GB/T 38113-2019 分析仪器物联规范

ICS71.040.10

N53

中华人民共和国国家标准

/—

GBT381132019

分析仪器物联规范

Secificationforinternetofthinsforanalticalinstruments

pgy

2019-10-18发布2020-02-01实施

国家市场监督管理总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT381132019

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

、………………………

3术语和定义缩略语1

3.1术语和定义…………………………1

3.2缩略语………………4

4约定………………………4

4.1文档约定……………4

4.2UML建模约定………………………4

4.3形式化表达…………………………4

5物联框架…………………5

5.1概述…………………5

5.2实体仪器层…………………………6

5.3映射层………………6

5.4虚拟仪器层…………………………6

6物联过程…………………7

6.1发布过程……………7

6.2访问过程……………7

7物联模型…………………7

7.1基本约定……………7

7.2物联默认模型………………………8

7.3物联剖面……………18

7.4扩展机制……………19

8数据交换…………………20

8.1基本约定……………20

8.2数据交换过程………………………21

8.3访问接口的调用……………………21

()……………………

附录规范性附录数据规约语言

A23

A.1概述………………23

A.2基本符号…………………………23

A.3DSL语法…………………………23

()……………………

附录规范性附录物联默认剖面

B25

B.1概述…………………25

B.2仪器默认剖面………………………25

Ⅰ

/—

GBT381132019

B.3注册中心默认剖面…………………28

B.4访问接口默认剖面…………………33

B.5元数据默认剖面……………………34

()………………………

附录规范性附录物联元数据

C36

C.1概述…………………36

C.2基本的元数据………………………36

C.3通用的元数据………………………38

C.4模型通用的元数据…………………39

C.5标识符相关的元数据………………41

C.6默认剖面相关的元数据……………43

C.7访问接口相关的元数据……………49

参考文献……………………55

Ⅱ

/—

GBT381132019

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本标准由中国机械工业联合会提出。

(/)。

本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会SACTC124归口

:、、

本标准起草单位上海市计算技术研究所上海上科信息技术研究所上海舜宇恒平科学仪器有限

、、、()、

公司杭州市中辉科学器材有限公司北京雪迪龙科技股份有限公司清谱上海分析仪器有限公司山

、·、、

东山宇环境科技有限公司长春吉大小天鹅仪器有限公司北京华夏科创仪器技术有限公司上海软

、、、

中信息技术有限公司汉威科技集团股份有限公司广州讯动网络科技有限公司重庆创晖科技有限公

、、、、

司南京分析仪器厂有限公司南京霍普斯科技有限公司钢研纳克检测技术有限公司上海伍丰科学仪

、()、、

器有限公司聚光科技杭州股份有限公司上海磐合测控技术股份有限公司深圳市麦斯达夫科技有

、、、()、

限公司苏州市计量测试院河北先河环保科技股份有限公司恩德斯豪斯中国自动化有限公司上海

、。

纽钛测控技术有限公司中国仪器仪表行业协会和上海产业技术研究院

:、、、、、、、、、、

本标准主要起草人张敬周李钧王志宏吴华忠郜武王世立董占勇高德江张新民宋俊典

、、、、、、、、、、、、、、

陈海永陈新泉郑杰刘虎陈海顾潮春赵英飞徐伯元赵忠欣徐国平杨玺郑波任豪杨建虎

、、、。

谭海玲袁旭军马雅娟袁满满

Ⅲ

/—

GBT381132019

引言

、,

分析仪器种类多样智能化水平各有差异分析仪器相关的大数据和智能化应用需要一个通用的框

,、、、、、,

架来实现各类分析仪器的网络化测控分析共享协同运维管理和数据服务等本标准就提供了这

样一个通用框架。

,:

实施本标准可

———、;

方便地实现不同分析仪器之间的联动数据交互和共享

———、、,;

提高分析仪器开发生产管理和使用活动中部分的复用度提高产品的智能化水平

IT

———、,;

减少分析仪器相关应用系统或平台的开发运维和服务成本降低项目实施风险

IT

———,、。

提高分析仪器相关的大数据建设的效率提高数据管理数据质量和大数据应用水平

Ⅳ

/—

GBT381132019

分析仪器物联规范

1范围

、、、、、、

本标准规定了分析仪器的术语和定义缩略语约定物联框架物联过程物联模型数据交换过程

以及相关的形式化表达方法。

、、。

本标准适用于指导分析仪器物联相关的信息系统设计开发运维及数据服务等活动

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

/—信息技术通用多八位编码字符集()

