【YD通讯标准】 移动通信网服务智能环境预警系统技术要求

中国通信标准化协会标准
YDB132—2013
移动通信网服务智能环境预警
系统技术要求
Technical requirement of intelligent environmental protection information service formobile communication network2013-12-11印发
中国通信标准化协会bzxz.net
1范围
规范性引用文件
缩略语..
术语和定义
智能环境预警应用描述
应用定义
应用特征
5.3智能环境预警应用的范围
5.3.1适用的环境要素
5.3.2适用的监测对象
5.3.3适用的区域
5.4智能环境预警用户类别
5.5智能环境预警的应用类型
大气环境质量预警
5.5.2水环境质量预警
土壤/沉积物环境质量预警
5.5.4区域生态环境质量预警
6智能环境预警应用框架，
6.1系统架构
6.2业务逻辑架构
6.2.1业务应用模块
6.2.2运营管理模块
6.2.3环境感知设备接入控制网关6.2.4环境感知仪器及网络系统：7对感知延伸层的要求，
7.1对感知延伸层的总体要求
7.2对感知延伸层的技术要求，
7.3对环境感知网关管理要求.
7.4对环境感知网络管理要求
7.5对环境感知设备管理要求
8对网络层的要求
8.1对网络层的总体要求
8.2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
9.2对业务支撑的技术要求
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10安全要求
10.1网络安全，
10.2用户隐私安全，
10.3业务安全，
11QoS要求...
11.1Qos控制要求
11.2QoS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应用场景参考文献。
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本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。YDB132—2013
为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，由中国通信标准化协会组织制定“中国通信标准化协会标准”，推荐有关方面参考采用。有关对本实施规范的建议和意见，向中国通信标准化协会反映。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。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：陈志刚、谢美、刘越。III
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1范围
移动通信网服务智能环境预警系统技术要求YDB132—2013
本标准规定了基于公众移动通信网络的智能环境信息预警的业务定义，应用框架和泛在网要求。业务定义包括泛在智能环境预警业务概述、业务特征，业务范围、业务分类以及业务描述和应用场景描述等方面；应用框架包括组网架构和应用架构；泛在网要求包括对感知延伸层、网络层、业务支撑、安全和QoS等方面的要求。
本标准适用于基于公众移动通信网络的智能环境预警业务。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YD/T 2399-2012
3缩略语
M2M应用通信协议技术要求
下列缩略语适用于本文件。
TD-SCDMA
时分同步码分多址接入系统
，术语和定义
通用即插即用
通用资源标识
宽带码分多址接入系统
无线局域网
网站服务
个人数字终端，
无线应用协议
光纤传输
第三代移动通信技术
非对称数字用户线
下列术语和定文适用于本文件。4.1
泛在网ubiquitous network
TimeDivision-Synchronous
CodeDivision
Multiple Access
Universal Plug and Play
Universal Resource IdentifierWidebandCodeDivisionMultipleAccessWireless Local Area Network
Website
Personal Digital Assistant
Wireless ApplicationProtocolFiber Transmit To X
Third Generation
AsymmetricDigitalSubscriberLineHiiKAoNiKAca
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基于个人和社会的需求，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、信息传递、信息存储、信息处理，具有环境感知、内容感知能力和智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用的网络。
区域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部分。4.3
专家系统expertsystem
根据人们在某一领域内的知识、经验和技术而建立的解决问题和做决策的计算机软件系统，它能对复杂问题给出专家水平的结果。智能环境预警应用描述
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泛在网，为环境部门和社会公众提供的信息预警、监控的信息服务。5.2应用特征
智能环境预警应用的特征有：
a）具备空气、水、土壤等环境保护对象的环境信息预警：b）具备无机污染物、有机污染物、有害微生物、核辐射、噪声等污染物和地质灾害等灾害信息的预警：
为用户开发提供开放的环境信息接口；c）
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。d)
5.3智能环境预警应用的范围
5.3.1适用的环境要素
智能环境预警应用适用的环境要素有：a）大气：室内空气、室外空气、废气；b）水体：湖泊、河流、海洋等地表水、地下水、废水：c）土壤/沉积物：土地、各水体底部的沉积物。5.3.2适用的监测对象
智能环境预警应用适用的监测对象有：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、a
甲苯、甲醛等挥发性有机污染物，农药，石油烃类化合物等；无机污染物：铅、汞、镉等重金属，氮、磷等营养元素，NO2一、CN一、F一等无机阴离子等；b)
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；
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f）噪声及振动。
5.3.3适用的区域
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智能环境预警监测的区域包括生活居住区、工业生产区、农业种植区、水产养殖区、交通运输干线两侧、自然保护区、垃圾填理场/楚烧厂、污染源排放口、港口、入海口等。5.4智能环境预警用户类别
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查询、环境预警通知等服务；行业用户包括政府职能机构及监管部门，重点污染排放企业和其他用户，如科研院校等，智能环境预警平台为他们提供信息手工录入、信息读取、预警阈值修改、专家系统升级、信息存储和发送等服务。
