GB/T 40287-2021 电力物联网信息通信总体架构

　　ICS 29 . 240 CCS F 23

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40287—2021

　　电力物联网信息通信总体架构

　　General framew0rk 0f inf0rmati0n and c0mmunicati0n f0r

　　electric internet 0f things

　　2021-05-21 发布 2021-12-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 40287—2021

　　GB/T 40287—2021

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　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专利的责任 。

　　本文件由中国电力企业联合会提出 。

　　本文件由全国电力设备状态维修与在线监测标准化技术委员会(SAC/TC321)归口 。

　　本文件起草单位:国网信息通信产业集团有限公司 、中国电力科学研究院有限公司 、中国南方电网有限责任公司 、国家电力投资集团有限公司 、中国大唐集团有限公司 、中国电力技术市场协会 、全球能源互联网研究院有限公司 、北京邮电大学 、国网江苏省电力有限公司 、国网冀北电力有限公司 、国网浙江省电力有限公司 、国网宁夏电力有限公司 、中电飞华通信有限公司 、上海欣影电力科技有限公司 、中能瑞通(北京)科技有限公司 、南瑞集团有限公司 、国网辽宁省电力有限公司 、国网河北省电力有限公司信息通信分公司 。

　　本文件主要起草人:李温静 、刘柱 、王聪生 、陈宝仁 、王静 、王奔 、李祥珍 、欧清海 、吴立远 、张立中 、毕建刚 、韦磊 、吴双 、杨会峰 、李信 、谢可 、郭少勇 、胡紫巍 、汤亿则 、刘迪 、韩寅峰 、李威 、甄岩 、赵子龙 、徐婧 、梁云 、姜燕 、曾令康 、邱兰馨 、邵志鹏 、王鹏 、蒋承伶 、汤国龙 、王峰 、袁帅 、杨博 、孙晓艳 、尚芳剑 、魏勇 、丁慧霞 、丰 雷 、肖 剑 、陈 鹏 、张 冀 川 、黄 吕 超 、刘 玉 民 、郭 永 山 、宋 继 高 、王 炫 中 、王 艳 茹 、郑 英刚 、林亮成 。

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　　电力物联网信息通信总体架构

　　1 范围

　　本文件规定了电力物联网的概念模型 、参考体系架构 、通信参考体系架构及信息参考体系架构要求 。

　　本文件适用于电力物联网的信息通信系统的设计 、建设及集成应用 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文件的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中,注 日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注 日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 22239 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求

　　GB/T 22240 信息安全技术 网络安全等级保护定级指南

　　GB/T 30269 . 2—2013 信息技术 传感器网络 第 2 部分:术语

　　GB/T 32430 信息技术 SOA应用的服务分析与设计

　　GB/T 33474—2016 物联网 参考体系结构

　　GB/T 33745—2017 物联网 术语

　　GB/T 36572 电力监控系统网络安全防护导则

　　DL/T 860(所有部分) 电力 自动化通信网络和系统

　　DL/T 890(所有部分) 能量管理系统应用程序接口 (EMS-API)

　　DL/T 1080(所有部分) 电力企业应用集成 配电管理的系统接口

　　3 术语和定义

　　GB/T 30269 . 2—2013 、GB/T 33474—2016 、GB/T 33745—2017 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　物联网 internet of things;IoT

　　通过感知设备,按照约定协议,连接物 、人 、系统和信息资源,实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的服务系统 。

　　[来源: GB/T 33745—2017 , 2 . 1 . 1] 3.2

　　电力物联网 electric internet of things;eIoT

　　应用于电力领域的物联网 。

　　3.3

　　域 domain

　　具有特定目的的集合 。

　　[来源: GB/T 33745—2017 , 2 . 2 . 1]

　　GB/T 40287—2021

　　3.4

　　实体 entity

　　客观存在的具体或抽象的事物,具有某种特性可以加以区分 。

　　[来源: GB/T 33745—2017 , 2 . 1 . 2] 3.5

　　物联网参考体系架构 IoT reference architecture

　　对物联网系统的整体结构 、组成部分 、不同部分之间的关系描述 。

　　[来源: GB/T 33745—2017 , 2 . 2 . 5] 3.6

　　物联网通信参考体系架构 IoTcommunication reference architecture

　　从网络通信的角度描述物联网系统各域的实体及实体间关系的参考体系架构 。

　　[来源: GB/T 33745—2017 , 2 . 2 . 7] 3.7

　　物联网信息参考体系架构 IoTinformation reference architecture

　　从信息和信息交换的角度描述物联网系统各域的实体及实体间关系的参考体系架构 。 [来源: GB/T 33745—2017 , 2 . 2 . 8]

