GB/T 33776.602-2017 林业物联网 第602部分：传感器数据接口规范

　　ICS 65 . 020 . 0 1 B 65

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33776 . 602—2017

　　林业物联网

　　第 602 部分：传感器数据接口规范

　　Forestryinternetofthings—part602：Interfacespecificationofsensordata

　　2017-07-31 发布 2018-02-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　前 言

　　GB/T 33776《林业物联网》标准分为以下几部分：

　　— 第 1 部分：体系结构;

　　— 第 2 部分：术语;

　　— 第 301 部分：标识对象分类规范;

　　— 第 302 部分：标识分配规范;

　　— 第 303 部分：标识解析规范;

　　— 第 304 部分：标识解析系统建设规范;

　　— 第 305 部分：标识注册与数据管理规范;

　　— 第 4 部分：手持式智能终端通用规范;

　　— 第 5 部分：车载终端通用规范;

　　— 第 601 部分：传感器通用规范;

　　— 第 602 部分：传感器数据接口规范;

　　— 第 603 部分：无线传感器网络组网设备通用规范;

　　— 第 604 部分：面向视频的无线传感器网络媒体访问控制和物理层规范;

　　— 第 605 部分：面向视频的无线传感器网络通用技术要求。

　　本部分为 GB/T 33776 的第 602 部分。

　　本部分按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　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这些专利的责任。

　　本部分由国家林业局提出并归口 。

　　本部分主要起草单位：国家林业局信息中心、中国电子技术标准化研究院、同方计算机有限公司、中国科学院合肥物质科学研究院、合肥工业大学、神州数码网络(北京)有限公司、深圳市海思半导体有限公司、重庆大学、安徽朗坤物联网有限公司。

　　本部分主要起草人：李世东、温战强、顾红波、卓兰、徐全平、吴仲城、陈强、李云飞、王琦、陈金都、刘培、范绪波、白莹。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　林业物联网

　　第 602 部分：传感器数据接口规范

　　1 范围

　　GB/T 33776 的本部分规定了林业物联网传感器和传感器结点的编码格式以及两者之间接口的交互协议。

　　本部分适用于林业物联网传感器和传感器结点的设计、开发和生产。

　　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。

　　GB/T 1988—1998 信息技术 信息交换用七位编码字符集

　　GB 3100—1993 国际单位制及其应用

　　GB 11714—1997 全国组织机构代码编制规则

　　IEEE 754 二进制浮点数算术(From Wikipedia, the free encyclopedia)

　　NIST 1297—1994 评估和表达的 NIST测量结果的不确定度指南(Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Results)

　　3 数据类型

　　3 . 1 数值

　　数值类型包括整型、浮点型、字符型等，具体说明见表 1 。

　　表 1 数值类型说明

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　3 . 2 文本

　　文本格式包括 txt、doc、docx、xml、xls、xlsx、pdf等。

　　3 . 3 图片

　　图片格式包括jpg、jpeg、bmp、png、gif、tiff、geotiff等。

　　3 . 4 视频

　　视频格式包括 rm、rmvb、mpg、mpeg、3gp、mov、mp4、m4v、avi、dat、flv、mkv、vob 等。

　　3 . 5 音频

　　音频格式包括 mp3、wav、wma、midi等。

　　4 传感器编码格式

　　4 . 1 概述

　　传感器编码包括传感器类型编码、身份标识符编码、被测物理量数目编码、被测物理量编码、校准信息编码、扩展信息编码及图片和音视频编码等。 其中，被测物理量编码包括单位编码、量程编码、映射方式编码、特性参数编码，其出现次数与被测物理量数目相对应。 传感器编码格式见附录 A 中的图 A. 2 。

