DB11 T 1409-2017 能源计量数据采集系统数据传输协议.pdf
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1、ICS 17.020 A 50 备案号: 56031-2017 DB11 北京市地方 标准 DB11/T 1409 2017 能源计量数据采集系统数据传输协议 Protocol for Data Communication of Energy Metrology Data Collection System 2017 - 06 - 29发布 2017 - 10 - 01实施 北京市质量技术监督局 发布DB11/T 1409 2017 I 目 次 前 言 III 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 2 5 总体框架 . 2 6 协议层次 . 3
2、7 通信流程 . 4 8 协议规则、功能及应用 . 5 9 协议报文结构 . 5 10 ASCII编码传输功能扩展 . 11 附录 A(规范性附录) 传输功能 . 12 附录 B(资料性附录) 传输协议应用 . 13 附录 C(规范性附录) 报文标记定义 . 15 附录 D(规范性附录) 协议报文 XSD文件 . 19 附录 E(资料性附录) 常用能源计量单位 . 25 附录 F(资料性附录) 能源计量仪表指标数据计量单位 . 27 附录 G(资料性附录) 协议应用示例 . 28 附录 H(规范性附录) ASCII编码传输功能扩展 50 附录 I(资料性附录) JSON数据交换格式 . 52
3、参 考 文 献 53 DB11/T 1409 2017 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由北京市发展和改革委员会提出并归 口。 本标准由北京市发展和改革委员会 组织实施 。 本标准起草单位 : 北京 节 能环保中心 、北京 硕人朗坤 能源信 息技 术有限公司 、北京市计量 检测科学 研究院 。 本标准 主要 起草 人:刘永光 、 杨霞 、 张希庆 、 赵志军 、 杜林芳 、 甄玮 、 杨震 、 刘大为 、 张道山、 孙 干 、 韩辉 、张克 、王佃来 、刘雪峰 。DB11/T 1409 2017 1 能源计量数据采集系统数据传输协议 1 范围 本标准
4、规定 了能源计量数据 采集系统 数据传输协议的总体框架、协议层次、通信流程、协议规则、 报文结构和 ASCII编码传输协议功能扩展。 本标准适 用于能源计量数据 采集系统中的 节能监测服务平台或 能源 管控中心和数据集中采集终端 之间的数据交换传输。 对具有远 程传输功能的能源计量仪表 ,其 传输协议参照 执行 。 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 , 仅所注日期的 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 29873-2013 能源计量数据 公共 平台
5、 数据传输协议 3 术语和定义 下列术语和定义 适用 于本文件。 3.1 能源计量仪表 energy metering instrument 测 量 各种 能源计量数据 ,具有网络 通信功能的能源计量器 具。 3.2 数据集中采集终端 data concentrated collection terminal 安装在 用能单位( 工业企业 ) , 通 过内部网络与 能源计量仪表 连接 , 获取各种 能源的计量数据, 完 成 数据 累计、 存储 ,并 具有 通 过互联网进 行数据 远程传输功能的数据 设备 (以 下 简称 采集终端 )。 GB/T 29873-2013 定义3.1.2 3.3 节
6、能监测服务平台 monitoring and testing service platform of energy conservation 指 在完善 能源计量 管理 的基础上 ,集 成利 用信 息技 术 手段对 用能单位能 耗、 水耗数据进 行实 时采集 、 汇 总、 分析 ,对 能源 利用 状况进 行数 字化 、可 视化 管理的 系统 (以 下简称 平台 )。 3.4 能源管控中心 energy management and control center DB11/T 1409 2017 2 采 用 自动化 、信 息 化 技 术 ,对 用能单位能源的 购入 、 存储 、输 配 、 消耗
