市、区两级平台数据通信协议 V2.0

上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统通信协议

市、区两级平台数据通信协议 V2.0

2017.2

为方便上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统市、区两级平台数

据传输和交互，特制订本通信协议。

1 术语

1.1 上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统市级平台

面向全市范围内符合节能监管要求的国家机关办公建筑和大型公共建筑，负责建筑总体用能状况的监测和分析，具有向市级行业主管部门和节能监管部门等提供全市各类建筑用能数据以及统计分析功能的能耗监测平台。

1.2 上海市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统区级平台

面向全区范围内符合节能监管要求的国家机关办公建筑和大型公共建筑，为区节能主管部门提供建筑能耗监测、分析和管理等功能的能耗监测平台。

1.3 市级机关办公建筑能耗分平台

市级机关办公建筑能耗分平台负责向市级机关节能管理部门提供市级国家机关办公建筑用能状况的实时监测、统计分析和管理功能。

2 数据传输内容和通信方式

2.1 数据传输和交互基于 IP 数据网络，通过 TCP 协议和WebService 协议进行数据传输和交互。

2.2 建筑分类分项能耗数据编码见附录 1。

2.3 区级平台向市级平台上传的能耗数据：

(1) 单幢建筑的时、日、月、年分类分项能耗数据，建筑总能耗、单位建筑能耗、单位空调面积能耗数据；

(2) 按建筑类型和建筑功能市分汇总的时、日、月、年分类分项平均能耗数据；

(3) 区级平台的小时能耗数据每一小时上传 1 次，日、月、年能耗在下一时段开始时刻传输。

2.4 .市级平台向区级平台提供全市平均能耗数据：

(1) 市级平台在接收区级平台上传的能耗数据时，同时向区级平台提供全市按照

建筑类型、建筑功能和能耗分项划分的市级平均值数据;

(2) 区级平台按照附录 4 调用市级平台提供的接口查询全市能耗平均值数据。

2.5 为保证建筑信息数据的统一性，区级平台在增加或修改建筑信息时应调用市级平台的接口对数据进行同步。

2.6 区级平台如因传输网络故障等原因数据未能传输，应在本地缓存数据，则待传输网络恢复正常后数据传输再重新上传。

3 数据传输过程和通信协议

3.1 市、区两级平台能耗数据传输采用 TCP 协议，区级平台查询市级平台全市平均能耗数据采用 WebService 协议；市、区两级平台的建筑信息数据同步采用 WebService 协议。

3.1.1 市、区两级平台能耗数据传输 TCP 协议定义如下，具体通信协议见附录 2：

⚫ 市级平台为服务端，建立 TCP 监听，区级平台发起对数据中心的连接，TCP建立后发送验证信息，市级平台对区级平台进行身份认证验证，验证通过后区级平台发送加密后的能耗数据；

⚫ 区级平台连接后定时发送心跳数据，心跳数据不加密；

⚫ 应用层数据包使用 XML 格式，具体格式见附录 3。

3.2 区级平台可以调用市级平台的 WebService 接口查询全市平均能耗数据，

WebService 协议格式见附录 4。

3.3 市、区两级平台建筑信息数据同步的 WebService 协议定义如下，具体通信协议见附录 5：

⚫ 区级平台在增、删、改建筑信息数据时应调用市级平台的 WebService 接口以保证省市两级平台建筑信息数据的统一性；

⚫ 区级平台在调用市级平台的 WebService 接口进行增、删、改建筑信息数据后，市级平台需要对建筑信息进行审批，审批结果可通过市级平台的 WebService接口查询

⚫ 每幢建筑应有全市唯一的建筑代码，为保证建筑代码的唯一性，区级平台应

按照附录 6 的格式生成建筑代码。

3.4 市、区平台在数据传输时应进行加密，加密使用 AES 加密算法对数据包进行加密，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。