GBT130002010UCS

/—分析仪器术语

GBT139662013

、

3术语和定义缩略语

3.1术语和定义

/—界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

GBT139662013

3.1.1

实体分析仪器entitanalticalinstrument

yy

实体仪器

物联至网络的分析仪器。

3.1.2

虚拟分析仪器virtualanalticalinstrument

y

虚拟仪器

实体仪器在网络中的代理。

3.1.3

仪器映射器analticalinstrumentmaer

ypp

映射器

实现实体仪器与虚拟仪器之间数据绑定的软件密集型系统。

3.1.4

分析仪器物联analticalinstrumentbecominthinsofinternet

ygg

、、。

通过网络实现对分析仪器的测量分析控制协同数据共享及管理等

::、。

注一台分析仪器实现物联后应包含三个部分实体仪器虚拟仪器和映射器

3.1.5

软件服务softwareservices

、。

实现特定功能通过访问接口在线响应外部调用请求的软件密集型系统

1

/—

GBT381132019

3.1.6

仪器注册中心analticalinstrumentreistr

ygy

注册中心

、。

为各分析仪器提供物联信息的发布发现等服务的软件服务

3.1.7

物联对象obectsofinternetofthinsforanalticalinstruments

jgy

对分析仪器物联涉及的组件的统称。

:、、。

注主要有实体仪器虚拟仪器映射器和注册中心等

3.1.8

物联标准件formalobectsofinternetofthinsforanalticalinstruments

jgy

、。

提供标准化接口可网络化访问的分析仪器物联对象

:、。

注主要有虚拟仪器注册中心

3.1.9

物联信息模型informationmodelsofinternetofthinsforanalticalinstruments

gy

物联模型

对描述分析仪器物联相关信息的若干个信息模型的统称。

::、、。

注主要分为四类仪器信息模型注册中心信息模型访问接口信息模型和元数据信息模型

3.1.10

物联默认模型defaultinformationmodelsofinternetofthinsforanalticalinstruments

gy

对描述分析仪器物联相关信息的共性部分的若干个信息模型的统称。

::、、。

注主要包括四个仪器默认模型注册中心默认模型访问接口默认模型和元数据默认模型特定的物联模型均

,。

应扩展自同类型的物联默认模型如仪器模型应扩展自仪器默认模型

3.1.11

仪器信息模型informationmodelsofanalticalinstruments

y

仪器模型

用于描述虚拟仪器可对外交互的信息的数据模型。

3.1.12

仪器注册中心信息模型informationmodelsofanalticalinstrumentsreistr

ygy

注册中心模型

用于描述仪器注册中心的数据模型。

::、、。

注主要包括四类注册中心入口信息模型仪器黄页库信息模型物联剖面库信息模型和元数据库信息模型

3.1.13

访问接口信息模型informationmodelofaccessinterface

访问接口模型

用于描述物联标准件提供的访问接口的数据模型。

3.1.14

元数据信息模型informationmodelofmetadata

元数据模型

用于描述元数据的数据模型。

3.1.15

数据规约语言datasecificationlanuae

pgg

DSL语言

、、。

用于描述分析仪器物联模型剖面元数据和访问接口等的形式化语言

2

/—

GBT381132019

:。

注具体形式化定义参见附录A

3.1.16

剖面rofileofaninformationmodel

p

、。

采用DSL语言对信息模型的一个信息子集的形式化表达

:。

注用于实现对该模型的特定共享目的

3.1.17

模型主剖面mainrofileofaninformationmodel

p

主剖面

、。

采用DSL语言对信息模型的信息全集的形式化表达

3.1.18

物联剖面rofilesofinternetofthinsforanalticalinstruments

pgy

对分析仪器物联信息模型的剖面的统称。

::、、。

注主要分四类仪器剖面注册中心剖面访问接口剖面和元数据剖面