7、环节 及能源计量 器具实施集 中 动态 监控 和数 字化 管理 ,通过 能效分析 、管 理、考 核 ,实 现节 能降耗 的管控 一 体化 系统 。 3.5 能源计量数据采集系统 energy metrology data collection system 由 平台或 能源 管控中心 、 采集终端 及能源计量仪表 组成 , 应用 于用能单位的能源计量数据 在线 采集 、 实 时 监测 等服务 。 4 缩略语 下列缩略语 适用 于本文件。 ADSL: 非对 称数 字用 户环 路(Asymmetric Digital Subscriber Line ) CDMA: 码分多址无线 通信 技术( Co
8、de Division Multiple Access) GPRS: 通用 无线分 组交换 服务( General Packet Radio Service) JSON: 一种轻 量级 的数据交换格式( JavaScript Object Notation) PSTN:公 共交换 电话网络 (Public Switched Telephone Network) RSA: 一种非 对称密 码算法( RSA algorithm) XML:可 扩展 置标语言(Extensible Markup Language ) XSD:可 扩展 模式定义(Extensible Schema Definition
9、) 5 总体框架 能源计量数据 采集系统 从底 层 逐级 向上 可分 为能源计量仪表、 采集终端 和平台或 能源 管控中心 三个 层次, 总体框架 如图 1所 示。 DB11/T 1409 2017 3 注 1: 能源计量仪表通过数 字输出接 口以有线或 者无线的 方式连接 到采集终端,平台或 能源管控中心通过通信 网络 实现采集终端的数据交换和指令控制。 注 2:具有远程传输功能的能源计量仪表可与平台或能源 管控中心 直接传输接入 ,或者经 由 遵守 本协议的第三方 平 台 传输接入。 图1 总体框架 6 协议层次 数据传输协议 是基 于不 同通信网络基础 传输层 上的应用层协议 , 应 实
10、现 采集终端 与 平台或 能源 管控 中心之间 的数据传输和指 令控制 。协议层次 如图 2所示。 图2 协议层次 DB11/T 1409 2017 4 7 通信流程 7.1 数据请求 平台或 能源 管控中心 向采集终端 发送 数据 请求 ,采集终端 回应 请求 结果 。数据 请求 过程示 意图如图 3所 示。 图 3 数据请求示意图 7.2 数据上传 采集终端 向平台或 能源 管控中心 上传数据 ,平台或 能源管控中心 向采集终端 回应上 传。数据 上 传 过 程示意图如图 4所 示。 DB11/T 1409 2017 5 图 4 数据上传示意图 8 协议规则、功能及应用 8.1 基本规则
11、协议基 本规则定义 如下: a) 支持同 时传输 多条 指令 和数据; b) 支持同 一采集终端 的多 个能源计量仪表 同时 传输 ; c) 支持平台或 能源 管控中心 与多个 采集终端 的异步 通信。 8.2 传输功能 传输功能 见附录 A。 8.3 协议应用 协议应用 中的 一般 性要 求参 见 附录 B。 9 协议报文结构 9.1 报文结构示意图 9.1.1 整体报文结构 整 体报文结构 简图如图 5所示。 DB11/T 1409 2017 6 图 5 整体报文结构 简图 9.1.2 消息头 报文结构 消息头 报文结构 简图 所图 6所示。 图6 消息头 报文结构 简图 9.1.3 采集
12、终端报文结构 采集终端 报文结构 简图如图 7所示。 消息头 11 会 话 编号 11 发 送方 标识 11 接 收方 标识 11 1 3 2 访问口 令 11 消 息 时间 11 通信消 息 11 消 息 头 11 数据集中采 集终端 01 采集数据 01 接 图 6 接图 7 0 2 1 未加密 数据 01 加 密 数据 01 能源计量仪表 0* 3 2 接图 8 0 1 3 2 1 3 DB11/T 1409 2017 7 图 7 采集终端报文结构 简图 9.1.4 能源计量仪表报文结构 能源计量仪表数据报文结构 如图 8所 示。 图8 能源计量仪表报文结构 简图 能源计量仪表 0* 能
