IEEE 1888智慧能源标准及开发指南

IEEE 1888智慧能源标准及开发指南
作者：IEEE 1888工作组 编著
出版时间：2014年版
内容简介
　　作为第一本IEEE 1888协议的著作，《IEEE 1888智慧能源标准及开发指南》系统而全面地介绍了该协议的内容及应用方法。全书共分9章，分别介绍了IEEE 1888协议的发展过程、应用领域、系统架构、通信方法、设计及开发方法、应用案例、管理控制，以及协议安全性等内容。全书的最后包括两个附录，详细介绍了协议参考代码的阅读和使用方法，以及配套示例源代码，以方便读者参考使用。《IEEE 1888智慧能源标准及开发指南》适合具有一定编程基础的读者阅读，对ICT和智慧能源领域的从业人员，以及计算机、通信领域的科研人员，具有切实的学习和参考价值。
目　录
第1章　IEEE 1888标准概述　1
1．1　IEEE 1888标准简介　1
1．1．1　IEEE 1888协议的概念　1
1．1．2　IEEE 1888协议的优点　2
1．1．3　IEEE 1888协议的安全对策　3
1．2　IEEE 1888标准的发展历程　4
1．2．1　IEEE 1888核心标准　4
1．2．2　IEEE 1888系列子标准　6
1．3　IEEE 1888标准与现有技术　7
1．3．1　IEEE 1888与能源管理系统　7
1．3．2　IEEE 1888与监测控制系统　10
1．4　IEEE 1888标准的应用　14
1．4．1　IEEE 1888的应用场景　15
1．4．2　电力管理系统的应用示例　16
1．4．3　设施设备管理系统的应用示例　16
1．5　IEEE 1888协议的开发　17
第2章　智慧能源时代的IEEE 1888技术　21
2．1　如何面对世界能源形势的变化　21
2．1．1　严峻的国际性能源资源问题　21
2．1．2　智慧能源的兴起　22
2．1．3　能源、电力和通信的合作　22
2．1．4　开放的通信基础设施　23
2．2　IEEE 1888标准的作用　23
2．2．1　统一的通信方式　23
2．2．2　共享的数据和服务　24
2．2．3　设备、软件、服务的开发自由化　25
2．2．4　自由化的系统设计　25
2．3　IEEE 1888标准化的市场开拓　26
2．4　IEEE 1888的产业化应用　27
2．4．1　成立智慧能源产业技术创新战略联盟　27
2．4．2　基于IEEE 1888的智慧能源产业链　28
第3章　IEEE 1888标准的系统架构　31
3．1　IEEE 1888的系统架构概述　31
3．1．1　网关(GW)　32
3．1．2　存储器(Storage)　32
3．1．3　应用单元(APP)　33
3．1．4　注册器(Registry)　34
3．2　基于管控点“POINT”的数据管理　34
3．2．1　管控点“POINT”的概念　34
3．2．2　“POINT”与时序数据　36
3．2．3　POINT的名称与数据的位置　37
3．2．4　POINT的语意　38
3．2．5　“POINT列表”与语意管理　39
3．2．6　POINT的标识规则　40
3．3　组件间的通信　41
3．3．1　WRITE协议　42
3．3．2　FETCH协议　43
3．3．3　TRAP协议　44
3．4　组件和注册器之间的通信　44
3．4．1　REGISTRATION协议　45
3．4．2　LOOKUP协议　46
3．5　IEEE 1888组件的设计思想　47
3．5．1　组件与注册器之间的模型关系　47
3．5．2　GW、Storage、APP的本质　48
3．5．3　组件间的数据交换　49
3．5．4　注册器——大规模IEEE 1888系统的大脑　50
第4章　IEEE 1888标准的通信方法　51
4．1　IEEE 1888消息的基本构造　51
4．1．1　远程过程调用(RPC)的原理　51
4．1．2　请求消息和响应消息的构成　52
4．2　组件之间的通信方法　53
4．3　组件之间通信所涉及的类对象　55
4．3．1　Transport类　55
4．3．2　Header类　56
4．3．3　Body类　56
4．3．4　PointSet类　57
4．3．5　Point类　58
4．3．6　Value类　58
4．3．7　Query类　59
4．3．8　Key类　60
4．3．9　OK类　61
4．3．10　ERROR类　62
4．3．11　Web服务描述语言　63
4．3．12　组件间通信过程中的类对象规则　69
4．4　组件与注册器之间通信所涉及的类对象　73
4．4．1　Transport类　74
4．4．2　Header类　75
4．4．3　OK类　75
4．4．4　Error类　76
4．4．5　Lookup类　76
4．4．6　Body类　77
4．4．7　Component类　78
4．4．8　Key类　79
4．4．9　Point类　80
第5章　IEEE 1888系统设计和构建　82
5．1　基于单独部署的设备或软件构建IEEE 1888系统　82
5．1．1　IEEE 1888系统的实现方式　82
5．1．2　构建系统必须注意的事项　82
5．1．3　设备或软件的配置方法　83
5．2　系统构建的流程　84
5．2．1　系统的需求定义　85
