大型公建能耗监测数据采集与传输讲解

1、第四章 数据采集与传输系统设计 1.4.1 总则 1.4.1.1 适用范围 1.4.1.2 引用标准 1.4.2 术语 1.4.3 采集对象与指标 2.4.3.1 采集对象 2.4.3.2 采集指标 3.4.4 采集点编码规则 3.4.4.1编码方法 3.4.4.2 识别编码结果示意图 5.4.5 数据采集系统 5.4.5.1 数据采集系统的一般规定 5.4.5.2 数据网关设备的技术要求 6.4.6 数据传输系统 8.4.6.1 数据传输系统的一般规定 8.4.6.2 数据传输系统的通信协议 9.附录 A 浙江省主要市行政区划代码 1.1附录 B 采集点编码规则示例 1.2附录 C 数据网关

2、设备电磁兼容性要求 1.2附录 D 数据网关设备基本要求 1.3附录 E 数据网关身份认证过程和数据加密 1.3附录 F 数据传输的 XML 包格式及基本的 XML 包示例 1. 4第四章数据采集与传输系统设计4.1总则4.1.1适用范围本章适用于浙江省大型公共建筑用电分项计量系统（以下简称本系统）中数据网关对用电计量装置 电能信息（电参数）的采集、数据网关和各级数据中心之间 的用电数据传输。本章规定了数据采集对象的编码规则， 数据采集系统的结构及通信方式，数 据传输系统的网络结构及数据传输过程的通信协议和数据格式， 以及系统设备的 功能。本章不限制系统扩展的内容，但在扩展内容时不得与本标准中

3、所使用或保留 的系统结构、设备功能、传输通信协议和数据格式相冲突。根据通信技术的发展，本章将适时修订。4.1.2引用标准以下标准和规范所含条文，在本章中被引用即构成本标准的条文， 与本标准 同效。DL/T645 1997多功能电表通信规约GB/T 22264 - 2008安装式数字显示电测量仪表GB/T 19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范GB 9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T 17168-1998信息技术设备抗扰度限值和测量方法GB/T 17626-1998电磁兼容 试验和测量技术4.2术语1. 计量装置计量装置是用来度量建筑用电的仪表

4、及辅助设备的总称2. 数据网关数据网关是在一个区域内进行 电能信息（电参数）采集的设备。它通过信道对 其管辖的各类计量装置的信息进行采集、处理和存储，并通过远程信道与数据中 心交换数据。3. 数据中心数据中心采集并存储其管理区域内监测建筑的用电数据，并对本区域内的用电数据进行处理、分析、展示和发布。数据中心一般设在省会城市和监测建筑较 多的城市。数据中心分省和市两级，市级数据中心向省级数据中心上报全市各种 分类汇总数据，省级数据中心向部级数据中心上报全省各种分类汇总数据。4. 通信协议通信协议是指通信双方（数据网关和数据中心）的一种约定。约定包括对数据 格式、同步方式、传送频率、传送步骤、检纠

5、错方式以及加密等问题做出统一规 定，通信双方必须共同遵守。4.3采集对象与指标4.3.1采集对象1. 建筑对象根据建筑的使用功能和用能特点，将大型公共建筑分为8类。（1）办公建筑；（2）商场建筑；（3 ）宾馆饭店建筑；（4 ）文化教育建筑；（5 ）医疗卫生建筑；（6）体育建筑；（7）综合建筑；（8）其它建筑。其它建筑指除上述 7种建筑类型外的大型公共建筑。2. 计量装置对象根据建筑低压配电系统的特点和用电分析的需要，将大型公共建筑用电计量 装置分为4类(1) 普通电能表(含单相、三相);(2 )多功能电能表；(3) 电力监测仪；(4 )电量计测模块；4.3.2采集指标1. 建筑对象范围指标根据

6、用能监管体系的需求，本章规定 5000卅以上的国家机关办公建筑和 2 万卅以上大型公共建筑必须纳入大型公共建筑用电分项计量系统的监测范围。2. 电能信息(电参数)采集指标根据用能监管体系的需求，本章规定 电能信息(电参数)采集指标如下。(1) 普通电能表：三相(单相)有功电量。(2) 多功能电能表：三相电流、三相电压、有功功率、有功电度、无功功率、 无功电度、有功功率因数、频率、总谐波含量。(3) 电力监测仪：三相电流、三相电压、有功功率、有功电度、无功功率、无功电度、有功功率因数、频率、总谐波含量。(4) 电量计测模块：三相(单相)有功电量。4.4采集点编码规则为保证采集点远传数据可进行计算

