（高清版）GBT 41724-2022 云制造服務(wù)平臺邊緣智能網(wǎng)關(guān)架構(gòu)

云制造服務(wù)平臺邊緣智能網(wǎng)關(guān)架構(gòu)2022-10-12發(fā)布2023-05-01實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I前言 2規(guī)范性引用文件 l3術(shù)語、定義和縮略語 3.1術(shù)語和定義 3.2縮略語 24邊緣智能網(wǎng)關(guān)功能架構(gòu)及組件要求 24.1功能架構(gòu)要求 24.2通信與驅(qū)動功能組件要求 34.3配置工具要求 34.4邊緣數(shù)據(jù)應(yīng)用要求 44.5接口協(xié)議要求 45基本架構(gòu)要求 45.1用于接入傳感器數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu) 45.2用于接入設(shè)備數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu) 55.3用于進(jìn)行邊緣計算時的基本架構(gòu) 56基本數(shù)據(jù)類型要求 67數(shù)據(jù)接口要求 77.1采集點(diǎn)數(shù)據(jù)格式 77.2采集點(diǎn)上傳的打包方式 77.3數(shù)據(jù)上傳的頻率 77.4實時數(shù)據(jù)采集接口規(guī)范 77.5運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集接口規(guī)范 88數(shù)據(jù)交換規(guī)范 附錄A(資料性)IOT調(diào)用接口傳參示例 ⅢGB/T41724—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會提出。本文件由全國自動化系統(tǒng)與集成標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC159)歸口。本文件起草單位：北京航天智造科技發(fā)展有限公司、清華大學(xué)、廣州機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司、貴州航天云網(wǎng)科技有限公司、北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、航天信息股份有限公司、北京電子工程總體研究所、北京航空航天大學(xué)、魏橋國科(濱州)科學(xué)工程產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、航天精工股份有限公司、北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所、中華人民共和國武漢海關(guān)、工業(yè)云制造(四川)創(chuàng)新中心有限公司、江蘇益邦電力科技有限公司、西安交通大學(xué)、中國科學(xué)院微電子研究所、四川數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)研究院、北京鐵?？萍加邢薰尽?云制造服務(wù)平臺邊緣智能網(wǎng)關(guān)架構(gòu)1范圍本文件規(guī)定了云制造服務(wù)平臺邊緣智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的基本功能架構(gòu)、功能組件及其之間的接口關(guān)系。本文件適用于云制造服務(wù)平臺邊緣智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)計和開發(fā)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T29826—2013云制造術(shù)語GB/T29826—2013界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。邊緣智能網(wǎng)關(guān)edgeintelligencegateway智能分析等功能的邊緣側(cè)工業(yè)設(shè)備。描述為了滿足設(shè)備管理需要，對基本情況進(jìn)行標(biāo)識的數(shù)據(jù)。描述設(shè)備在控制和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)。設(shè)備在控制和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在設(shè)備內(nèi)部對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理后產(chǎn)生的報警事件、消息事件等設(shè)備在控制和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在設(shè)備內(nèi)部對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理后能夠表征其生產(chǎn)業(yè)務(wù)情況的數(shù)據(jù)。運(yùn)維數(shù)據(jù)operationandmai描述設(shè)備在調(diào)試維護(hù)過程中所需的測試指令及測試數(shù)據(jù)。2描述當(dāng)前時間狀態(tài)下設(shè)備發(fā)生、發(fā)展過程中的同一時間中所得信息的載體。描述在某一時間范圍內(nèi)，設(shè)備發(fā)生、發(fā)展過程中所得信息的載體。下列縮略語適用于本文件。AMQP:高級消息隊列協(xié)議(AdvancedMessageQueuingProtocol)API:應(yīng)用程序編程接口(ApplicationProgrammingInterface)CMEM:云端制造執(zhí)行管理(CloudManufacturingExecutionManagement)CPDM:云端產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(CloudProductDataManagement)CRP:云端資源計劃管理(CloudResourcePlanningManagement)HTTP:超文本傳輸協(xié)議(HyperTextTransferProtocol)I/O:輸入/輸出(Input/Output)IOT:物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)IT:信息技術(shù)(InformationTechnology)MQTT:消息隊列遙測傳輸(MessageQueuingTelemetryTransport)OT:操作技術(shù)(OperationTechnology)4邊緣智能網(wǎng)關(guān)功能架構(gòu)及組件要求邊緣智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品應(yīng)提供完整的線上線下應(yīng)用功能，如圖1所示。