　　4 . 2 传感器类型编码

　　按照输出信号的不同，将传感器划分为模拟式传感器和数字式传感器。 传感器类型编码结构见表 2 。

　　表 2 传感器类型编码结构

　　4 . 3 身份标识符编码

　　4 . 3 . 1 编码结构

　　身份标识符由版本号编码、生产厂商编码、类型码和序列号构成，总长度为 32 个 8 位位组。 身份标识符编码结构见表 3 。

　　表 3 身份标识符编码结构

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　4 . 3 . 2 版本号

　　长度为 8 位 位 组，对 应 的 二 进 制 编 码 为“0000 0001”, 其 余 二 进 制 编 码 范 围 为“0000 0002 ”~ “1111 1111”, 供版本号的未来扩展。

　　4 . 3 . 3 生产厂商

　　长度为 64 位位组，是生产厂商的国内唯一编号，应向国家有关主管部门申请获取。

　　4 . 3 . 4 类型码

　　长度为 56 位位组，是生产厂商自行为本厂每个传感器产品类型分配的唯一编号。

　　4 . 3 . 5 序列号

　　长度为 128 位位组，是生产厂商自行为本厂每个传感器产品分配的唯一编号。

　　4 . 4 被测物理量数目编码

　　传感器所检测物理量的数目最多不超过 4 个 。被测物理量数目编码结构见表 4 。

　　表 4 被测物理量数目编码结构

　　4 . 5 被测物理量编码

　　4 . 5 . 1 单位编码

　　单位采用 GB 3100—1993 的规定。

　　单位编码结构采用 3 个八位位组，具体见表 5 。第一个八位位组为领域编码，第二个八位位组为各领域内具体物理量的编码，第三个八位位组为各物理量的单位编码。 具体的单位编码表见附录 B。

　　表 5 单位编码结构

　　4 . 5 . 2 量程编码

　　量程采用 GB 3100—1993 的规定。

　　量程编码以上限值、下限值的形式来表示。 上限值、下限值均按照 IEEE 754,以 4 个八位位组的浮点数来表示。 如果传感器测量的物理量无法或者不宜采用范围的形式来表述，则设定其范围的最大值、最小值为 0 。量程编码结构见表 6 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 6 量程编码结构

　　4 . 5 . 3 映射方式编码

　　4 . 5 . 3 . 1 编码结构

　　映射方式编码给出了传感器测量物理量与输出电气信号量之间的映射关系，其编码结构见表 7 。

　　表 7 映射方式编码结构

　　4 . 5 . 3 . 2 线性关系编码

　　当传感器测量物理量与输出电气信号量之间为线性关系时，线性关系方程见式(1) 。

　　y=k ·x+b …………………………( 1 )

　　式中：

　　k、b —方程系数。

　　线性关系编码结构见表 8 。

　　表 8 线性关系编码结构

　　4 . 5 . 3 . 3 二次函数关系编码

　　当传感器测量物理量与输出电气信号量之间为二次函数关系时，二次函数关系方程见式(2) 。

　　y=A ·x2 + Bx+c ……………………( 2 )

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　式中：

　　A、B、c—方程系数。

　　二次函数关系编码结构见表 9 。

　　表 9 二次函数关系编码结构

　　4 . 5 . 3 . 4 指数关系编码

　　当传感器测量物理量与输出电气信号量之间为指数关系时，指数关系方程见式(3) 。

　　y=M ·Ar+N …………………………( 3 )

　　式中：

　　M、A、N— 方程系数。

　　指数关系编码结构见表 10 。

　　表 10 指数关系编码结构

　　4 . 5 . 3 . 5 对数关系编码

　　当传感器测量物理量与输出电气信号量之间为对数关系时，对数关系方程见式(4) 。

　　y=M · logAr+N …………………………( 4 )

　　式中：

　　M、A、N— 方程系数。

　　对数关系编码结构见表 11 。

　　表 1 1 对数关系编码结构

　　4 . 5 . 3 . 6 三角函数关系编码

　　当传感器测量物理量与输出电气信号量之间为三角函数关系时，其编码结构见表 12 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 12 三角函数关系编码结构

