《數(shù)字交通隧道機電設備互聯(lián)互通接口協(xié)議規(guī)范》

T/ITS0231-XXXX

數(shù)字交通隧道機電設備互聯(lián)互通接口協(xié)議規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了基于數(shù)字交通體系的隧道機電系統(tǒng)總體框架、機電設備互聯(lián)接口的術(shù)語和定義、技術(shù)

要求。

本文件適用基于數(shù)字交通體系的隧道機電設備的設計、開發(fā)和驗證；適用于公路隧道的建設、管理、

養(yǎng)護、運營等相關(guān)信息化系統(tǒng)的物聯(lián)機電設備建設領(lǐng)域；也可以為基于數(shù)字交通體系的公路機電設備的

設計、開發(fā)和驗證提供參考。

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。

T/ITS0229-XXXX數(shù)字交通隧道機電設備物模型規(guī)范

T/ITS0230-XXXX數(shù)字交通隧道機電設備交互式控制器規(guī)范

T/ITS0232-XXXX數(shù)字交通隧道智能機電系統(tǒng)互聯(lián)互通網(wǎng)絡技術(shù)規(guī)范

3術(shù)語、定義和縮略語

3.1術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1.1

智能機電設備intelligentelectromechanicalfacilities

基于32位或更高性能的處理器，具有計算能力，可與物聯(lián)網(wǎng)云平臺、其他機電設備進行信息交互，

并可OTA升級軟件的機電設備。

3.1.2

北向接口northboundinterface

機電設備對接各種物聯(lián)網(wǎng)云平臺的接口，通常在系統(tǒng)架構(gòu)圖的位置靠上，即連接上層應用的接口。

3.1.3

南向接口southboundinterface

智能機電設備連接到非智能設備的接口，通常在系統(tǒng)架構(gòu)圖中位置靠下，即連接底層傳感器、執(zhí)行

設備的接口。

3.1.4

1

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東西向接口east-westinterface

智能機電設備之間的接口。

3.1.5

通風機ventilationfan

依靠輸入的機械能,提高氣體壓力并排送氣體的機械,它是一種從動的流體機械。

3.1.6

一氧化碳和能見度檢測器carbonmonoxideandvisibilitydetector

可檢測給定點的一氧化碳濃度。

3.1.7

風向風速檢測傳感器winddirectionandspeeddetectionsensor

鴻蒙化設備連接到非鴻蒙化設備的接口，通常在系統(tǒng)架構(gòu)圖中位置靠下，即連接底層傳感器、執(zhí)行

設備的接口。

3.1.8

分布式軟總線distributedsoftbus

分布式軟總線是一種智能機電設備間通信的技術(shù)方案，基于Wi-Fi、藍牙、Ethernet等物理通道，

實現(xiàn)智能機電設備間統(tǒng)一的分布式通信管理能力，提供不區(qū)分鏈路的設備間發(fā)現(xiàn)連接、組網(wǎng)和傳輸能力。

3.2縮略語

下列縮略語適用于本文件

ADC：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter)

DA；設備接入（DeviceAccess）

DI:數(shù)字輸入(DigitalInput)

DO:數(shù)字輸出(DigitalOutput)

IOT：物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）

Modbus：Modbus通訊協(xié)議,是一種基于串行鏈路(RS232C或RS485)的通信協(xié)議（Modbus）

OBU：車載單元（OnBoardUnit）

OTA:空中下載技術(shù)（Over-the-AirTechnology）

RTU：遠程終端設備（RemoteTerminalUnit）

UART:異步收發(fā)傳輸器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)

4總體框架

隧道機電設備互聯(lián)總體架構(gòu)見圖1，以智能機電設備在總體架構(gòu)中的位置，將互聯(lián)接口分為以下三

種：

a)北向接口：智能機電設備接入云平臺的接口。

b)南向機電設備接口：各類非智能機電設備通過此接口接入機電系統(tǒng)。如各類傳感器可上報傳感

數(shù)據(jù)，機電類設備可接受云平臺的控制命令等。

2

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c)東西向接口：智能機電設備之間的接口協(xié)議，例如：控制器與控制器之間的應急場景，控制器

與運維平板之間的交互。

圖1隧道機電設備互聯(lián)總體架構(gòu)圖

5北向接口技術(shù)規(guī)范

5.1接口要求

接口具體要求如下：

a)應采用統(tǒng)一的通信方式，可采用以下方式：http、MQTT。

b)應采用可擴展的數(shù)據(jù)格式，可采用以下格式：XML、JSON。

5.2技術(shù)要求

5.2.1

北向接口交互的設備相關(guān)數(shù)據(jù)應采用物模型規(guī)范，相關(guān)物模型詳見《T/ITS0229-2022數(shù)字交通隧

道機電設備物模型規(guī)范》。

5.2.2

智能機電設備應能通過北向接口向云平臺提供狀態(tài)查詢類、設備控制類等服務，并上報事件內(nèi)容，

包括且不限于運行狀態(tài)、屬性狀態(tài)、硬件參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、日志、心跳、OTA反饋、查詢命令錯誤反饋、