5.5智能环境预警的应用类型
智能环境预警应用的类型主要包括大气环境质量预警、水环境质量预警、土壤/沉积物环境质量预警和区域生态环境质量预警四类，预警阈值根据国家环保部发布的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。
5.5.1大气环境质量预警
5.5.1.1空气质量预警
监测装置对周边大气进行定时或连续监测，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域值（参见参考文献1一[3），当某个监测参数值达到国家环保部规定的预警阈值时，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，平台对数据进行统计和分析，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。
5.5.1.2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。当某个参数值达到国家环保部规定的预警阅值时（参见参考文献［4]至[27]），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。
5.5.2水环境质量预警
5.5.2.1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国家环保部规定的预警阈值时（参见参考文献[28]-[32]），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。5.5.2.2废水排放预警
废水排放预警是在废水排放口定点安置监测系统，对水质参数进行实时监控。当某个监测数值达到环保部规定的预警阈值时（参见参考文献[33]-[81]），环境质量预警平台提供告警信息给行业用户，3
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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的风险评估，同时加强运行管理的能力，并设计水污染控制管理机制。5.5.3土壤/沉积物环境质量预警土壤/沉积物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国家环保部规定的预警阈值（参见参考文献[82]-[86]），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。5.5.4区域生态环境质量预警
区域生态环境质量预警包含了大气、水和土壤/沉积物环境质量预警的功能，另外还具有核辐射电磁辐射、噪声，振动等预警功能。用户在不同区域定点安置监测系统，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国家环保部规定的预警阈值时（参见参考文献[1]-[163]），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。6智能环境预警应用框架
6.1系统架构
智能环境
预警应用
泛在网网
智能环境预警C
感知延伸层
环境信息查询
用户管理
核心网
接入网
环境感知网关
Zigbee
环境信息预警
设备管理
Ethermet
土壤/沉积物监测
环境信息预警门户
感知网络管理
核心网
2G/3G/LTE
环境感知网关
ModBus/RS-232
生态监测
环境信息预警分析
开放数据接口管理
环境感知网关
ModBus/RS-232
空气监测
智能环境预警系统架构图
运营支撑管理
环境感知网关
ModBus/RS-232
水质监测
智能环境预警组网采用分层的通信系统架构如图1所示，包括智能化感知延伸层、网络层、智能环境感知预警应用层三层，在不同的层次上支持不同的通信协议。4
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智能环境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或者网络以及环境感知网关设备组成，支持包括ModBus、Lonworks、RS-232/485等通信协议在内的多种感知延伸设备和网络的接入。智能环境感知延伸层的网络或者环境感知分析设备通过泛在网网络接入，支持多种接入技术，包括有线方式的Ethernet、ADSL、FTTx等，以及无线方式的WLAN、2G、3G、LTE等，实现远程的数据传输。智能环境感知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、接入管理、安全、认证、授权、计费等功能；应用服务功能包括为用户提供环境信息查询、预警、分析等功能。智能环境预警业务的用户可以通过多种终端，例如智能手机、PC机、PDA、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。6.2业务逻辑架构
业务逻辑架构的示意图如图2所示。用户
区域环境综合
预警系统
空气环境
预警系统
公众环境综合
预警门户
水环境预
警系统
环境感知网关
水环境传感网
水质监测
生态环境
预警系统
环境感知网关
气环境传感网
空气监测
开发者
运营管理子系统
环境行业信息
中心系统
环境感知网关
生态环境传感网，
生态监测
应用开放系统
环境感知网关
生壤/沉积物传感网
土壤/沉积物监测
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个模块组成，包括智能环境预警应用模块、智能环境预警应用网关模块和智能环境预警感知延伸网络模块。智能环境预警应用环境感知延伸网络与智能环境预警应用感知网关之间，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，以尽可能大范围的适配现有环境传感。智能环境预警应用环境感知传感网包括对水环境、空气环境、生态环境以及土壤/沉积物环境的感知仪器及其组成的环境感知网络，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。智能环境预警应用环境接入网关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。5
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智能环境预警应用环境接入网关与应用层的通信协议，采用统一的通信协议和数据接口（见YD/T2399-2012），与应用层进行通信，以适应系统变化和扩展的要求。智能环境预警应用模块包括业务子系统和管理子系统。业务子系统提供综合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、生态环境预警以及土壤/沉积物环境预警；业务子系统接受管理子系统的业务管理和用户管理。管理子系统包括运营管理和环境信息中心以及环境应用开放子系统，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，可以获得更准确的结论，同时减少了需要传输的数据量，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应用服务子系统提供的各种智能环境预警业务。业务管理子系统对网关，应用服务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。6.2.1业务应用模块