5．2．2　设备、软件、服务的选择　86
5．2．3　点列表的制作　86
5．2．4　网络的设计　88
5．2．5　安装工程　88
5．2．6　导入配置文档　89
5．2．7　运转测试　89
5．3　例题设定：办公楼电力管理系统　89
5．4　设计例题系统　90
5．5　系统需求定义　90
5．5．1　设备、软件、服务的选定　91
5．5．2　制作点列表　95
5．5．3　网络的设计　96
5．6　根据设计书对各设备进行配置　97
5．6．1　现有电力表计的IEEE 1888网关　98
5．6．2　电子显示屏　98
第6章　IEEE 1888系统的开发与实现　99
6．1　系统开发概述　99
6．2　IEEE 1888软件开发包SDK　99
6．2．1　SDK的便利之处　99
6．2．2　SDK的组成　100
6．3　基于IEEE 1888 SDK的网关开发　103
6．3．1　网关开发方法　103
6．3．2　网关实际开发过程　104
6．4　基于IEEE 1888 SDK的应用开发　105
6．4．1　读取数据应用的开发　105
6．4．2　保存数据应用的开发　106
6．4．3　实际应用开发过程　107
6．5　基于IEEE 1888嵌入式板卡的高速原型机　108
6．5．1　对应IEEE 1888的嵌入式硬件　109
6．5．2　例题设定：温度&照度传感器的连接　109
6．5．3　开发环境的梳理顺序　111
6．5．4　示例程序的写入顺序　114
6．5．5　IEEE 1888通信功能的编程　115
6．5．6　与周边装置的接口　119
6．5．7　周边电路的设计　122
第7章　IEEE 1888应用示例　125
7．1　宝之慧简介　125
7．1．1　宝之慧架构　125
7．1．2　宝之慧组件介绍　127
7．1．3　搭建智慧应用的步骤　128
7．2　宝之慧对IEEE 1888的全面支持　129
7．3　网关——iCentroGate　130
7．3．1　IEEE 1888驱动描述　131
7．3．2　IEEE 1888驱动配置　131
7．4　存储器——iHyperDB　133
7．4．1　IEEE 1888服务及配置　133
7．4．2　IEEE 1888 API　138
7．5　应用——iCentroView　138
7．5．1　选择安装IEEE 1888驱动　139
7．5．2　配置IEEE 1888设备　140
7．5．3　配置IEEE 1888的管控点　141
7．5．4　配置相对应的Tag点　142
7．5．5　组态实现监控　143
7．5．6　部署下发配置信息　144
7．5．7　运行客户端　144
7．6　宝信智慧能源云——iPowerCloud 　145
7．6．1　方案对IEEE 1888的支持　145
7．6．2　智慧能源云的功能　146
第8章　IEEE 1888的管理和控制　148
8．1　系统架构　148
8．1．1　概述　148
8．1．2　架构设计　149
8．2　管理传感器和执行器的工作流程　151
8．2．1　APP调用MCU的服务　151
8．2．2　APP直接与网关通信　151
8．3　管理控制单元MCU　152
8．3．1　概述　152
8．3．2　架构　152
8．3．3　典型的MCU通信序列　153
8．4　网关　154
8．4．1　概述　154
8．4．2　框架　155
8．4．3　访问控制　156
8．4．4　事件处理　156
8．5　网关的控制和管理　156
8．5．1　概述　156
8．5．2　设置网关的配置和运行状态　158
8．5．3　获取网关的配置和运行状态　159
8．5．4　给执行器发送控制指令　159
8．5．5　读取传感器的实时数据　160
8．6　SERVICE协议　162
8．6．1　协议定义　162
8．6．2　数据结构　162
8．7　WRITE、FETCH和TRAP协议的扩展　168
8．7．1　概述　168
8．7．2　数据结构　169
8．7．3　Header类的重新定义　170
8．7．4　Control类　171
第9章　IEEE 1888的安全性　173
9．1　安全需求和设计原则　173
9．1．1　安全威胁　173
9．1．2　安全需求　175
9．1．3　设计原则　175
9．2　安全架构　176
9．2．1　系统架构　176
9．2．2　发起方Initiator和响应方Responder　176
9．2．3　身份标识ID　177
9．3　安全协议　177
9．3．1　通信序列　177
9．3．2　通信接口　179
9．4　AAA功能详解　181
9．4．1　TLS配置管理器TCM　181
9．4．2　认证管理器AM　181
9．4．3　访问控制管理器ACM　185
附录　186
附录A　如何阅读IEEE 1888参考代码　186
A．1　IEEE 1888开发中参考代码的作用　186
A．2　Java参考代码　187
A．3　C语言的参考代码　204
附录B　IEEE 1888代码示例　210
B．1　IEEE 1888 WRITE客户端源代码　210
B．2　IEEE 1888 WRITE通信库源代码　217
B．3　IEEE 1888 FETCH通信库源代码　245
B．4　IEEE 1888 FETCH通信库需求报警装置源代码　254