控制命令錯誤等事件。

5.2.3

北向接口承載著智能機電設備與物聯(lián)云平臺之間的信息交互，在雙方建立通信時應對通訊雙方實施

雙向身份認證，對通訊進行必要的加密處理，能夠防范網(wǎng)絡攻擊和中間人攻擊，應符合以下要求：

a)對傳輸信息實施安全保護策略，對傳輸信息進行分級保護。

3

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b)實施網(wǎng)絡加密技術(shù)，對傳輸數(shù)據(jù)進行加密。通過使用數(shù)字證書的方式進行身份認證和數(shù)據(jù)完整

性校驗，保證數(shù)據(jù)的不可篡改性和保密性。

6南向接口技術(shù)規(guī)范

6.1接口要求

智能機電設備應通過南向接口屏蔽所連接機電設備的物理結(jié)構(gòu)，對云平臺或其他智能機電設備提供

統(tǒng)一的機電設備的邏輯資源訪問接口，其硬件接口需符合以下條件：

a)應支持DI、DO、ADC、UART等接口中的一種。

b)串行接口應支持RS-232全雙工通信、RS-422全雙工通信、RS-485半雙工通信中的一種。

南向接口所適用的通信協(xié)議類型見表1。

表1南向接口通信協(xié)議類型

機電設備類型機電設備接口對應主控接口通信協(xié)議

照明DI、DOGPIO開關(guān)量

風機DI、DOGPIO開關(guān)量

車道指示牌DI、DOGPIO開關(guān)量

卷簾門DI、DOGPIO開關(guān)量

洞口光強AIADC無

COVIRS485UARTModBus

風向風速RS485UARTModBus

液位檢測RS485UARTModBus

6.2接口需求與功能說明

6.2.1風機

風機設備控制接口宜支持2個DI口2個DO口，應支持正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止等功能。

6.2.2照明

照明設備控制接口宜支持1個DI口1個DO口，應支持照明燈開、照明燈關(guān)等功能。

6.2.3信號燈

信號燈控制接口宜支持4個DI口4個DO口，宜支持橫向信號燈。

6.2.4車道指示牌

車道指示牌宜支持4個DI口4個DO口，宜支持橫向車道指示牌。

6.2.5情報板

情報板宜支持RJ45接口，具體協(xié)議采用TCP。

6.2.5卷簾門

4

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卷簾門宜支持2個DI口2個DO口，應支持上升、下降等功能。