7、机或人工识别和处理，以及远传数据能被 服务器有效的接收处理，实现数据整理、存储及交换的一致性，制定本编码规则。4.4.1编码方法数据采集点识别编码规则为细则层次代码结构，主要按5类细则进行编码,包括：行政区划代码编码、建筑类别编码、建筑识别编码、数据采集器识别编码 和数据采集点识别编码。数据采集点识别编码由 16位符号组成。若某一项目无 须使用某编码时，则用相应位数的“ 0 ”代替。1. 行政区划代码编码第16位数编码为建筑所在地的行政区划代码，按照中华人民共和国行 政区划代码(GB/T2260 )执行，编码分到市、县(市)。原则上设区市不再分 市辖区进行编码。我省主要市行政区划代码详见附录A

8、。2. 建筑类别编码第7位数编码为建筑类别编码，用1位大写英文字母表示，如A, B, C，,F。按下列编码编排：建筑类别编码办公建筑A商场建筑B宾馆饭店建筑C文化教育建筑D医疗卫生建筑E体育建筑F综合建筑G其它建筑H3. 建筑识别编码第810位数编码为建筑识别编码，用3位阿拉伯数字表示，如 001， 002，999。根据被监测建筑数量，建筑识别编码应由建筑所在地的县市建 设行政主管部门统一规定。建筑识别编码结合行政区划代码编码后，应保证各县 市内任一建筑识别编码的唯一性。4. 数据网关识别编码第11、12位数编码为数据网关识别编码，用 2位阿拉伯数字表示，如01， 02，03，99。根据单一建

9、筑内的数据网关布置数量，顺序编号。数据网关 识别编码应由建筑所在地的县市建设行政主管部门统一规定。5. 数据采集点识别编码第1316位数编码为数据米集点识别编码，用4位阿拉伯数字表示，如0001 , 0002 , 0003，9999，根据单一建筑内数据采集点的数量顺序编号442识别编码结果示意图位数12345678910111213141516编码X X X X X XXX X XX XX X X X数据采集点 识别编码 数据采集器识别编码建筑识别编码建筑类别编码行政区划代码编码编码实例见附录B o4.5数据采集系统4.5.1数据采集系统的一般规定1. 系统组成数据采集系统由被监测建筑中用电计

10、量装置、数据网关和数据采集通道组成。2. 连接接口计量装置和数据网关之间应采用符合各相关行业智能仪表标准的各种有线或无线物理接口。对于电能表，参照行业标准DL/T 645-1997多功能电表通信规约执行；对于电力监测仪和电量计测模块，参照国家标准GB/T 22264-2008 安装式数字显示电测量仪表执行。3. 传输方式计量装置和数据网关之间采用主-从结构的半双工通信方式。从机在主机的 请求命令下应答，数据网关是通信主机，计量装置是通信从机。计量装置和数据网关之间应采用符合各相关行业标准的通信协议。对于电能表，参照行业标准DL/T 645-1997多功能电表通信规约执行； 对于电力监测 仪和电

11、量计测模块，参照国家标准 GB/T 22264-2008安装式数字显示电测量 仪表执行；电力监测仪和电量计测模块 支持Modbus开放式协议的装置T照 国家标准 GB/T 19582-2008基于 Modbus协议的工业自动化网络规范执行。4.5.2数据网关设备的技术要求1. 数据网关设备的性能要求(1) 数据网关设备应具备良好的防水、防腐蚀、防雷击等性能。 数据网关设备的抗干扰性能应达到工业级水平，出现故障后能自动恢复 到正常的工作状态，宜采用看门狗。(3) 数据网关设备的工作温度应为：-10+85C工业级的工作温度，工作湿 度应为595%RH。(4) 数据网关设备应符合国家和行业的相关电磁