　　4 . 5 . 3 . 7 热电偶编码

　　当传感器为热电偶类型时，其编码结构见表 13 。

　　表 13 热电偶编码结构

　　4 . 5 . 3 . 8 热敏电阻编码

　　当传感器类型为热敏电阻类型时，测量的温度值与输出的电阻值之间的映射关系 由 Steinhart- Hart方程给出，方程见式(5) 。

　　1/T=A+B · ln(R)+C · ln(R)3 …………………………( 5 )

　　式中：

　　T —温度值，单位为摄氏度(℃) ;

　　R — 电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　A、B、C— 方程系数。

　　热敏电阻类型编码结构见表 14 。

　　表 14 热敏电阻类型编码结构

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　4 . 5 . 3 . 9 热电阻编码

　　当传感器类型为热电阻(RTD)类型时，测量的温度值与输出的电阻值之间的映射关系由 Callendar Van-Dusen方程给出。

　　式中：

　　Rt — 电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　R0 —RTD在温度 0 ℃时的电阻值;

　　t —温度值，单位为摄氏度(℃) ;

　　A、B、C — 方程系数。

　　热电阻编码结构见表 15 。

　　表 15 热电阻编码结构

　　4 . 5 . 3 . 10 脉冲型编码

　　当传感器为脉冲型类型时，其编码结构见表 16 。

　　表 16 脉冲型编码结构

　　4 . 5 . 3 . 1 1 开关量型编码

　　当传感器为开关量型类型时，其编码结构见表 17 。

　　表 17 开关量型编码结构

　　4 . 5 . 4 特性参数编码

　　当特性参数缺省值为 0 时，其编码结构见表 18 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 18 特性参数编码结构

　　4 . 6 校准信息编码

　　4 . 6 . 1 校准 日期编码

　　说明最近校准的时间 日期。 以 1970 年 1 月 1 日为起点，以文本型形式描述至校准日期。 校准日期编码结构见表 19 。

　　表 19 校准 日期编码结构

　　4 . 6 . 2 校准周期编码

　　说明校准的周期。 校准周期编码结构见表 20 。

　　表 20 校准周期编码结构

　　4 . 6 . 3 校准机构编码

　　说明实施校准行为的机构。 校准机构代码编制规则见 GB 11714—1997,编码结构见表 21 。

　　表 2 1 校准机构编码结构

　　4 . 6 . 4 校准参考温度编码

　　传感器标定校准的环境温度以摄氏度(℃)为单位。 校准参考温度编码结构见表 22 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 22 校准参考温度编码结构

　　4 . 6 . 5 校准参考湿度编码

　　校准参考湿度是指传感器标定校准的环境相对湿度。 校准参考湿度编码结构见表 23 。

　　表 23 校准参考湿度编码结构

　　4 . 7 扩展信息编码

　　鉴于传感器类型多样，故为厂家及用户预留了 64 字节八位位组的 自定义空间，用户及厂商可以 自定义相关信息。 第一个八位位组表示扩展信息的总长度，其他八位位组表示扩展信息的内容，编码格式符合 GB/T 1988—1998 的要求。 扩展信息编码结构见表 24 。

　　表 24 扩展信息编码结构

　　4 . 8 图片和音视频编码

　　图片、音视频传感器的编码格式中，第一个八位位组表示自定义信息的总长度，其他八位位组表示自定义信息的内容。 图片和音视频编码结构见表 25 。

　　表 25 图片和音视频编码结构

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 25(续)

　　5 传感器结点编码格式

　　5 . 1 概述

　　本章规定了传感器结点的总体参数、通道组参数、通道参数、通信接口参数和扩展信息参数。 通道参数可分为电压型、电流型、电阻型、频率型、脉冲型、开关量型、数字通信型 7 种类型。 传感器结点数据描述框架如图 1 所示，传感器结点编码格式见附录 A 中的图 A. 3 。