3.5 程序中涉及到的字符串（string）和字节（byte）之间的转换均采用 UTF-8 编码。

附录 1 建筑分类分项能耗和代码

序号	分类分项编码	分类分项名称	单位	计算方法
1	01000	电	kWh	★
2	01A00	照明插座系统用电	kWh	★
3	01A10	室内照明与插座	kWh	☆
4	01A1A	室内照明	kWh	☆
5	01A1B	室内插座	kWh	☆
6	01A20	公共区域照明和应急照明	kWh	☆
7	01A2A	公共区域照明	kWh	☆
8	01A2B	应急照明	kWh	☆
9	01A30	室外景观照明	kWh	☆
10	01B00	空调系统用电	kWh	★
11	01B10	冷热站	kWh	★
12	01B1A	冷冻泵	kWh	★
13	01B1B	冷却泵	kWh	★
14	01B1C	冷水机组	kWh	★
15	01B1D	冷却塔	kWh	☆
16	01B1E	热水泵	kWh	★
17	01B1F	电锅炉	kWh	★
18	01B20	空调末端	kWh	☆
19	01B2A	空调箱、新风机组	kWh	☆
20	01B2B	风机盘管	kWh	☆
21	01B2C	空调市域的通排风设备	kWh	☆
22	01B2D	多联机/分体式空调器	kWh	☆
23	01C00	动力系统用电	kWh	★
24	01C10	电梯	kWh	☆
25	01C20	水泵	kWh	☆
26	01C30	非空调区域通排风设备	kWh	☆
27	01D00	特殊系统用电	kWh	★
28	01D10	信息中心	kWh	☆

29	01D20	厨房餐厅	kWh	☆
30	01D30	洗衣房	kWh	☆
31	01D40	xxx	kWh	☆
35	01D50	其它	kWh	☆
36	02000	水	m3
37	02A00	直饮水	m3
38	02B00	生活用水	m3
39	02B10	厨房餐厅用水	m3
40	02B20	盥洗用水	m3
41	02B30	洗衣房用水	m3
42	02B40	绿化用水	m3
43	02B50	水景用水	m3
44	02B60	空调用水	m3
45	02B70	xxx用水	m3
46	02B80	洗车用水	m3
47	02B90	淋浴用水	m3
48	02BA0	锅炉用水	m3
49	02BB0	其他用水	m3
50	02C00	中水	m3
51	02D00	雨水	m3
52	03000	燃气	m3
53	03A00	天然气	m3
54	03A10	冷热源用燃气
55	03A20	厨房餐厅用燃气
56	03A30	生活热水用燃气
57	03A40	其他燃气
58	03B00	人工煤气	m3
59	03C00	液化气	m3
60	04000	燃油	kg
61	04A00	汽油	kg

62	04B00	煤油	kg
63	04C00	柴油	kg
64	04D00	燃料油	kg
65	05000	集中供热	kj
66	06000	集中供冷	kj
67	07000	可再生能源	kWh
68	07A00	太阳能系统	kWh
69	07B00	地源热泵系统	kWh
70	07C00	风力发电系统	kWh
71	07D00	其他	kWh
72	08000	其它能源	kWh

说明：

★表示应通过实际计量仪表计算得出

☆如果线路允许，应尽量安装计量仪表，否则可以通过拆分得出

附录 2 市、区两级平台能耗数据交互 TCP 通信协议

1. 网络层数据包格式

Head

Type

Length

Data

市、区平台传输的网络层数据包格式是指通过 TCP 协议网络传输时的格式，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：

Head：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 3。

2. 身份认证过程

市级平台使用 MD5 算法进行对区级平台进行身份认证，具体过程如下：

（1）TCP 连接建立成功后，区级平台向市级平台发送身份认证请求；

（2）市级平台向区级平台发送一个随机序列；

（3）区级平台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 值并发送给市级平台;

（4）市级平台将接收到的 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。

认证密钥存储在市级平台和区级平台的本地文件系统中，密钥长度 128bit。 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 应用层数据包 XML 数据格式

1．身份验证数据包(id_validate)