6.2.6一氧化碳和能見度檢測器

一氧化碳和能見度檢測器宜支持RS485接口，支持modbus-rtu協(xié)議。

6.2.7風向風速

風速風向檢測器宜支持RS485接口，支持modbus-rtu協(xié)議。

6.2.8液位檢測

液位檢測器宜支持RS485接口，支持modbus-rtu協(xié)議。

7東西向接口技術(shù)規(guī)范

7.1接口要求

7.1.1

本接口為智能機電設備之間的接口，應基于分布式軟總線技術(shù)，屏蔽常見南向通信芯片（如2.4G/5G）

的差異，向業(yè)務應用提供發(fā)現(xiàn)、連接、組網(wǎng)和傳輸能力：

a)發(fā)現(xiàn)連接能力應能通過設備間不同的物理鏈路通信，發(fā)布即注冊并告知其他設備其自身能力，

以實現(xiàn)設備基于一定規(guī)則的自動發(fā)現(xiàn)并建立安全連接。如基于WIFI、藍牙、以太網(wǎng)網(wǎng)線等通信

方式均可提供發(fā)現(xiàn)連接能力。

b)組網(wǎng)能力應支持物理異構(gòu)組網(wǎng)，如不同的智能機電設備分別以WiFi和藍牙方式接入組網(wǎng)。

7.1.2

智能機電設備應可突破公路場景下單設備的能力局限，通過分布式軟總線提供“多設備協(xié)同”式的

業(yè)務體驗。

7.1.3

分布式軟總線橋接了多個智能機電設備的內(nèi)外資源、模塊、通信等接口，加速數(shù)據(jù)在多個智能機電

設備間順暢的流動，提供完整、一致和便捷的分布式體驗，應具備以下關(guān)鍵特征：

a)分布式：系統(tǒng)中多個智能機電設備之間具備分布式互聯(lián)能力。

b)透明性：智能機電設備的系統(tǒng)資源被多個智能機電設備共享使用。

c)同一性：多個智能機電設備可相互協(xié)作完成任務。

7.2分布式軟總線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

以下內(nèi)容僅對智能機電設備與其他智能機電設備之間分布式軟總線通訊進行定義說明。分布式軟總

線接口協(xié)議分為發(fā)現(xiàn)與發(fā)布、認證組網(wǎng)和傳輸三大模塊進行描述。

7.3分布式軟總線發(fā)現(xiàn)連接

軟總線應支持IP和藍牙模式廣播。其在IP模式通過Coap協(xié)議進行廣播，智能化機電設備接收到廣播

數(shù)據(jù)包后，將對數(shù)據(jù)包進行響應。

Coap協(xié)議基于UDP通訊協(xié)議開發(fā)而來，Coap協(xié)議報文格式如表2。

5

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表2Coap協(xié)議報文格式

VerTTKLCodeMessageID

Token（如果存在）

Options（如果存在）

0xFFPayload（如果存在）

分布式軟總線coap廣播數(shù)據(jù)報文格式如表3。

表3分布式軟總線Coap廣播數(shù)據(jù)報文格式

字段名長度含義

Ver2bit版本號，值為01

T2bit報文類型,值為01

TKL4bit標簽token的長度

Code8bit請求應答方式,0.02

MessageID2Byte報文序號

TKL4bit標簽token的長度

Token4Bytetoken值，由TKL決定

Options4Byte選項

0xFF1Byte分隔符

6

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表3（續(xù)）

字段名長度含義

傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容：{

deviceId:{UDID:設備UDID值}

devicename:設備名稱

type:設備類型

hicomversion:hm.1.0.0",

mode:發(fā)現(xiàn)模式

deviceHash:賬戶hash值

serviceData:{port:認證端口}

PayLaod/

extendServiceData:{sn:SN號,擴展服務數(shù)據(jù)，可

不填充}

wlanIp:廣播設備的ip地址

capabilityBitma:設備發(fā)布的能力值

bType:業(yè)務類型，可選

bData:業(yè)務數(shù)據(jù)，可選

coapUri:{coap:coap資源uri}

}

分布式軟總線coap響應數(shù)據(jù)報格式如表4。

表4分布式軟總線Coap響應數(shù)據(jù)報格式

字段名長度含義

Ver2bit版本號，值為01

T2bit報文類型,值為00

7

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表4（續(xù)）

字段名長度含義

TKL4bit標簽token的長度

Code8bit請求應答方式,0.02

MessageID2Byte報文序號

TKL4bit標簽token的長度

Token4Bytetoken值，由TKL決定

Options4Byte選項

0xFF1Byte分隔符

傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容：{

deviceId:{UDID:設備UDID值}

devicename:設備名稱

type:設備類型

hicomversion:hm.1.0.0",

mode:發(fā)現(xiàn)模式

deviceHash:賬戶hash值

serviceData:{port:認證端口}

PayLaod/

extendServiceData:{sn:SN號,擴展服

務數(shù)據(jù)，可不填充}

wlanIp:廣播設備的ip地址

capabilityBitma:設備發(fā)布的能力值

bType:業(yè)務類型，可選

bData:業(yè)務數(shù)據(jù)，可選

coapUri:{coap:coap資源uri}

}

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分布式軟總線藍牙廣播報文長度為29字節(jié)，具體內(nèi)容如表5。

表5分布式軟總線藍牙廣播報文

數(shù)據(jù)長度（字節(jié)）6112718

數(shù)據(jù)說明設備地址報文長度廠商自定數(shù)據(jù)廠商ID廠商數(shù)據(jù)設備SN號

分布式軟總線藍牙響應報文內(nèi)容如表6。

表6分布式軟總線藍牙響應報文

數(shù)據(jù)長度（字節(jié)）61N

數(shù)據(jù)說明設備地址報文長度設備名稱

7.3.1分布式軟總線組網(wǎng)認證

分布式軟總線組網(wǎng)認證是指智能化機電設備之間建立可信認證關(guān)系，設備之間資源可以進行安全共

享，并且設備之間所有通訊都將被加密。

分布式軟總線在智能化機電設備之間建立可信認證關(guān)系主要工作是根據(jù)特定算法生成對稱密鑰。推

薦使用PAKE協(xié)議和STS協(xié)議。

7.3.2分布式軟總線傳輸

分布式軟總線傳輸主要分為字節(jié)(Bytes)和消息(Message)兩種傳輸類型。

客戶端發(fā)送消息類型傳輸格式如表7。

表7客戶端發(fā)送消息傳輸內(nèi)容格式

字段名長度含義

type1字節(jié)

cipher1字節(jié)

ProxyMessgageHead8字節(jié)myId2字節(jié)

peerId2字節(jié)

reserved2字節(jié)