　　图 1 传感器结点数据描述框架

　　5 . 2 总体参数

　　总体参数是从整体上描述传感器结点的基本特性或固有属性的参数。 总体参数编码结构见表 26 。

　　表 26 总体参数编码结构

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　5 . 3 通道组参数

　　同一个 ADC往往引出多个通道，因此这些通道会具有一些共同的特性参数。 共用同一个 ADC 通道的为一个通道组，通道组参数描述这些通道的共同属性。 传感器结点的通道组参数不能超过 4 组 。通道组参数编码结构见表 27 。

　　表 27 通道组参数编码结构

　　5 . 4 通道参数

　　5 . 4 . 1 通道类型

　　传感器结点通道分为 7 个类型，不同类型通道信息主要从通道相关数据(通道类型、物理单位、量程上下限等)、数据转换相关数据(数据类型、数据长度等)、时间相关信息(通信更新时间、读建立时间、写建立时间、采样周期等)、属性(采样模式等)等几个方面描述。 通道类型编码结构见表 28 。

　　表 28 通道类型编码结构

　　5 . 4 . 2 电压型通道

　　电压型通道参数编码结构见表 29 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 29 电压型通道参数编码结构

　　5 . 4 . 3 电流型通道

　　电流型通道参数编码结构见表 30 。

　　表 30 电流型通道参数编码结构

　　5 . 4 . 4 电阻型通道

　　电阻型通道参数编码结构见表 31 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 3 1 电阻型通道参数编码结构

　　5 . 4 . 5 频率型通道

　　频率型通道参数编码结构见表 32 。

　　表 32 频率型通道参数编码结构

　　5 . 4 . 6 脉冲型通道

　　脉冲型通道参数编码结构见表 33 。

　　表 33 脉冲型通道参数编码结构

　　5 . 4 . 7 开关量型通道

　　开关量型通道参数编码结构见表 34 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 34 开关量型通道参数编码结构

　　5 . 4 . 8 数字通信型通道

　　数字通信型通道参数编码结构见表 35 。

　　表 35 数字通信型通道参数编码结构

　　5 . 5 通信接口参数

　　通信接口描述了结点与上位机或者上层网络的通信方式，如通信波特率、频率、加密方式等。 通信接口参数编码结构见表 36 。

　　表 36 通信接口参数编码结构

　　5 . 6 扩展信息参数

　　扩展信息参数包括用户 自定义信息参数和厂商自定义信息参数。 为厂商及用户预留了 255 八位位组的自定义空间，第一个八位位组表示自定义信息的总长度，其他八位位组表示 自定义信息的内容，编码格式符合 GB/T 1988—1998 的要求。 扩展信息参数编码结构见表 37 。

　　表 37 扩展信息参数编码结构

　　6 传感器与传感器结点间接口的交互协议

　　6 . 1 概述

　　本章规定了传感器与传感器结点间接口的交互协议，适用于传感器结点对传感器的传感数据、传感

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　器自身信息和状态等内容进行访问和配置。 上层应用(网络)与传感结点之间的数据交互协议见传感器网络相关标准。

　　6 . 2 报文格式

　　6 . 2 . 1 报文格式结构

　　上层应用(网络)与传感结点之间的数据通信报文格式结构图见图 2 。

　　图 2 报文格式结构图

　　关于上述报文格式各个字段的说明见表 38 。

　　表 38 报文格式说明

　　传感器与传感器结点间接口的命令报文中[命令字]的编码见表 39,其参数编码见附录 D。

　　表 39 传感器与传感器结点间协议[命令字]编码表

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　6.2.2 编码：0XD3(CMD_WRPROF)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 3 。

　　图 3 0XD3(CMD_WRPROF)报文格式

　　其中，[数据描述文件]即为[命令字]编码 0xD3 所对应的命令报文格式中[数据]段的结构。 该命令报文中[数据]段采用 TLV 的格式描述。

　　6.2.3 编码：0XD4(CMD_WRPROF_ACK)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 4 。