　　3.8

　　感知数据 sensing data

　　通过数据采集获取的原始数据或在此基础上进行加工处理的表征对象信息的数据统称 。

　　[来源: GB/T 33474—2016 , 3 . 11] 3.9

　　控制数据 control data

　　作用于对象的执行控制操作的数据 。

　　[来源: GB/T 33474—2016 , 3 . 12]

　　3 . 10

　　感知对象 sensing object

　　物联网用户期望获取信息的对象 。

　　[来源: GB/T 33474—2016 , 3 . 13]

　　3 . 1 1

　　控制对象 control object

　　物联网用户期望执行操控的对象 。

　　[来源: GB/T 33474—2016 , 3 . 14]

　　3 . 12

　　传感器网络结点 sensor network node

　　传感器网络中各种功能单元的统称 。

　　[来源: GB/T 30269 . 2—2013 , 2 . 1 . 4]

　　3 . 13

　　数据通信类接口 data communication interface

　　通过无线或有线通信链路实现设备之间信息交互的接口 。

　　注 : 如串口 、USB接口 、以太网接口等 。

　　[来源: GB/T 33474—2016 , 3 . 7]

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　　3 . 14

　　非数据通信类接口 non-data communication interface

　　通过获取对象的物理 、化学 、生物等属性,实现设备与对象之间绑定的接口 。

　　注 : 如物理 、化学 、生物类作用关系 、标签附着绑定关系 、空间位置绑定关系等 。

　　[来源: GB/T 33474—2016 , 3 . 8]

　　3 . 15

　　物联网网关 IoT gateway

　　支持感知控制系统与其他系统互联,并实现感知控制域本地管理的实体 。具备网络接入 、协议转换 、地址映射 、数据处理 、信息关联 、安全防护 、设备管理等功能,且功能可配置 。

　　3 . 16

　　物联网模型 model of IoT

　　从属性 、服务和事件三方面,对控制对象或感知对象的特征信息 、服务能力进行描述的数据模型 。

　　4 符号和缩略语

　　下列符号和缩略语适用于本文件 。

　　ASON 自动交换光网络(Automatically Switched Optical NetworK)

　　CIF 通信架构接 口 (Communication architecture InterFace)

　　CIM 公共信息模型(Common Information Model)

　　EPON 以太网无源光网络(Ethernet Passive Optical NetworK)

　　GPS 全球定位系统(Global Positioning System)

　　IF 接 口 (InterFace)

　　IIF 信息架构接 口 (Information architecture InterFace)

　　IP 互联网协议(Internet Protocol)

　　IPS 入侵防御系统(Intrusion Prevention System)

　　LoRa 长距离无线(Long Range wireless)

　　NB-IoT 窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)

　　OTN 光传送网络(Optical Transmission NetworK)

　　PTN 分组传输网络(PacKet Transmission NetworK)

　　RFID 射频识别(Radio Frequency Identification)

　　SCL 变电站配置描述语言(Substation Configuration description Language)

　　SDH 同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy)

　　WAF 全球广域网应用防火墙(Web Application Firewall)

　　WDM 波分复用系统(Wavelength Division Multiplexing)

　　2G 第二代移动通信技术(the 2 nd Generation mobile communication technology)

　　3G 第三代移动通信技术(the 3 rd Generation mobile communication technology)

　　4G 第四代移动通信技术(the 4 th Generation mobile communication technology)

　　5G 第五代移动通信技术(the 5 th Generation mobile communication technology)

　　6LoWPAN 基于 IPv6 的低功耗无线个域网(IPv6 over Low power Wireless Personal Area NetworK)

　　5 电力物联网概念模型

　　电力物联网概念模型由物理实体域 、感知控制域 、服务提供域 、用户域 、运维管控域和资源交换域组

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　　成,概念模型 、域的描述及关联关系遵循 GB/T 33474—2016 第 6 章的要求 。

　　6 电力物联网参考体系架构

　　6 . 1 概述

　　电力物联网参考体系架构见图 1 。

　　图 1 电力物联网参考体系架构

　　6 . 2 实体

　　电力物联网参考体系架构中各个域包含的实体描述见表 1 。

　　GB/T 40287—2021

　　表 1 电力物联网参考体系架构中的实体描述

　　GB/T 40287—2021

　　表 1 电力物联网参考体系架构中的实体描述 (续)

　　GB/T 40287—2021

　　表 1 电力物联网参考体系架构中的实体描述 (续)

　　6 . 3 接口

　　电力物联网参考体系架构接口描述见表 2 。

　　表 2 电力物联网参考体系架构接口

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　　表 2 电力物联网参考体系架构接口 (续)

　　GB/T 40287—2021

　　表 2 电力物联网参考体系架构接口 (续)

　　GB/T 40287—2021

　　表 2 电力物联网参考体系架构接口 (续)