包括通信與驅(qū)動功能組件、邊緣3業(yè)務(wù)應(yīng)用業(yè)務(wù)應(yīng)用API接π地緣數(shù)據(jù)應(yīng)用邊緣應(yīng)用數(shù)據(jù)智能分析接口協(xié)議APl接口智能傳感器/產(chǎn)品配置工具網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)配置節(jié)點(diǎn)流式便捷通信與驅(qū)動組件協(xié)議適配云平臺數(shù)據(jù)應(yīng)用邊緣智能網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)圖表工具數(shù)據(jù)分析工具行業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件/系統(tǒng)通信接口智能設(shè)備采集對象驅(qū)動接口圖1功能組成架構(gòu)4.2通信與驅(qū)動功能組件要求通信與驅(qū)動功能組件一般要求如下：a)硬件組件具備自動化設(shè)備及智能儀器儀表接入和管控設(shè)備的能力；b)通信接口支持從設(shè)備中接入數(shù)據(jù)；c)驅(qū)動接口通過軟硬件適配支持硬件正常使用；d)支持產(chǎn)品連接設(shè)備和云平臺。4.3配置工具要求配置工具一般要求如下：a)支持與云制造服務(wù)平臺構(gòu)成通信機(jī)制功能；b)支持配置邊緣智能網(wǎng)關(guān)的基本信息和網(wǎng)絡(luò)地址配置；c)支持配置添加/管理采集對象功能；d)支持配置采集對象設(shè)備基本信息；e)支持配置采集對象設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址；f)支持配置采集對象設(shè)備通信協(xié)議；g)支持配置采集對象數(shù)據(jù)名稱；h)支持配置采集對象數(shù)據(jù)地址；i)支持配置采集對象數(shù)據(jù)預(yù)警規(guī)則；j)支持配置數(shù)據(jù)訪問類型；k)支持配置數(shù)據(jù)訪問權(quán)限；1)支持配置產(chǎn)品基本信息。4邊緣數(shù)據(jù)應(yīng)用一般要求如下：a)支持?jǐn)?shù)據(jù)實時分析；b)支持?jǐn)?shù)據(jù)圖表展示；c)支持行業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)用；d)支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用。接口協(xié)議一般要求如下：a)支持HTTP協(xié)議；b)支持MQTT協(xié)議；c)支持AMQP協(xié)議。5基本架構(gòu)要求5.1用于接入傳感器數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu)智能網(wǎng)關(guān)用于接入傳感器數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu)如圖2所示，應(yīng)包括：a)嵌入式系統(tǒng)軟件：應(yīng)具備應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲等功能；b)驅(qū)動模塊：應(yīng)通過軟硬件適配支持硬件正常使用；c)數(shù)據(jù)采集模塊：應(yīng)提供數(shù)字量/模擬量接口；d)數(shù)據(jù)通信模塊：應(yīng)提供與其他系統(tǒng)(第三方設(shè)備)如云平臺、計算機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能；f)安全模塊：應(yīng)提供與其他系統(tǒng)(第三方設(shè)備)如云平臺、計算機(jī)等進(jìn)行通信時的安全保障；g)傳感器、遠(yuǎn)程I/O接口：應(yīng)提供接收數(shù)字量和模擬量的功能。其他系統(tǒng)其他系統(tǒng)測試模塊嵌入式系統(tǒng)軟件應(yīng)用程序操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲驅(qū)動模塊數(shù)據(jù)采集模塊傳感器、遠(yuǎn)程I/O數(shù)據(jù)通信模塊安全模塊應(yīng)用人員圖2用于接入傳感器數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu)55.2用于接入設(shè)備數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu)智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品用于接入設(shè)備數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu)如圖3所示，應(yīng)包括：a)嵌入式系統(tǒng)軟件：應(yīng)具備應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲等功能；b)驅(qū)動模塊：應(yīng)通過軟硬件適配支持硬件正常使用；c)數(shù)據(jù)通信模塊：應(yīng)提供與其他系統(tǒng)(第三方設(shè)備)如云平臺、計算機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能；e)安全模塊：應(yīng)提供與其他系統(tǒng)(第三方設(shè)備)如云平臺、計算機(jī)等進(jìn)行通信時的安全保障；f)人機(jī)交互接口：應(yīng)提供操作人員與軟硬件系統(tǒng)之間信息交互功能；g)串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口：應(yīng)提供遵循通信協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)的接入功能。