业务模块包括水环境预警、空气环境预警、生态环境预警、土壤/沉积物环境预警四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。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。发布的方式可以支持网站、短信彩信等多种渠道和形式，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、生态环境预警、土壤/沉积物环境预警四大应用子系统是专业的环境预警系统，可以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：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、生态环境预警、土壤/沉积物环境预警四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，进行的数据展现的集成系统。6.2.2运营管理模块
运营管理模块包括运营管理平台、环境信息中心、应用开放系统三部分。运营管理平台主要包括环境感知接入网关的管理、QoS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、应用接入及鉴权等。6.2.3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，应符合YD/T2399-2012，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，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。
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环境感知设备接入控制网关与应用层的通信应符合YD/T2399-2012：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需要符合《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》的技术要求（参见参考文献[164]）。
6.2.4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，生态污染采集分析仪器及传感网络、土壤沉积物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，可以组成BACnet、Lonworks、UPnP、IEEE802.15.4、ZigBee、蓝牙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
智能环境预警应用对感知延伸层的总体要求有以下几个方面。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入或旧设备离开等情况发生，从而使网络结构发生变化。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。
可靠性。监测数据是智能环境预警系统有效应用的基础，因此要求数据获取的可靠性、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。可靠性可以通过数据采集与数据融合的算法、网络协议等技术手段以及相应的制度规范来保证。容错能力可以通过对智能环境预警网关提供必要的亢余备份手段来提高。
安全性。感知延伸层设备能够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能传递至特定系统的目标设施，但对于特殊设备，是否允许远程监控必须有条件限制。
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，因而要求感知延伸层支持多种组网技术，支持混合组网。一致性。鉴于智能环境预警需要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。7.2对感知延伸层的技术要求
智能环境预警应用对感知延伸层的具体技术要求有以下几个方面。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。每个传感器都要求有唯一的地址标识，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以通过网络寻址到特定的智能环境预警的终端设备。接口要求。智能环境预警的传感器等终端设备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。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讯接口应满足选定的传输网络要求。
延迟要求。为保障传输数据的完整性并降低能耗，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。
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容错能力。要求在传感器等终端设备出现故障或断电时，感知延伸网络节点具有预警功能，从而保证单次监测数据的完整性。
支持大范围部署。感知延伸层设备组成的网络需要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
环境感知网关要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数据采集分析设备组成的环境传感网，各种设备之间可以通过现场总线、WLAN、蓝牙、Zigbee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数据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
智能环境预警应用对网络层的总体要求有：操作维护性：泛在网网络层作为智能环境预警业务数据承载管道，便于智能环境预警业务运营a)
管理系统对其进行维护和管理：可扩展性：网络可平滑升级改造，满足智能环境预警业务演进对于承载网络的需求：b)
c）安全性：实现网络层面的安全保证；d）可靠性：提供网络接入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
智能环境预警应用对网络层的具体技术要求有以下几方面。网络接入的技术要求。支持各种有线接入，无线接入的环境感知网关的介入。设备寻址的技术要求。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。网络资源配置的技术要求。能够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。业务感知能力。可选的支持业务感知能力，网络边缘的接入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。统一信令控制。在业务会话通道建立和拆除过程中，提供统一的信令控制能力。8
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