3.1.19

物联默认剖面defaultrofilesofinternetofthinsforanalticalinstruments

pgy

默认剖面

物联默认模型的主剖面。

3.1.20

默认访问接口defaultaccessinterface

、。

由物联标准件提供的符合访问接口默认剖面规定的对外访问接口

3.1.21

模型的主类mainclassofinformationmodel

主类

,“”。

物联信息模型中的一个类其名称作为相应物联剖面的键值对表达式中的键

3.1.22

//

父子模型arentchildinformationmodel

p

,,

在已有物联模型基础上可以扩展形成新的信息模型新生成的信息模型为已有信息模型的子模型

已有信息模型为子模型的父模型。

3.1.23

键值对ke-valueair

yp

“”“”“:”。

由键和值通过符号串接形成的一个字符串形式的数据表达式

:“”,“”“”。

注其中键是键值对的标识符值是键对应的数值

3.1.24

元数据metadata

定义和描述其他数据的数据。

3.1.25

基础元数据rimarmetadata

py

原子性的元数据。

:,。

注在保持元数据语义不变的前提下基础元数据不能再分解为其他元数据

3.1.26

复合元数据areatemetadata

ggg

,。

由一个或多个已定义的元数据按一定的生成规则形成的元数据

3

/—

GBT381132019

3.1.27

//

父子元数据arentchildmetadata

p

,,

由若干已定义的元数据生成新的元数据时新生成的元数据为已定义元数据的父元数据已定义的

元数据为新生成的元数据的子元数据。

3.1.28

数值结构valuestructure

用于描述物联剖面或元数据的数值构成及其类型约束的数据结构。

3.2缩略语

下列缩略语适用于本文件。

:()

DSL数据规约语言DataSecificationLanuae

pgg

:()

ID标识符Identifier

:()

UML统一建模语言UniformModelinLanuae

ggg

:()

URI统一资源标识符UniformResourceIdentifiers

4约定

4.1文档约定

表达形式方面遵循如下约定:

)。,;,

a类名类名称以大写字母开头字体加粗类名称在文档第一次出现时类中文名称放在英文

“()”。

名称之后并用括号括起

)。,;,

b属性名属性名以用小写字母开头字体为斜体属性名称在文档第一次出现时类中文名称

“:”。

放在英文名称之后并用符合隔开

),“”,

类或属性的名称若由多个单词组成则在单词之间使用连字符串接连字符后面的单词以

c-

,“”。

大写字母开头如product-Info

):“:”,,“{}”。

键值对键值对以键值形式表示若值部分为复合表达式则值部分用符号对括起

d″″″″

4.2UML建模约定

,:

物联模型部分采用UML语言表达并遵循如下约定

)。。

标识符属性模型中类的标识符属性统一用作为其英文名称

aid

)。:、。

b关联关系本标准的模型中类与类之间主要有两种关联关系组合关系聚合关系组合关

;

系表示拥有者类包含了被组合的类的整体聚合关系表示拥有者类包含被聚合的类的标识符

属性id。

)。“”。,“”;

基数类之间的关联基数使用下限上限的表示方式在上限为无限时使用表示若

c..*

“”,“”;,,

基数为0..*则可简写为*若基数中的下限与上限相同则可简写为一个数字如基数

“”,“”。

为1..1则可简写为1

4.3形式化表达

、、、,。

物联模型物联剖面元数据访问接口及其具体的数据交换等均采用DSL语言来表达DSL的

形式化定义见附录A。

4

/—

GBT381132019

5物联框架

5.1概述

:、,。

本标准定义了分析仪器物联的三层架构实体仪器层映射层和虚拟仪器层如图所示

1

实体仪器层的物联对象为各类具有特定数据通信接口的实体仪器。

,,

映射层的物联对象为各类映射器目的是建立实体仪器与虚拟仪器之间的动态映射实现两者之间

的数据绑定。

,。

虚拟仪器层的物联对象主要为各物联标准件主要包括各类虚拟仪器和注册中心虚拟仪器是实

,;

体仪器的一个在线网络代理对实体仪器的操控和共享通过对虚拟仪器的标准化访问来实现仪器注册

、。

中心提供分析仪器的网络发布发现服务

图分析仪器物联总体框架

1

。:

物联模型定义了分析仪器物联相关信息的数据结构和语义其中仪器模型描述虚拟仪器中的可

;、;

