上海国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据

1、附件：上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据接入通讯规约V1.8上海市政府机关办公楼和大型公共建筑能耗监测系统数据接入通讯规约V1.82011.1为方便各楼宇的能耗监测系统的数据接入市级能耗监测平台，在住建部国家机关办 公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据传输技术导则的基础上进行细化并根 据平台的功能要求制定本通讯规约。1术语1.1能耗监测系统能耗监测系统是指通过对政府机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量 装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析 功能的软硬件软件系统的统称。1.2分类能耗分类能耗是指根据政府机关办公建筑和

2、大型公共建筑消耗的主要能源种类划分进行采 集和整理的能耗数据，如：电、燃气、水等。1.3分项能耗分项能耗是指根据政府机关办公建筑和大型公共建筑消耗的各类能源的主要用途划分 进行采集和整理的能耗数据，如：空调用电、动力用电、照明用电等。1.4数据传输网关数据传输网关是在一个楼宇内或一个区域内将电能或其它能耗信息上传设备。它通过 远程信道与数据中心交换数据。1.5数据中心数据中心采集并存储其管理区域内监测建筑的能耗数据，并对本区域内的能耗数据进 行处理、分析、展示和发布。2通讯方式和传输内容2.1数据传输网关使用基于IP协议承载的有线或者无线方式和数据中心连接。2.2数据中心具有固定IP地址或者网

3、络域名，方便数据传输网关接入。2.3数据传输网关应将采集到的能耗数据进行定时远传，能耗数据每1小时（整点）上传 1次，心跳信息每20分钟上传一次。2.4能耗数据包括分项能耗瞬时累计值（有功电度）和每块电表能耗瞬时累计值（有功电 度）。分项能耗读数通过和分项相关的电表读数运算得出，需上传的分项能耗见附录1。2.5在远传前数据传输网关应对能耗数据包进行加密处理。2.6如因传输网络故障等原因未能将数据定时远传，则待传输网络恢复正常后数据传输网 关应利用存储的数据进行断点续传。3数据传输过程和通信协议3.1数据远传使用基于IP协议的数据网络，数据中心提供两种通讯协议：TCP和WebService。3.

4、1.1 TCP协议定义如下，具体通讯协议见附录2：数据远传时数据中心建立TCP监听，数据传输网关发起对数据中心的连接，TCP 建立后发送验证信息，数据中心对数据传输网关进行身份认证验证，通过后数 据传输网关发送加密后的能耗数据，发送后连接断开；数据传输网关定时发送心跳数据（不加密），心跳数据不需要进行身份验证。3.2 WebService协议定义如下，具体通讯协议见附录3：数据传输网关定时调用数据中心提供的WebService服务上传能耗数据（加密）和2 心跳数据（不加密）；上传能耗数据和心跳数据分别调用WebService服务的不同方法。3.3数据传输网关和数据中心中间传输的能耗数据应进行加

5、密，具体加密方法见附录2。3.4数据中心通过心跳数据对数据传输网关进行授时，数据传输网关根据授时时间调整本 地时间。3.5当网络发生故障时，数据传输网关应存储未能正常实时上报的数据，待网络连接恢复 正常后进行断点续传。3.6当未能正确采集能耗数据时，传输网关应向数据中心发送故障信息。3.7应用层数据包使用XML格式，加密后远传，所有数据采集器和数据中心的交互数据包中均包含对应的楼栋编码和数据传输网关编码，具体格式见附录4。3.8字符串（string）和字节（byte）之间的转换均采用UTF-8。附录1需上传分类分项能耗分类分项能耗代码分类、分项能耗名称分类、分项能耗数值单位计算方法01000电

6、千瓦时01A00照明插座用电千瓦时01A10照明与插座千瓦时01A20走廊与应急千瓦时01A30室外景观照明千瓦时01B00空调用电千瓦时01B10冷热站千瓦时01B1A冷冻泵千瓦时01B1B冷却泵千瓦时01B1C冷机千瓦时01B1D冷却塔千瓦时01B1E热水循环泉千瓦时01B1F电锅炉千瓦时01B20空调术端千瓦时01B2A全空气机组千瓦时01B2B新风机组千瓦时01B2C排风机组千瓦时01B2D风机盘管千瓦时01B2E分体式空调器千瓦时01C00动力用电千瓦时01C10电梯千瓦时01C20水泵千瓦时01C30通风机千瓦时01D00特殊用电千瓦时01D10信息中心千瓦时01D20洗衣房千瓦时

