統以及區域環境預警和綜合環境預警門戶兩大應用集成系統組成。56GB／T38934—2020業務應用子系統主要是向公眾提供環境預警信息的查詢、發布。發布的方式可支持網站、短信、微信等多種渠道和形式的發布，并支持公眾用戶通過WEB、WAP等方式的查詢。水環境預警、空氣環境預警、土壤環境預警、輻射環境預警、生態環境預警五大應用子系統是專業的環境預警系統，可作為單獨的應用子系統向公眾提供服務。區域環境預警指在特定區域，例如特定水流域環境或者城市區域環境，向公眾提供的智能環境預警服務子系統；綜合環境預警門戶是指提供集合多種環境對象預警的綜合系統，例如包括水、空氣等環境對象的綜合系統。區域環境預警和綜合環境預警門戶是以水環境預警、空氣環境預警、土壤環境預警、輻射環境預警、生態環境預警五大應用子系統為基礎，按照區域或者預警對象的不同組合需求，進行數據展現的集成系統。6.2.3運營管理子系統運營管理子系統包括運營管理平臺、環境信息中心、應用開放系統三部分。QoS管理、業務數據的管理、用戶賬戶的管理等，提供業務及網絡運行狀況監測、故障檢測及恢復、配置管理、用戶的授權、鑒權、計費等功能，保證智能環境預警應用網絡的可運營、可管理性。環境信息中心主要是對環境感知的數據進行存儲和管理，是應用子系統的集中和統一的數據中心。應用開放系統主要完成第三方環境應用開發者的基于環境信息中心的環境感知數據進行應用開發的管理，包括數據接口、應用發布、應用接入及鑒權等。6.2.4環境感知設備接入控制網關環境感知設備接入控制網關支持環境感知網絡設備之間的多種通信協議和數據類型，實現多種環境感知網絡及設備之間數據通信格式的轉換，對上傳的數據格式進行統一格式化為符合YD/T2399—2012業務層通信協議技術要求的消息，同時對下達到感知延伸網絡的采集或控制命令進行映射，產生符合具體設備通信協議的消息。環境感知設備接入控制網關對環境感知延伸網絡及設備進行統一控制與管理，向上層屏蔽底層感知延伸網絡的異構性。環境感知設備接入控制網關與應用層的通信應符YD/T2399—2012業務層通信協議技術要求規范；環境感知設備接入控制網關與環境感知延伸層網絡和設備的通信應符合現有國家環境儀器數據通信行業標準和國家標準。6.2.5環境感知儀器及網絡系統由服務于智能環境預警系統的各種環境數據采集和分析儀器及其組成的網絡組成，包括水污染采集分析儀器及傳感網絡、空氣污染采集分析儀器及傳感網絡、土壤污染采集分析儀器及傳感網絡、輻射污染采集分析儀器及傳感網絡、生態污染采集分析儀器及傳感網絡。感知延伸設備之間支持多種通信7對感知延伸層的要求7.1對感知延伸層的總體要求在智能環境預警的應用環境中，感知延伸層會有新設備加入或舊設備離開等情況發生，從而使網絡7GB／T38934—2020結構發生變化。對于感知延伸層設備上線、下線情況應通過技術手段消除干擾，保證設備接入網后能正常運行。監測數據是智能環境預警系統有效應用的基礎，因此應滿足數據獲取的可靠性、數據傳輸的可靠性和數據融合的可靠性，并具有良好的容錯能力?？煽啃钥赏ㄟ^數據采集與數據融合中的算法、網絡協議等技術手段以及相應的制度規范來保證。容錯能力可通過對智能環境預警網關提供必要的冗余備份手段來提高。感知延伸層設備應對自身的訪問及控制權限進行嚴格的限制。在遠程監控類業務中，來自最終用戶的控制命令應傳遞至特定系統的目標設施，但對于特殊設備，是否允許遠程監控應有條件限制。智能環境預警業務可能依賴于多個感知延伸網絡，不同的感知延伸網絡由感知延伸設備依據不同的底層通信協議組網，因而感知延伸層應支持多種組網技術，支持混合組網。鑒于智能環境預警監測的數據類型多樣，數據采集形式及傳輸方法也可能有差別，因此感知延伸層所采用的不同傳輸控制協議、接口協議和數據格式的設備應通過網關設備進行協議適配與轉換，統一為一致的協議及消息格式，實現異構多系統間的互聯互通、資源共享。