共享数据注册中心模型描述分析仪器网上发布发现时所需的信息访问接口模型描述虚拟仪器的访

;。。

问接口元数据模型描述分析仪器物联所用的元数据本标准采用UML给出了物联默认模型的定义

。,

扩展机制定义从已有物联模型生成新模型时应遵循的约束基于物联默认模型可扩展得到各类

分析仪器所需的特定物联模型。

。,

物联剖面规约了物联标准件的对外数据交换访问接口剖面规约了接口交互的数据帧结构仪器

/。

剖面注册中心剖面规约了数据帧内的数据内容物联标准件均提供由物联默认剖面规约的默认访问

,,。

接口通过默认访问接口可获取其特定的物联信息从而实现对其个性化的访问

/、、

本标准定义的DSL语言为物联模型剖面元数据访问接口和交互数据帧提供了统一的形式化表

达方法。

、、,

本标准通过上述的架构模型扩展机制和形式化方法为各类分析仪器物联提供了一个通用的

框架。

5

/—

GBT381132019

5.2实体仪器层

实体仪器层的物联对象为各类实体仪器。

对实体仪器的数据通信接口不作规定。

5.3映射层

,

映射层中的映射器负责实体仪器与其虚拟仪器的数据绑定绑定的数据由虚拟仪器的仪器剖面来

。。

规约映射层可支持实体仪器与虚拟仪器之间的多对多映射关系

映射器应实现以下功能:

)。。

a与实体仪器的交互获取或设置实体仪器的可共享信息

)。;

b与虚拟仪器的交互将实体仪器的共享信息更新到虚拟仪器中获取虚拟仪器对实体仪器的

;,:、、/、。

可设置信息可实现对虚拟仪器的管控如虚拟仪器的创建发布开通关闭注销等

)。、

c对上述交互数据进行必要的转换处理保证实体仪器和虚拟仪器之间数据的语义一致性同

步的实时性。

、。

对映射器的数据接口交互方式和具体实现不作规定

5.4虚拟仪器层

5.4.1虚拟仪器

,,

虚拟仪器是实体仪器在网络中的一个在线代理通过标准访问接口实现对外数据共享共享数据由

,:

仪器模型的主剖面来规约分为以下部分

)。,:、

a实体仪器数据实体仪器的生命周期相关的数据主要包括实体仪器的基本信息状态与事

、、、。

件控制与协同测量分析过程运维管理等的实时和历史数据该部分主要通过映射器的数

据绑定来产生。

)。,:

b数据共享方法的描述描述虚拟仪器对外如何进行数据共享的数据主要包括虚拟仪器可

、,、;

共享数据的范围结构和语义的描述如虚拟仪器的物联剖面元数据等虚拟仪器对外数据共

,、;

享方式的描述如虚拟仪器的访问接口网络发布发现的数据描述虚拟仪器提供数据共享时

,、、。。

的服务质量的数据如权限控制共享模式数据质量等该部分主要由虚拟仪器来管理

)。。

c数据共享的过程记录对上述数据的交互过程的记录与统计数据该部分主要由虚拟仪器来

产生和管理。

虚拟仪器的实现应满足以下要求:

)()。

提供符合访问接口默认剖面见附录规定的访问接口

aB

),;

b实现与相应实体仪器的数据绑定绑定的数据内容符合仪器主剖面的规定仪器主剖面应直

,。

接或间接扩展自仪器默认剖面扩展机制符合7.4的规定

);、

c提供的访问接口应符合其访问接口剖面的规定接口交互的数据结构语义服务质量应符合其

仪器剖面的规定。

)、、、。

d各物联剖面访问接口元数据之间具备一致性完整性

、。

对虚拟仪器的内部架构运行平台和具体实现不作规定

5.4.2注册中心

,、

仪器注册中心是一个在仪器物联域内可公开访问的软件服务为分析仪器物联提供信息发布发现

。:

功能主要有以下组成部分

)。、。

a仪器黄页库管理存储各实体仪器虚拟仪器的基本信息及其映射关系

6

/—

GBT381132019

)。。

b物联剖面库管理存储分析仪器物联的各类剖面

)。。

c元数据库存储管理分析仪器物联所用的各类元数据

注册中心的实现应满足以下要求:

)()。

提供符合访问接口默认剖面见附录规定的访问接口

aB

)(),、、

按注册中心默认剖面见附录规定的信息要求实现分析仪器物联剖面物联元数据在注

bB

册中心的信息发布