12、兼容性标准要求，具体要求 见附录Bo(5) 数据网关设备采集接口的 ESD应为:Air - 15kV, Con tact - 8kV数据网关设备应采用低功耗的嵌入式设备，其功率应小于10W，宜采用外置式电源适配器，电源适配器应具备 3C认证。2. 数据网关设备的功能要求(1) 数据网关设备支持对多种类型的用电计量装置或设备进行数据采集，包括电能表(含单相电能表、三相电能表、多功能电能表)、电力监测仪、电量计 测模块等。(2) 数据网关和计量装置之间应采用符合各相关行业标准的通信协议。对于 电能表，参照行业标准DL/T 645-1997多功能电表通信规约执行；对于电力 监测仪和电量计测模块，参照

13、行业标准 GB/T 22264 2008安装式数字显示电 测量仪表执行；支持 Modbus开放式协议，参照国家标准 GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范执行。(3) 数据网关应支持不少于对64台计量装置进行数据采集。(4) 数据网关应支持根据数据中心命令采集和主动定时采集两种数据采集模式，且采集周期可以从10分钟到3小时灵活配置。 数据网关应配置不小于1GB的专用存储空间(存储介质可为：Na nd flash、Nor flash、SD、T-flash、CF卡等)，支持对电能信息数据 3至5年的存 储。(7) 数据网关与数据中心的通信协议应符合本章传输系统设计

14、中规定的通信 协议的要求。(8) 数据网关应支持断点续传功能，即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采集器应利用存储的数据进行断点续 传。(9) 数据网关必须对远传数据包中的电能数据进行 AES加密。(10) 数据网关连接服务器必须通过数字签名，即MD5身份。(11) 数据网关应支持向多个数据中心(服务器)并发发送数据(12) 数据网关应具备本地配置和管理功能(WEB方式配置、专用接口配置与 维护等)。(13) 数据网关应支持远程配置和管理功能。(14) 数据网关应支持对数据采集系统故障的定位和诊断，并支持向数据中心上报故障信息。(15) 数据网关应支持本地报

15、警和提示功能，宜采用轰鸣器。(16) 严禁在数据网关上设计后台程序， 使数据网关受到非法远程控制或私自 远传数据包到其它服务器。(17) 数据网关必须配备图形界面化的服务器采集管理软件。3. 数据网关设备的接口要求数据网关设备至少应包含4个接口，至少应具备2个采集接口 (RS485，RS232)、1个有线或无线上传接口、 1个本地维护接口。4. 数据网关设备的外观尺寸要求数据网关设备的长、宽、高不应大于 200mm、150 mm、50 mm。网关设备基本配置技术参数参见附录D4.6数据传输系统4.6.1数据传输系统的一般规定1. 系统组成数据传输系统由安装在被监测建筑中的数据网关、数据传输信道

16、和数据中心组成。2. 连接方式数据网关和数据中心之间应使用基于IP协议承载的有线或者无线方式接入 网络。3. 传输过程数据远传应使用基于IP协议的数据网络，在传输层应使用 TCP协议。(1) 数据远传时数据中心建立 TCP监听，数据网关不启动 TCP监听，数据 网关发起对数据中心的连接，TCP建立后保持常连接状态不主动断开，数据网 关定时向数据中心发送心跳数据包并监测连接的状态，一旦连接断开则重新建立 连接。(2) TCP连接建立后，数据中心应对数据网关进行身份认证，具体认证过程 见附录E。(3) 数据网关和数据中心中间传输的电耗数据和命令应进行加密，具体加密 方法见附录F。(4) 身份验证完

17、成后，数据中心通过心跳包对数据网关进行授权时，并校验 数据采集模式。(5) 在主动定时发送模式下，当网络发生故障时，数据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。(6) 当因计量装置或数据网关故障未能正确采集能耗数据时，数据网关应向 数据中心发送故障信息。4.6.2数据传输系统的通信协议1. 检纠错方式本标准规定数据远传检纠错方式必须为CRC16。2. 加密方式本标准规定数据远传加密方式必须为AES。3. 数据包字节形式：16进制码与ASCII码混合(包头/包尾16进制码，其它为 ASCII)。4. 数据帧格式帧格式说明代码字节方式起始符0xAA十六进制长度域(XM

18、L包的实际长度，不包括起始 符、结束符和校验和所占用的字节数)，如 数据包长度为5028字节，包长度的 ASCII表示方法见本表列二的三至七行所ASCIIASCIIASCIIASCII示。8ASCII数据域（长度为数据包长度域指示值）DATAASCII校验码（两个字节表示）CSASCII结束符OxBB十六进制5. 应用层数据包格式与类型本章所规定的应用层数据包使用 XML格式，以文本形式远传，所有数据网 关和数据中心的交互数据包中均包含对应的行政区划代码编码、建筑类别编码、 建筑识别编码、数据网关识别编码。其基本的数据包类型为：（1）身份认证a）认证请求数据包（数据网关发送）b）随机序列数据包