9

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表7（續(xù)）

字段名長度含義

json數(shù)據(jù)格式：

{

JSON_KEY_TYPE：APP_TYPE_NORMAL

JSON_KEY_IDENTITY：IDENTITY值

JSON_KEY_DEVICE_ID：deviceID

JSON_KEY_SRC_BUS_NAME:本端sessionNmae

JSON_KEY_DST_BUS_NAME:對端sessionName

JSON_KEY_UID:uid

payloadJSON_KEY_PID:pid

JSON_KEY_GROUP_ID:groupID

JSON_KEY_PKG_NAME:應用包名

JSON_KEY_SESSION_KEY：會話密鑰

JSON_KEY_ENCRYPT：加密標識

JSON_KEY_ALGORITHM：加密算法

JSON_KEY_CRC：CRC校驗

JSON_KEY_BUSINESS_TYPE：傳輸通道類型

}

客戶端響應內(nèi)容如表8。

表8客戶端響應消息傳輸內(nèi)容格式

字段名長度含義

type1字節(jié)

cipher1字節(jié)

ProxyMessgageHead8字節(jié)myId2字節(jié)

peerId2字節(jié)

reserved2字節(jié)

10

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表8（續(xù)）

字段名長度含義

json數(shù)據(jù)格式：

{JSON_KEY_IDENTITY：IDENTITY值

JSON_KEY_DEVICE_ID：deviceID

JSON_KEY_HAS_PRIORITY：bool值

JSON_KEY_UID:uid

payloadJSON_KEY_PID:pid

JSON_KEY_PKG_NAME:應用包名

JSON_KEY_ENCRYPT：加密標識

JSON_KEY_ALGORITHM：加密算法

JSON_KEY_CRC：CRC校驗

}

客戶端發(fā)送字節(jié)類型傳輸內(nèi)容格式如表9。

表9客戶端發(fā)送字節(jié)傳輸內(nèi)容格式

字段名長度含義

magicNumber4字節(jié)

module4字節(jié)

packetHead24字節(jié)seq8字節(jié)

flags4字節(jié)

dataLen4字節(jié)

11

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表9（續(xù)）

字段名長度含義

json格式數(shù)據(jù)：

{

CODE:1

API_VERSION:API_V2

BUS_NAME:會話名稱

GROUP_ID:groupID值

UID:uid

datadataLenPID:pid

SESSION_KEY:密鑰

PKG_NAME:應用包名

CLIENT_BUS_NAME:應用本地使用的會話名

AUTH_STATE:認證狀態(tài)

MSG_ROUTE_TYPE:連接類型

BUSSINESS_TYPE:傳輸通道類型

}

服務端握手響應內(nèi)容格式如表10。

表10服務端握手響應字節(jié)類型格式

字段名長度含義

magicNumber4字節(jié)

module4字節(jié)

packetHead24字節(jié)seq8字節(jié)

flags4字節(jié)

dataLen4字節(jié)

12

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表10（續(xù)）

字段名長度含義

json格式數(shù)據(jù)：

{

CODE:1

API_VERSION:API_V2

DEVICE_ID:設備Id

datadataLen

UID:uid

PID:pid

PKG_NAME:應用包名

AUTH_STATE:認證狀態(tài)

}

7.4數(shù)據(jù)通訊報文定義

智能機電設備應默認使用分布式軟總線的自發(fā)現(xiàn)，自組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸功能，以下內(nèi)容僅對智能機電

設備與其他智能機電南向接口所連接的機電設備的數(shù)據(jù)通訊進行定義說明。

數(shù)據(jù)幀格式如下：

a)功能碼占據(jù)2字節(jié)，用于定義其他智能機電設備的南向設備接口類型。

b)數(shù)據(jù)長度占據(jù)2字節(jié)，表示數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)長度。

c)數(shù)據(jù)區(qū)占據(jù)N字節(jié)，內(nèi)容為具體的通訊數(shù)據(jù)，大端模式。

其他智能機電所連接南向設備各接口對應的功能碼見表11。

表11接口對應功能碼

接口類型RS485DIDOAI

功能碼0x520x530x440x490x440x4F0x410x49

13

X

X

X

X

-

1

3

2

0

S

T

I

/

T

中國智能交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

標準

數(shù)字交通隧道機電設備互聯(lián)互通接口協(xié)議規(guī)范

T/ITS0231-XXXX

北京市海淀區(qū)西土城路8號（100088）

中國智能交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟印刷

網(wǎng)址：

2023年X月第一版2023年X月第一次印刷

14

ICS93.080.30

CCSR85

團體標準

T/ITS0231-XXXX

數(shù)字交通隧道機電設備互聯(lián)互通接口協(xié)議

規(guī)范

Intelligenttransportationsystemspecificationfortunnelelectromechanical

equipmenti