7、01D30厨房餐厅千瓦时01D40游泳池千瓦时01D50健身房千瓦时01D51其他千瓦时说明：表示必须通过实际电表计算得出，如果线路允许，应尽量安装电表，否则可以通过拆分得出。附录2 TCP通讯规约网络层数据包格式数据传输网关和数据中心传输的网络层数据包格式是指通过TCP协议传输时的格 式，不但包括应用层的数据包，还包括因为TCP协议特性而增加的附加信息，以保证数据的顺利传输。格式定义如下:HeadTypeLengthDataHead:消息头，2个字节，固定为0 x1F1F。Type：消息类型，1个字节：0 x1：身份认证，Data体是明文数据0 x2：心跳信息，Data体是明文数据0 x3：

8、能耗数据，Data体是通过AES加密后的数据Length： 4个字节，Integer整型，指明消息体Data长度，采用网络字节顺序（高位字 节在前）。Data：应用层数据包，明文或是经过AES加密后的数据，原始数据是变长字符串，xml 格式的消息，UTF-8编码，格式见附录4。身份认证过程数据中心使用MD5算法进行数据传输网关认证，具体过程如下：（1）TCP连接建立成功后，数据采集器向数据中心发送身份认证请求；（2）数据中心向数据采集器发送一个随机序列；（3）数据采集器将本地存储的认证密钥（AES加密密钥）和接收到的随机序列组合成一 连接串，计算连接串的MD5值并发送给数据中心；（4）数据中心

9、将接收到的MD5值和本地计算结果相比较，如果一致则认证成功，否 则认证失败。认证密钥存储在数据中心和数据传输网关的本地文件系统中，密钥长度128bit。数据传输网关和数据中心通信过程如附图1所示。V是4 结束附图1数据传输网关和数据中心通信过程2.数据加密使用AES加密算法对XML数据包进行加密，加密密钥和认证密钥相同，长度为128bit。AES采用CBC算法模式，PKCS7/PKCS5填充模式，向量和密钥相同。附录3 WebService通讯规约数据中心提供WebService服务以方便数据传输网关上传能耗数据和心跳数据。WebService 服务名：DataTransmissionServ

10、ice，提供以下方法：a）能耗数据传输方法public string transportEnergyData （string buildingId , string gatewayId , byte sequence , byte md5, byte message）传输网关将存储的本地密钥（AES加密密钥）加上传输网关生成的随机序列sequence 计算出的md5值作为参数，随机序列和能耗数据也作为参数调用 transportEnergyData 上传能耗数据。参数说明：sequence:传输网关生成的随机序列；6 md5:网关存储的本地密钥加上传输网关生成的随机序列sequence计算出的

11、md5值;buildingId :楼宇编码；gatewayld :网关编码；message:能耗数据，原始格式说明见附录4，需使用AES算法加密，AES AES采用CBC算法模式，PKCS7/PKCS5填充模式，向量和密钥相同；返回值：如果正确解析，返回OK，否则返回错误描述，详细格式见附录4的能耗 数据传输后数据中心的回应消息，xml格式，加密后传输。b)心跳数据传输方法public string transportHeartBeat (string buildingId , string gatewayId)参数说明：buildingId :楼宇编码gatewayId :网关编码返回值：返

12、回授时时间字符串：格式YYYYMMDDHHMMSS，详细格式见附录4, xml格式，明文传输。附录4数据传输的XML数据格式1 .身份验证数据包(id_validate)XXXXXXXXXid_validateXXXXXXXX XXXXXXXX pass/fail说明：此操作只在使用TCP方式传输时有效。common元素：通用部分，属性说明：building_id:楼栋编号gateway_id:网关的 IDtype：固定为id_validate，指明是身份验证id_validate 元素：operation属性:共有四种：request:采集器请求身份验证（该数据包为采集器发送给服务器），无子