19、（服务器发送，包含8位的随机序列）c）MD5值数据包（数据网关发送，包含验证 MD5值）d）认证结果数据包（服务器发送，包含认证结果）（2）数据网关设备信息a）数据网关设备信息上传数据包（数据网关发送，包数据网关设备基本 的配置信息）b）数据网关设备信息应答数据包（服务器发送，包含上传结构）（3）系统授时和心跳a）心跳请求数据包（数据网关发送）b）心跳请求应答数据包（服务器发送，包含系统时间、上传模式）（4）数据采集周期a）采集周期请求数据包（服务器发送，包含周期配置值）b）采集周期请求应答数据包（数据网关发送，包含配置结果）（5）AES密钥a）密钥配置请求数据包（服务器发送，包含密钥配置值）

20、b）密钥配置请求应答数据包（数据网关发送，包含配置结果）（6）数据网关重启a）数据网关重启请求数据包（服务器发送，包含重启命令）（7）网络参数配置a）网络参数配置请求数据包（服务器发送，包含周期配置值）b）网络参数配置请求应答数据包（数据网关发送，包含配置结果）（8）数据远传包a）数据远传包请求数据包 （数据网关发送，包含实时电耗数据包、断 点电耗数据包）b）采集周期请求应答数据包（服务器发送，包含上传结果）（9）电耗数据查询包a）电耗数据查询请求数据包（服务器发送，包含查询数据的包序号）b）电耗数据查询请求应答数据包（数据网关发送，包含指定查询包序号 的电耗数据）基本的应用层数据包（XML）

21、格式参见附录F附录A浙江省主要市行政区划代码代码名称330100杭州市330200宁波市330300温州市330400嘉兴市代码名称330500湖州市330600绍兴市330700金华市330800衢州市330900舟山市331000台州市331100丽水市附录B采集点编码规则示例序号米集点识别编码的描述分段与组合示例编码1浙江省杭州市第025号医疗卫生建筑第08号数据网关 第0003号米集点330100 E 025 08 00032浙江省丽水市第009号办公建筑第25号数据网关第0112号采集点331100 A 009 25 0112附录C数据网关设备电磁兼容性要求（1）GB/T 17626

22、.2-1998电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 3级或以上；（2）GB/T 17626.3-1998电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰 度实验2级或以上；（3）GB/T 17626.4-1998电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗 扰度试验3级或以上；（4） GB/T 17626.5-1998电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度 试验3级或以上；（5）GB 9254-1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法合格；（6）GB/T 17618-1998信息技术设备抗扰度限值和测量方法合格。附录D数据网关设备基本要求参数指标要求接口单一型或复合型：具备 R

23、S-485/MODBUS/RS-232端口米集通信速率最大速率不小于9600bps采集通信协议支持 DL/T645-1997、GB/T 22264 2008安装式数子显示电测量仪表，每个接口独立可配置可支持计量设备数量可支持64台以上的连接采集周期根据数据中心命令或主动定时米集，电耗、米集周 期为10分钟到3小时可配置。数据处理方式解析协议，接收数据的加、减、乘运算存储容量内存不少于1GB存储内容电能数据及系统数据，数据类别、米集时间远传接口至少1个有线或无线接口远传周期10分钟到3小时可配置支持数据服务器数量至少2个配置/维护接口至少具有本地接口和 Web配置/维护功能网络功能接收命令、上报故障、数据加密、断点续传、DNS解析看门狗须内置 Watch Dog功能（防止通讯网关死机，可自 动重启）工作温度满足-1085 C工作范围功率小于10W，须满足9-24VDC直流供电（电源适配 器外置，可以减小控制器尺寸和降低功耗）附录E数据网关身份认证过程和数据加密1 身份认证过程数据中心使用MD5算法进行数据网关身份认证，密钥长度为128bit，具体 过程如下：（1）TCP连接建立成功后，数据网关向数据中心发送身份认证请求；（2）数据中心向数据网关发送一个随机序列；（3）数据网关