7.2對感知延伸層的技術要求智能環境預警系統在感知延伸層層面上地址分配到某一個傳感器，傳感器控制節點的尋址和路由。每個傳感器均應有唯一的地址標識，以支持對感知延伸層的終端設備進行尋址，保證智能環境預警業務的用戶可通過網絡尋址到特定的智能環境預警的終端設備。智能環境預警的傳感器等終端設備應具有模擬或數字輸出接口，直接或通過適配器連接到感知終智能環境預警系統的傳感器等終端設備與計算機信息終端設備之間的通信接口應滿足選定的傳輸網絡要求。為保障傳輸數據的完整性并降低能耗，應對各類環境監測數據進行不同級別的延遲處理。采用設備休眠機制，通過智能環境預警網關對采集的現場數據進行緩存。延遲的精確范圍取決于具體的預警業務。在傳感器等終端設備出現故障或斷電時，感知延伸網絡節點應具有預警功能，從而保證單次監測數8GB／T38934—2020據的完整性。7.2.6支持大范圍部署感知延伸層設備組成的網絡應覆蓋較大的地理范圍，從而全面檢測環境條件的變化情況。7.3對環境感知網關管理要求環境感知網關應接收來自應用層運營管理平臺的指令，按照要求執行相應動作，主要指令包括終端激活指令、本地故障告警、數據通信、遠程升級、數據統計以及端到端的通信交互功能。7.4對環境感知網絡管理要求環境感知網絡是指由各種環境采集分析設備組成的環境傳感網，各種設備之間可通過現場總線、環境感知網絡的管理包括網絡拓撲結構的管理、地址管理、網絡設備的激活、休眠、狀態、故障、數據統計管理和控制，以及網絡設備之間的數據交換管理。環境感知網絡管理應由應用層的運營管理平臺發起，并通過環境感知網關的指令翻譯和解釋得以執行。7.5對環境感知設備管理要求環境感知設備管理包括環境分析采集設備的激活、休眠、狀態、故障、數據統計管理和控制。環境感知網絡管理應由應用層的運營管理平臺發起，并通過環境感知網關的指令翻譯和解釋得以執行。8對網絡層的要求8.1對網絡層的總體要求網絡層作為智能環境預警業務數據承載管道，應便于智能環境預警業務運營管理系統對其進行維護和管理。網絡可平滑升級改造，以滿足智能環境預警業務演進對于承載網絡的需求。應實現網絡層面的安全保證。應提供網絡接入的高可靠性與網絡故障快速診斷與恢復。8.2對網絡層的技術要求8.2.1網絡接入的技術要求應支持各種有線接入、無線接入的環境感知網關的介入。9GB／T38934—20208.2.2設備尋址的技術要求應支持對環境感知網關的基于IP的尋址、基于ISDN的尋址、基于MSISDN的尋址，并支持從應用層到感知延伸層的地址轉換和透傳。8.2.3網絡資源配置的技術要求別配置，按照不同業務屬性的要求合理調度網絡資源，保證業務的功能和性能?？蛇x的支持業務感知能力，網絡邊緣的接入設備可檢測不同的業務特征，根據不同的業務特征區分不同業務，實現網絡對業務的感知，以及基于業務感知能力的區分服務能力。8.2.5統一信令控制在業務會話通道建立和拆除過程中，應提供統一的信令控制能力。9對業務支撐的要求9.1對業務支撐的總體要求應對業務的操作和業務量的應用情況提供統計、分析機制。業務支撐應與網絡獨立，業務支撐環境支持跨異構網絡的連續性。業務支撐子系統存儲并維護著大量的用戶信息、用戶數據以及網絡配置信息等，應提供有效的機制，如認證、鑒權、授權、注冊等，從而保證信息不被非法的訪問、篡改、刪除等。當發生了對數據的合法運營管理系統根據需要，可將感知延伸層大量環境感知設備的監測及管理控制工作交由相應的環境感知網關來完成。運營管理系統綜合考慮業務規模、業務特性、業務需求以及當前用戶數量等因素，選擇直接管理感知延伸層設備，或是只管理網關設備。應對第三方開發者提供公開一致的應用開發接口和測試接口，并提供應用的發布和管理機制。