其他系統(tǒng)其他系統(tǒng)人機(jī)交互接口數(shù)據(jù)通信模塊測試模塊入式系統(tǒng)軟件驅(qū)動模塊安全模塊串行接口、網(wǎng)絡(luò)接口應(yīng)用人員操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲操作人員設(shè)備、智能產(chǎn)品圖3用于接入設(shè)備數(shù)據(jù)時的基本架構(gòu)5.3用于進(jìn)行邊緣計算時的基本架構(gòu)智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品用于進(jìn)行邊緣計算時的基本架構(gòu)如圖4所示，應(yīng)包括：a)嵌入式系統(tǒng)軟件：應(yīng)具備應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲等功能；b)驅(qū)動模塊：應(yīng)通過軟硬件適配支持硬件正常使用；c)數(shù)據(jù)通信模塊：應(yīng)提供與其他系統(tǒng)(第三方設(shè)備)如云平臺、計算機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的功能；e)安全模塊：應(yīng)提供與其他系統(tǒng)(第三方設(shè)備)如云平臺、計算機(jī)等進(jìn)行通信時的安全保障；f)接口擴(kuò)展模塊：應(yīng)提供硬件無線通信接口擴(kuò)展功能；g)人機(jī)交互接口：應(yīng)提供操作人員與軟硬件系統(tǒng)之間信息交互功能；h)工業(yè)大數(shù)據(jù)、邊緣計算接口模塊：應(yīng)提供大規(guī)模數(shù)據(jù)接入和數(shù)據(jù)預(yù)處理功能。6GB/T41724—2022人機(jī)交互接π數(shù)據(jù)通信模塊操作人員應(yīng)用人員嵌入式系統(tǒng)軟件應(yīng)用程序操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲驅(qū)動模塊安全模塊接口擴(kuò)展模塊工業(yè)大數(shù)據(jù)、邊緣計算接口外部系統(tǒng)圖4用于進(jìn)行邊緣計算時的基本架構(gòu)6基本數(shù)據(jù)類型要求6.1邊緣智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持從傳感器、設(shè)備、OT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)中采集不同類型的數(shù)據(jù)，如圖5所示。云制造服務(wù)平臺云制造服務(wù)平臺邊緣智能網(wǎng)關(guān)事件數(shù)據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)事件數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)運(yùn)維數(shù)據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來源圖5數(shù)據(jù)來源6.2邊緣智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持使用云平臺API接口對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。6.3邊緣智能網(wǎng)關(guān)從傳感器中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)包含但不限于以下5類數(shù)據(jù)：標(biāo)識數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、運(yùn)維數(shù)據(jù)。76.4邊緣智能網(wǎng)關(guān)從設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)包含但不限于以下5類數(shù)據(jù)：標(biāo)識數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、事6.5邊緣智能網(wǎng)關(guān)從OT系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)包含但不限于以下4類數(shù)據(jù)：標(biāo)識數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)6.6邊緣智能網(wǎng)關(guān)從IT系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，應(yīng)包含但不限于以下2類數(shù)據(jù)：標(biāo)識數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。7數(shù)據(jù)接口要求7.1采集點(diǎn)數(shù)據(jù)格式采集點(diǎn)以k、v、t的形式進(jìn)行組織，其中k為采集點(diǎn)的唯一標(biāo)識，v為采集點(diǎn)的數(shù)值，t為采集時間的時間戳。每個數(shù)據(jù)點(diǎn)寫入數(shù)據(jù)庫時系統(tǒng)自動添加入庫的時間戳，即每個采集點(diǎn)對應(yīng)有兩個時間戳，一個是網(wǎng)關(guān)上傳時標(biāo)識的數(shù)據(jù)采集時間，另一個是數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫的時間。7.2采集點(diǎn)上傳的打包方式實時數(shù)據(jù)以設(shè)備為單元上傳，每次上傳的數(shù)據(jù)應(yīng)屬于同一設(shè)備；運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)以網(wǎng)關(guān)為單位進(jìn)行上傳，每次上傳的運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備必須屬于同一個網(wǎng)關(guān)。7.3數(shù)據(jù)上傳的頻率數(shù)據(jù)上傳頻率為數(shù)據(jù)5s/次。7.4實時數(shù)據(jù)采集接口規(guī)范7.4.1請求參數(shù)實時數(shù)據(jù)采集接口的請求參數(shù)如表1所示。表1請求參數(shù)參數(shù)名稱是否必選類型及范圍說明是accesskey是訪問密鑰equipment是設(shè)備ID是采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)列表data為采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)列表，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)信息如表2所示。