　　图 4 0XD4(CMD_WRPROF_ACK)报文格式

　　其中，[数据描述文件类型+〈通道(组)号〉]为[命令字]编码 0xD4 所对应的命令报文格式中[数据]段的结构，该命令报文中[数据]段的结构具体含义说明见表 40 。

　　表 40 CMD_RMPROF命令字[数据]段说明

　　对于此命令，关于传感器参数配置的功能，传感结点必须实现，而结点总体参数、通道组参数和通道参数等有关传感结点自身状态和功能的参数配置功能，视传感结点硬件功能而有选择性实现。 如果传感结点对某种参数配置命令不支持，见 6 . 2 . 8 错误处理。

　　6.2.4 编码：0XD5(CMD_RDPROF)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 5 。

　　图 5 0XD5(CMD_RDPROF)报文格式

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　其中，[数据描述文件类型+〈通道(组)号〉]为[命令字]编码 0xD5 所对应的命令报文格式中[数据]段的结构，该命令报文中[数据]段的结构具体含义说明见表 40 。

　　6.2.5 编码：0XD6(CMD_RDPROF_ACK)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 6 。

　　图 6 0XD6(CMD_RDPROF_ACK)报文格式

　　其中，[数据描述文件]即为[命令字]编码 0xD6 所对应的命令报文格式中[数据]段的结构。 该命令报文中[数据]段采用 TLV 的格式描述。

　　6.2.6 编码：0XD7(CMD_DATA)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 7 。

　　图 7 0XD7(CMD_DATA)报文格式

　　其中，[…通道号+采集模型…]为[命令字]编码 0xD7 所对应的命令报文格式中数据段的结构，该字段可以包括多个[通道号+采集模型]这样结构的数据，一条采集命令可采集多个通道，每个通道可以采集多个数据。 该命令报文中[数据]段的结构具体含义说明见表 41 。

　　表 4 1 CMD_DATA命令字[数据]段说明

　　6.2.7 编号：0XD8(CMD_DATA_ACK)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 8 。

　　图 8 0XD8(CMD_DATA_ACK)报文格式

　　其中，[通道号+数据模型]为[命令字]编码 0xD8 所对应的命令报文格式中[数据]段的结构。 该命令报文中[数据]段的结构具体说明见表 42 。

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 42 CMD_DATA_ACK命令字[数据]段说明

　　其中，[数据模型]段的结构元素[数据类型]的枚举值见附录 C 和附录 D。

　　6.2.8 编号：0XDF(CMD_ERR)

　　此[命令字]编码所对应的具体命令报文格式见图 9 。

　　图 9 0XDF(CMD_ERR)报文格式

　　其中，[出错枚举+出错命令参数]为[命令字]编码 0xDF 所对应的命令报文格式中[数据]段的结构 。该命令报文中[数据]段的结构具体含义说明见表 43 。

　　表 43 CMD_ERR命令字[数据]段说明

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　数据接口表述格式结构图

　　图 A. 1 为数据接口表述格式总体结构，包括传感器编码格式和传感器结点编码格式，其具体表述格式分别如图 A. 2 和图 A. 3 所示。

　　图 A.1 整体结构图

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　图 A.2 传感器编码格式

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　图 A.3 传感器结点编码格式

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　附 录 B

　　(规范性附录)单 位 编 码

　　单位编码表见表 B. 1 。

　　表 B.1 单位编码表

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 B.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　附 录 C

　　(规范性附录)枚举类型列表

　　滤波方式枚举值说明见表 C. 1 。

　　表 C.1 滤波方式枚举值

　　数据类型枚举类型见表 C. 2 。

　　表 C.2 数据类型枚举类型

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　附 录 D

　　(规范性附录)

　　数据接口描述参数类型标识编码

　　表 D. 1 规定了传感器结点数据访问协议类型标识统一编码，在与结点通信时，各字段应按照表 D. 1的规定编码和解析。

　　表 D.1 结点数据接口数据类型标识统一编码表

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 D.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 D.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 D.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 D.1(续)

　　GB/T 33776 . 602—20 17

　　表 D.1(续)