9.2對業務支撐的技術要求應為智能環境預警信息的使用者提供用戶注冊、注銷、業務訂購、業務退訂以及使用者檔案信息的存儲和管理，以實現對用戶的鑒權、認證、計費等。GB／T38934—2020應具備各種業務接入認證、業務的統計管理、業務的計費管理、業務的版本管理等業務管理。9.2.3感知延伸網絡管理感知延伸網絡應通過有線／無線的方式連接到核心網絡，支撐子系統應對不同類型的感知延伸網絡進行有效的管理，具體包括：感知網絡拖拓撲結構管理、通信協議管理、網絡設備及其運行狀態的管理、尋址管理、配置管理、故障管理等功能。實際管理方式可根據系統配置以及感知延伸網絡的規模等靈活選擇。終端包括感知環境網關和感知延伸網絡設備兩類。終端管理宜包括終端的設備信息管理、終端配置的管理、終端的故障管理、終端的注冊、去注冊、激活、去激活等狀態控制。要的時候應提供圖形化的配置界面，可通過圖形化用戶界面對綠色社區業務耗電設施、用戶進行配置管理。應對設備的各種配置操作記錄日志。故障管理提供告警監測、故障定位、測試、業務恢復以及修復等。網絡層設備應上報足夠多的事件，使網管站能定位網絡故障位置。網管站也可通過輪詢方式獲得網絡設備的狀態信息。網絡層性能管理應具有以下功能：自動獲取網絡拓撲結構及網絡的配置，可實時更新設備的狀態；可實現網絡性能監控，可實時監測網絡、設備性能變化，從而對網絡設備進行有效的管理，對網絡優化調整提供數據支撐；通過對被管理設備的監控和輪詢，獲取有關網絡運行的信息和統計數據，并在收集網絡性能數據的基礎上，提供網絡性能統計；對歷史統計數據的分析功能；提供完備的網絡流量采集、分析工具，為用戶提供豐富的網絡流量、流向的數據信息，為流量工程分析、流量計費結算、網絡設計優化等提供支撐，提供相關統計方式及報表輸出；提供手工設置性能的功能，如流量、壓縮方法等。業務支撐子系統應具有計費功能，完成業務信息的計費統計和賬單管理，實現對用戶屬性和計費情況的更新。計費模式為用戶付費方式、計費方式、計費周期、優惠策略的靈活組合。計費系統應出計費賬單，提供給營賬系統使用，計費系統應為外部賬單的輸入提供接口，進行多種來源的賬單處理及銷賬。計費系統應按照客戶定制的內容滿足分項計費需求。系統應設置鑒權授權以處理用戶的接入請求，實現對接入用戶的認證和授權，對符合身份認證的用戶建立業務連接并授予相應權限，對未通過認證的用戶發起的接入請求予以拒絕。鑒權授權設計時應考慮用戶登錄及退出、用戶讀操作請求、寫數據動作等多種操作。應對業務員運營中出現的異常情況以及日常需要保留的信息進行記錄，并向得到授權的用戶提供GB／T38934—2020對日志的合法訪問機制。10安全要求網絡安全方面應當支持訪問控制、安全檢測、攻擊監控、操作審計等一系列安全功能，應提供完整的網絡安全監控、報警和故障處理功能。網絡應具備冗余能力，帶有關鍵性業務應用的網絡鏈路應實現冗余，當出現故障時應支持自動路由切換。網絡應當劃分合理的安全區域，如INTERNET區、業務功能區、數據庫區、外部系統區等，并針對每個安全區域制定合理的訪問控制策略，進行IP地址限制及端口限制。網絡系統和服務器系統應具有入侵檢測的功能，可監控可疑的連接、非法訪問等，采取的措施包括實時報警、自動阻斷通信連接或執行用戶自定義的安全策略。網絡和服務器系統應定期檢查安全漏洞及病毒，根據掃描的結果更正網絡安全漏洞和系統中的錯誤配置。應使用加密技術對在互聯網上傳輸的重要數據進行加密。進行遠程維護（管理）時，維護（管理）操作數據流應經過加密，禁止明文傳輸。遠程維護（管理）操作應接入第三方獨立的審計系統進行審計，對操作內容進行存儲。10.2信息傳輸安全系統的用戶可進行靈活的權限設置。支持管理員的等級權限分配功能，上級管理員能分配下級管理員的角色和使用權限。上下級管理員授權管理支持區域限制，上級管理員只能授權同區域的下級管理員的權限。10.3