13、源计量仪表编 号 01 数据采集间 隔 01 指标数据 01 3 6 4 累计数据 01 5 流量表 01 电 能表 01 衡 器 01 温度压力 仪表 01 数据起 始时 间 数据结 束时 间 累 计数据 0* 接 图 9 接图 10 接图 11 接图 12 数据集中采集终端 01 超 时时 间 01 重 发次数 01 授 时 01 1 3 2 加密密 码 01 公 钥 01 平台公 钥 01 终端公 钥 01 1 2 3 3 4 6 5 DB11/T 1409 2017 8 9.1.5 流量表报文结构 流量表报文结构 简图如图 9所示。 图中仪表 类型 是 指液 体流量表和 气体流量表流量
14、, 液体流量表 包 括但不限于 油流量表和 水流量表 ,气 体流量表 包括 但不限于 天然气 流量表和 蒸汽流量表。 图 9 流量表报文结构 简图 9.1.6 电 能表报文结构 电能表报文结构 简图如图 10所 示。 流量表 01 仪表 类型 流量 01 焓值 01 5 6 进口温度 01 出 口 温度 01 进 口 压力 01 出 口 压力 01 5 6 DB11/T 1409 2017 9 图 10 电能表报文结构 简图 9.1.7 衡器报文结构 衡 器 报文结构 简图如图 11所示。 电能表 01 总 电能 01 有 功 电能 01 无 功 电能 01 A相有 功电能 01 A相无 功电
15、能 01 B相有 功电 能 01 B相无 功电 能 01 C相有 功电 能 01 A相电流 01 B相电 流 01 C相电 流 01 A相电压 01 B相电 压 01 C相电 压 01 功 率因素 01 5 6 5 6 DB11/T 1409 2017 10 图 11 衡器报文结构 简图 9.1.8 温度压力 仪表报文结构 温度压力 仪表报文结构 简图如图 12所 示。 图12 温度压力 仪表报文结构 简图 9.2 协议报文标 记 9.2.1 报文标 记定义 报文标记定义 见附录 C。 9.2.2 报文定义文件和应用示 例 报文定义文件和应用示例 如下: a) 协议报文 XSD定义文件 见附录
16、 D; b) 数据加 密宜 采用 软件 实现 的国密算法 或者国际 算法 ; c) 常用能源计量单位参 见附录 E; d) 能源计量仪表指标数据计量单位参 见附录 F; e) 协议应用示例参 见附录 G。 9.3 超时重 发机制 9.3.1 超时界 定 一个请求 或上 传命令 发出 后在规定的 时间 内未收到回 应 ,认 为超 时。 温度压力 表 01 温度测 量 值 01 压力测 量 值 01 5 6 衡器 01 当 前 测量值 01 累 计 测量 值流量 01 累 计 策略次数 01 5 6 5 6 5 6 DB11/T 1409 2017 11 9.3.2 重 发 机制界 定 超时后重
17、发, 重发 达到 规定次数 后仍未收到回 应认 为通信 不可 用, 通信结 束。 9.3.3 超时时间 和重 发次数规定 超时时 间和重 发次数 可 根据 具 体的通信 方式和 任 务性 质 自定义。 默认超 时时 间和重 发次数 如表 1所 示。 表1 默认超时时间 表 通信类型 默认超时时间(秒) 重发次数 GPRS 10 3 PSTN 5 3 CDMA 10 3 ADSL 5 3 10 ASCII编码 传输功能 扩展 10.1 ASCII编码 传输功能 扩展要 求 见附录 H。 10.2 JSON数据 交换格式参见附录 I。 DB11/T 1409 2017 12 A A 附 录 A (
18、 规范性 附录) 传输功能 A.1 传输功能 传输功能 见表 A.1。 表 A.1 传输功能 列表 序号 指令或数据 指令发起方 说明 1 心跳检测 平台或能源管控中心、采集终端 平台或 能源 管控中心 与采集终端是 否连 通的检测。 2 设置/ 提取采集终端超时时间 平台或能源管控中心 远程读写采集终端数据重发超时时间。 3 设置/ 提取采集终端重发次数 平台或能源管控中心 远程读写采集终端数据重发次数。 4 设置/ 提取采集终端系统时间 平台或能源管控中心 远程读写采集终端系统时间。 5 交换公钥信息 平台或能源管控中心、采集终端 平台或 能源 管控中心 和采集终端分 别获 取 对 方 的