13、元素。sequence:服务器发送一串随机序列，sequence子元素有效（该数据包为服务器发 送给采集器）。md5:采集器发送计算的MD5, md5子元素有效（该数据包为采集器发送给服务器）， 注意此处的md5值是转换成16进制后的字符串，参考附录5。result:服务器发送验证结果，result子元素有效（该数据包为服务器发送给采集器）心跳/校时数据包（heart_beat）XXXXXXXXX heart_beatYYYYMMDDHHMMSS 说明：common元素：通用部分，属性说明：building_id:楼栋编号gateway_id :采集器编号type：固定为heart_beat，

14、指明是心跳/校时heart_beat元素：心跳/校时，属性说明：operation :两种操作类型，notify:采集器定期给服务器发送存活通知，无子元素time:服务器在收到存活通知后发送授时信息，此时子元素time有效能耗远传数据包（data）数据传输网关发送的信息：XXXXXXXXXenergy_data YYYYMMDDHHMMSS 读数值 1读数值 2数据 1数据 2说明：common元素，通用部分，属性说明：building_id:楼栋编号gateway_id :采集器编号type： type: energy_data,指明是能耗数据data元素，远传数据：operation属性：

15、两种操作类型，report:采集器定时上报的能耗数据continuous:断点续传的历史能耗数据finish:断点续传的历史能耗数据全部发送完成，无子元素energy_items元素：能耗分项数据，energy_item元素：上传的分项hcode分项代码，数值是分项下所有仪表运算后的瞬时读数值，需要上传的分项参考附录1meters元素，仪表组合：total属性：应该采集的总仪表数，因为采集链路故障，发送的仪表读数可能小于这个值。meter元素,仪表：id属性：仪表的idname属性:仪表名称function元素:每个计量装置的具体采集功能，具有下列3种属性：error属性:该功能出现错误的描述

16、，空字符串表示没有错误id属性:计量装置的数据采集功能代码，定义如下，目前只使用WPP：Ua： A相电压，Ub： B相电压，Uc： C相电压，Uab： AB线电压 Ubc： BC线电压，Uca： CA线电压，Ia： A相电流，Ib： B相电流 Ic： C相电流，Iab： AB线电流，Ibc： BC线电流，Ica： CA线电流 Pa： A相有功功率，Pb： B相有功功率，Pc： C相有功功率 Ps：总有功功率，单位kwQa： A相无功功率，Qb： B相无功功率，Qc： C相无功功率Qs：总无功功率，单位kwPFa： A相功率因数，PFb： B相功率因数，PFc： C相功率因数 PFs :总功率因

17、数Sa： A相视在功率，Sb： B相视在功率，Sc： C相视在功率Ss：总视在功率Uavg:相电压均值，ULavg:线电压均值，Lavg：电流均值WPP：正向有功电能，单位kwh，WQP:正向无功电能，单位kwh，F：频率数据中心回应的信息：XXXXXXXXX energy_data YYYYMMDDHHMMSS OK/fail说明：如果数据格式和内容正确，ack中返回OK,否则返回错误信息。Time是网关发送数据中包 含的消息。4.如果由于对消息的解密错误或者xml文档格式错误等原因导致文档不能解析，服务端将回应下列消 息，错误描述在error元素中。error description附录5

18、数据签名/加密算法验证参考对本通讯规约使用的MD5和AES算法，可使用下列示例进行验证算法是否正确:1. MD5算法明文abcabcdefghijklmnopqrstuvwxyz密 文byte(-128 127)-112,1,80,-104,60,-46,79,-80,-42,-106,63,125,40,-31,127,114-61,-4,-45,-41,97,-110,-28,0,125,-5,73, 108,-54,103,-31,59byte(0 256)144,1,80,152,60,210,79,176,214,150,63,125,40,225,127,114195,252,211,215,97,146,228,0,125,251,73,108,202,103,225,59十六进制900150983cd24fb0d6963f7d28e1 7f72c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b2. AES算法AES使用采用CBC算法模式，PKCS5/PKCS7填充模式，向量和密钥相同。明文hello,world!密*月chinashanghaijky密 文byte(-128 127)35,118,54,20,-110,33,-7,92,121,-103,21,52,-119,96,-120,-30byte(0 256)35,118,54