表2采集點(diǎn)列表data參數(shù)名稱是否必選類型及范圍說明k是數(shù)據(jù)點(diǎn)名稱V是str、float、int數(shù)據(jù)點(diǎn)值t是毫秒時間戳8GB/T41724—2022實時數(shù)據(jù)IOT調(diào)用接口傳參示例見附錄A的A.1。7.4.2返回字段實時數(shù)據(jù)采集接口的返回字段的定義如表3所示，示例見A.2。表3返回字段返回值字段字段類型字段說明status狀態(tài)碼msg提示信息7.4.3返回狀態(tài)碼說明實時數(shù)據(jù)返回狀態(tài)碼說明如表4所示。表4返回狀態(tài)碼返回碼返回信息問題原因解決方法成功成功empty_request_data請求參數(shù)data為空請求參數(shù)data為空，請檢查請求參數(shù)missing_request_data缺少請求參數(shù)缺少請求參數(shù)error_request_data_type請求參數(shù)類型錯誤請檢查請求參數(shù)的類型equipmentnotexistsornotbelongtoyou設(shè)備不存在或者不屬于當(dāng)前用戶檢查設(shè)備編碼是否正確disabled_device設(shè)備停用檢查設(shè)備idunsupported_keyk值錯誤請檢查k值inconsistent_iot&.device設(shè)備編號所屬的iot與傳入的iot不匹配請檢查iot與equpimentequipment_not_associated_iot設(shè)備還未關(guān)聯(lián)iot請將設(shè)備先關(guān)聯(lián)iotnon-existent_accesskeyaccesskey不存在請檢查accesskeyinconsistent_iot&.accesskeyaccesskey不存在或者accesskey所對應(yīng)的iot與傳入的iot不一致請檢查accesskey與iotdevice_state_acquire_partially_succcess設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集部分成功請檢查返回的失敗的設(shè)備id列表device_state_acquire_failure設(shè)備狀態(tài)采集失敗請檢查設(shè)備數(shù)據(jù)unexpected_error未知錯誤未知錯誤，請稍后再試7.5運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集接口規(guī)范7.5.1請求參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集接口的請求參數(shù)如表5所示。9GB/T41724—2022表5請求參數(shù)參數(shù)名稱是否必選類型及范圍說明是iotID或其他網(wǎng)關(guān)的IDaccesskey是訪問密鑰，由創(chuàng)建接入服務(wù)時平臺為用戶分配的企業(yè)標(biāo)識、接入服務(wù)點(diǎn)標(biāo)識、iot標(biāo)識、身份標(biāo)識、身份密鑰5項信息經(jīng)過平臺提供的加密算法生成的加密串是設(shè)備狀態(tài)列表，最多允許100個data為采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)列表，數(shù)據(jù)點(diǎn)信息如表6所示。表6采集點(diǎn)列表data參數(shù)名稱是否必選類型及范圍說明equipment是設(shè)備IDV是狀態(tài)碼1000運(yùn)行，2000待機(jī)，3000故障，4000離線t是毫秒時間戳，例："t":1491448161000運(yùn)行狀態(tài)IOT調(diào)用接口傳參示例見A.3。7.5.2返回字段運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集接口返回字段的定義如表7所示。表7返回字段返回值字段字段類型字段說明狀態(tài)碼提示信息7.5.3返回狀態(tài)碼說明運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集接口返回狀態(tài)碼說明如表8所示。表8返回狀態(tài)碼返回碼返回信息問題原因解決方法success成功成功empty_requestdata請求參數(shù)data為空請求參數(shù)data為空，請檢查請求參數(shù)missing_request_data缺少請求參數(shù)缺少請求參數(shù)error_request_data_type請求參數(shù)類型錯誤請檢查請求參數(shù)的類型返回碼返回信息問題原因解決方法equipmentnotexistsornotbelongtoyou設(shè)備不存在或者不屬于當(dāng)前用戶檢查設(shè)備編碼是否正確disabled_device設(shè)備停用檢查設(shè)備idunsupported_keyk值錯誤請檢查k值inconsistent_iot&.device設(shè)備編號所屬的iot與傳入的iot不匹配請檢查iot與equpimentequipment_not_associated_iot設(shè)備還未關(guān)聯(lián)iot請將設(shè)備先關(guān)聯(lián)iotnon-existent_accesskeyaccesskey不存在請檢查accesskeyinconsistent_iot&.accesskeyaccesskey不存在或者accesskey所對應(yīng)的iot與傳入的iot不一致請檢查accesskey與iotdevice_state_acquire_partially_succcess設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集部分成功請檢查返回的失敗的設(shè)備id列表device_state_acquire_failure設(shè)備狀態(tài)采集失敗請檢查設(shè)備數(shù)據(jù)unexpectederror未知錯誤未知錯誤，請稍后再試8數(shù)據(jù)交換規(guī)范服務(wù)接口采用同步請求/應(yīng)答方式、異步請求/應(yīng)答方式(會話方式、可靠消息傳輸方式、文件傳輸?shù)韧ㄐ欧绞讲辉诒疚募秶鷥?nèi))。服務(wù)調(diào)度時可選擇服務(wù)方式是同步請求/應(yīng)答方式或異步請求/應(yīng)答方式。在接口通信中，基于交易的事務(wù)處理方式應(yīng)采用以下幾種通信方式。a)同步請求/應(yīng)答方