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
2、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。21.5 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
3、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
4、.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。3.1.1 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： 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）和心跳数据
5、（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（st
6、ring）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 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 401B1D 冷却塔 千瓦时 01B1E 热水循环泵 千瓦时 01B1F 电锅炉 千瓦时 01B20 空调末端 千瓦时 01B2A 全空气机组 千瓦时
7、 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 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1. 网络层数据包格式数据传输网关和数据中心传输的
8、网络层数据包格式是指通过 TCP 协议传输时的格 5 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：Head Type Length DataHead：消息头，2 个字节，固定为 0x1F1F。Type：消息类型，1 个字节： 0x1：身份认证，Data 体是明文数据 0x2：心跳信息，Data 体是明文数据 0x3：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
9、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。2. 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
10、心通信过程如附图 1 所示。6数 据 传 输 网 关 向 数 据中 心 发 起 T C P 连 接开 始数 据 中 心 对 数 据 采 集器 进 行 身 份 验 证连 接 成 功 ？是否验 证 成 功 ？是验 证 失 败否发 送 心 跳连 接 监 测远 传 成 功 ？是否数 据 存 储结 束数 据 远 / 重 传附图 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1. 数据中心提供
11、WebService 服务以方便数据传输网关上传能耗数据和心跳数据。2. WebService 服务名：DataTransmissionService，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transportEnergyDat
12、a 上传能耗数据。参数说明：sequence:传输网关生成的随机序列 ; 7 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 md5 值;buildingId：楼宇编码；gatewayId：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 transport
13、HeartBeat (string buildingId , string gatewayId)参数说明：buildingId：楼宇编码gatewayId：网关编码返回值：返回授时时间字符串：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)XXXXXX XXXid_validate XXXXXXXX XXXXXXXXpass/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 I
14、Dtype：固定为 id_validate，指明是身份验证8id_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）2心跳/校时数据包 (heart_bea
15、t)XXXXXX XXXheart_beat YYYYMMDDHHMMSS 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，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3能耗远传数据包(data)数据传输网关发送的信息：XXXXXX XXXenergy_data YYYYMMDDHHMMSS 读数值 1读数值 2数
16、据 1 9 数据 2 说明：（1）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（2）data 元素，远传数据： operation 属性：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1m
17、eters 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 id name 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，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，Ib
18、c：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：XXXXXX XXX10energy_dat
19、a YYYYMMDDHHMMSSOK/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 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 abc abcdefghijklmnopqrstuvwxyzbyte(-128127) -112,1,80,-104,60,-46,
20、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密文十六进制 cd24fb0d6963f7d28e17f72 c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b2. AES 算法AES 使用采用
21、 CBC 算法模式，PKCS5/PKCS7 填充模式，向量和密钥相同。明文 hello,world!密钥 chinashanghaijkybyte(-128127) 35,118,54,20,-110,33,-7,92,121,-103,21,52,-119,96,-120,-30byte(0 256) 35,118,54,20,146,33,149,92,121,153,21,52,137,96,126,226密文十六进制 1f95c088e2备注：对于 byte 类型，由于不同言语对应的值范围不同，如 C、C+、java 是-128127，C#是 0256，因此对应范围不同的值在不同语言中显示值会有不同，但对结果没有影响。3. MD5 和 AES 说明 11 通过 Tcp 传输，在身份验证时 xml 格式中的 MD5 需要转换成 16 进制字符串，而通过 Webservice 传输时是 byte，不要转换成 16 进制字符串。在通过 Tcp 和 Webservice 传输的AES 加密数据是 byte，不要转换成 16 进制字符串。