　　6 . 4 安全部署参考结构

　　6 . 4 . 1 总体要求

　　遵循 GB/T 36572 、GB/T 22239 、GB/T 22240 的要求,安全划分为生产控制大区 、管理信息大区和互联网大区 。 电力物联网安全部署参考结构见附录 B。

　　6 . 4 . 2 隔离要求

　　安全区域之间及与互联网的隔离要求如下:

　　a) 生产控制大区与管理信息大区通过电力专用横向单向安全隔离装置进行物理隔离 ;

　　b) 管理信息大区与互联网大区通过信息网络安全隔离装置进行逻辑强隔离 ;

　　c) 互联网大区与互联网通过防火墙 、IPS、WAF等常用安全防护设备进行逻辑隔离 ;

　　d) 管理信息大区可按需建立物联网控制域,物联网控制域与管理信息大区其他系统间应通过专用安全设备进行隔离 。

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　　7 电力物联网通信参考体系架构

　　7 . 1 概述

　　电力物联网通信参考体系架构见图 2 。 通过电力专用网络或公用网络进行域内及域间的网络连接,包括本地网络 、接入网络 、承载网络 、用户网络 。不同网络采用不同通信技术方式,技术框架见图 3 ,网络满足以下要求:

　　a) 本地网络存在于感知控制域,主要实现感知对象及控制对象接入 。 由于感知及控制对象实体功耗较低,邻近网络用于本地通信或者有限范围内通信,可采用微功率无线 、电力线载波 、NB- IOT、LORa 、串 口(RS485/RS232) 、可信 WLAN、6LOWPAN、蓝牙等 IP或非 IP的通信方式 。

　　b) 接入网络用于进行感知控制域与服务提供域 、资源交换域 、运维管控域的广域网络连接 。 接入网络通常通过物联网网关进行网络连接,但当感知控制系统实体通信能力更强或接入条件有限时,可直接接入网络 。可采用光纤通信 、无线通信 、卫星通信等 IP通信方式,其中光纤通信技术主要包括专用及公用的以太网无源光网络 、工业以太网及工业总线等,无线公用网络技术包括 2G、3G、4G、5G等通信技术,无线专用网络技术主要包括 230MHz 离散多载波电力无线通信 、1800MHz 电力无线通信技术,卫星通信主要包括北斗短报文通信 、天通卫星通信等 。

　　c) 业务承载网络连接服务提供域 、资源交换域及运维管控域的应用和服务,通常采用电力专用网络或互联网等 IP通信方式,业务承载网络包括传输网 、业务网及支撑网技术 。传输网包括光通信系统 、微波通信系统 、卫星通信系统 、载波通信系统等 , 其中光通信系统采用 SDH、OTN、 PTN、WDM、ASON技术;业务网包括综合数据网 、调度数据网 、行政交换 、调度交换 、视频会议等业务;支撑网包括网管系统 、同步网系统及通信应急系统 。

　　d) 用户网络连接用户域与服务提供域 、运维管控域 。也可以通过资源交换域连接对等的外部物联网或非物联网,通常采用公用网络方式 。

　　图 2 电力物联网通信参考体系架构

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　　图 3 电力物联网通信技术框架

　　7 . 2 实体描述

　　电力物联网通信参考体系架构的实体描述见表 3 。

　　表 3 电力物联网通信参考体系架构中的实体描述

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　　表 3 电力物联网通信参考体系架构中的实体描述 (续)

　　7 . 3 接口

　　电力物联网通信参考体系架构接口见表 4 。

　　表 4 电力物联网通信参考体系架构接口描述

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　　表 4 电力物联网通信参考体系架构接口描述 (续)

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　　表 4 电力物联网通信参考体系架构接口描述 (续)

　　8 电力物联网信息参考体系架构

　　8 . 1 概述

　　电力物联网信息参考体系架构见图 4 。

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　　图 4 电力物联网信息参考体系架构

　　8 . 2 实体描述

　　电力物联网信息参考体系架构实体描述见表 5 。

　　表 5 电力物联网信息参考体系架构中的实体描述

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　　表 5 电力物联网信息参考体系架构中的实体描述 (续)

　　8 . 3 接口

　　电力物联网信息参考体系架构接口描述见表 6 。

　　表 6 电力物联网信息参考体系架构接口

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　　表 6 电力物联网信息参考体系架构接口 (续)

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　　表 6 电力物联网信息参考体系架构接口 (续)

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　　附 录 A (资料性)

　　电力物理实体

　　电力物理实体见表 A. 1 ,包括但不限于表中所列设备 。

　　表 A. 1 电力物理实体

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　电力物联网安全部署参考模型

　　电力物联网安全部署参考模型见图 B. 1 。

　　图 B. 1 电力物联网安全部署参考结构