19、 公 钥 信 息 。 6 传递加密密码 平台或能源管控中心、采集终端 加密密码由数据发送方随加密数据传递。 7 传递加密数据 平台或能源管控中心、采集终端 传递加密后的数据。 8 传递明文数据 平台或能源管控中心、采集终端 传递非加密数据。 9 设置/ 提取采集时间间隔 平台或能源管控中心 设置/ 提取采集终端对指定能源计量仪表 采集时间间隔。 10 设置 /提取累 计数据定时上 传时 间 点 信 息 平台或能源管控中心 设置/ 提取采集终端指定能源计量仪表的 累计数据定时上传信息 11 设置 /提取累 计数据定时上 传时 间间隔 平台或能源管控中心 设置/ 提取采集终端指定能源计量仪表的 累
20、计数据定时上传的时间间隔 12 上传能源计量仪表实时数据 采集终端 上传指定能源计量仪表的表底计量数据。 13 上 传 /提 取 能源计量仪表 故障 信 息 采集终端/ 平台或能源管控中心 主 动上 传或 者平台 提取 指定能源计量仪 表 故 障 信 息 14 提取能源计量仪表指标数据 平台或能源管控中心 提取指定能源计量仪表瞬时指标数据 15 提 取 离 线 能源计量仪表指标数 据 平台或能源管控中心 提 取 指定能源计量仪表 离线 瞬时指标数 据 16 提取能源计量仪表累计数据 平台或能源管控中心 提取指定能源计量仪表累计数据 17 定 时上传能源计量仪表累计数 据 采集终端 定时上传指定
21、能源计量仪表累计数据 18 上 传 /提 取 能源计量仪表 离线累 计数据 采集终端/ 平台或能源管控中心 上传/ 提取能源计量仪表离线累计数据 DB11/T 1409 2017 13 B B 附 录 B (资料 性附录) 传输协议应用 B.1 会话状态维持 及传输 过程 会话状态 维持 及传输 过程 如下: a) 平台或 能源 管控中心 和采集终端 的一 次完 整通信 过程 为 一个 会话 , 该 会话 可能具有多 个消 息来 回 传 递, 每 个消 息都 具有一 个相同 的会 话编 号, 该会 话 编号 由此 次通信发起 方产生 , 用于 标识 会话过 程中 的请求 、响 应消 息 状态
22、维持; b) 采集终端 发起的会 话,要 获 得 平台或 能源 管控中心 的响应 消息, 否 则就触 发 重发机 制 , 如果 在 重 发次数用 完后 依然 没有 获得平台或 能源 管控中心 响应, 则触 发离 线处 理机 制; c) 平台或 能源 管控中心 发起的用于 设置 目的的通信 不需 要采集终端 的响 应消 息, 而 是 由平台或能 源 管控中心 自行 发出提 取指 令 获取 采集终端 响应。 B.2 加解密 数据传输和 压缩 处理 加 解 密数据传输和 压缩 处理过程 如下: a) 数据发 送方随 机产生 对称 加密密 钥; b) 利用加 密密 钥对 传递 的数据 加 密; c)
23、数据发 送方 用数据 接收方 的公钥加 密对 称加 密密 钥; d) 按照传输协议 向数据 接收方 传 递加 密后 的加 密密 钥和 加 密后 的数据 ; e) 数据接 收方 利用 自己 的私 钥解密 加密 后的 加密密 钥; f) 数据接 收方 利用 解密 后的 加密密 钥对 数据 解密 ; g) 数据接 收方 对解 密后 的数据 进 行格式 验证 ; h) 数据接 收方 提取 数据。 注 3: 为 提 高 传输效率可以在数据对称加密前对数据进行压缩处理,数据接收方解密数据后进行解压缩处理。 B.3 离线处理机制 离 线 处理 机制如 下: a) 采集终端 向平台或 能源 管控中心 发送 的
24、消 息都需 要平台或 能源 管控中心 响应 消息, 如果 在 超 时 重发和 重发次数用 完后 依然 没 有获 得响 应消 息, 则断定 平台或 能源 管控中心 和采集终端之间故 障 ,采集终端为 离线状态 ; b) 采集终端 标记 离线 数据 ; c) 采集终端 定时 向平台或 能源 管控中心 发送 心跳 检测 消息, 判断 平台或 能源 管控中心是否在线; d) 如果接 收到 平台或 能源 管控中心 发来 的指 令和数据 , 则应继续 向平台或 能源 管控中心 发送 心 跳 检测消 息, 判断 平台或 能源 管控中心是 否有 回应 消息,以 避免 单向 通信 故障 ; e) 采集终端 判断
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