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XXXXXX</ platform _id >

<type>id_validate</type>

</common>

<id_validate operation="request/sequence/md5/result">

<sequence>XXXXXXXX </sequence>

<md5>XXXXXXXX</md5>

</id_validate>

</root>

说明：

common 元素：通用部分，属性说明： platform _id:区级平台代码，详见附录 6 type：固定为 id_validate，指明是身份验证

id_validate 元素：

operation 属性:共有四种：

⚫ request:请求身份验证，该数据包为区级平台（客户端）发送给市级平台（服务端），无子元素。

⚫ sequence:服务端发送一串随机序列，sequence 子元素有效（该数据包为服务器发送给客户端）。

⚫ md5: 客户端发送计算的MD5，md5 子元素有效（该数据包为客户端发送给服务端），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:服务端发送验证结果，result 子元素有效（该数据包为服务端发送给客户端）

2．心跳/校时数据包(heart_beat)

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XXXXXX</ platform _id >

<type>heart_beat</type>

</common>

<heart_beat operation="notify/time">

</heart_beat>

</root>

说明：

common 元素：通用部分，属性说明： platform _id:区级平台代码，详见附录 5 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: 客户端定期给服务器发送存活通知,无子元素

⚫ time: 服务端在收到存活通知后发送授时信息，此时子元素 time 有效

3．区级平台能耗上传数据包

3.1 区级平台上传的单栋建筑的能耗信息：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XX</ platform _id >

<type>building_energy_data</type>

</common>

<energy_item code=”xxxxx” total=”xxx” unit_area=”xxx” air_area=”xxx” />

……

</building>

......

</buildings>

</data>

</root>

说明：

（1）common 元素，通用部分，属性说明：

⚫ platform _id:区级平台代码，详见附录 5

⚫ type：building_energy_data,指明是建筑能耗数据

（2）data 元素，远传数据：

⚫ operation 属性：操作类型

⚫ buildings 元素,楼宇的汇总

⚫ building 元素，id 属性为建筑代码，见附录 5

⚫ time 元素

◼ type 属性:能耗数据的类型:hour/day /month/year:小时能耗/日能耗/月能耗/年能耗

◼ yyyy-MM-dd HH:mm:ss:时间值

⚫ energy_items 元素：能耗分项数据

◼ energy_item 元素:上传的分项

◆code 属性：分项代码，数值是汇总能耗值

◆total 属性：总能耗

◆unit_area：单位面积能耗

◆air_area：空调面积能耗

市级平台回应的信息：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XX</ platform _id >

<type> builidng_energy_data </type>

</common>

<time type=” hour/day /month/year”> yyyy-MM-dd HH:mm:ss

</time>

</data>

</root>

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 是区级平台发送数据中包含的消息。

3.2 区级平台上传的全区建筑能耗汇总信息：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XXXXXX</ platform _id >

<type>district_energy_data</type>

</common>

<building_type type=”X” function=”X”>

<energy_item code=”xxxxx” total=”xxx” unit_area=”xxx” air_area=”xxx” />

……

</building_type>

<building_type type=”X” function=”X”>

<energy_item code=”xxxxx” total=”xxx” unit_area=”xxx” air_area=”xxx” />

……

</building_type>

……

</data>

</root>

说明：

（1）common 元素，通用部分，属性说明：

⚫ platform _id:区级平台代码，详见附录 5

⚫ type： district_energy_data,市级汇总能耗数据

（2）data 元素，远传数据：

⚫ operation 属性：操作类型

◼ report:定时上报的能耗数据

⚫ time 属性

◼ type 属性:能耗数据的类型:hour/day /month/year:小时能耗/日能耗/月能耗/年能耗

◼ yyyy-MM-dd HH:mm:ss，时间值

⚫ building_type 元素：

◼ type：建筑类型代码，见附录 6

◼ function：建筑功能代码，见附录 6

◼ energy_item 元素:上传的分类分项能耗

◆total 属性：总能耗

◆unit area 属性：单位面积能耗

◆air_area 属性：空调面积能耗

市级平台回应的信息：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XXXXXX</ platform _id >

<type> district_energy_data </type>

</common>

</data>

</root>

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 是市平台发送数据中包含的消息时间类型。

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，平台将回应下列消息，错误描述在 error 元素中。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<error>error description</error>

</common>

</root>

附录 4 市级平台提供的全市平均能耗数据查询

WebService 协议

市级平台提供查询省平均能耗数据的 WebService 服务，市级通过 WebService 服务获取制定时间段内的全市平均能耗数据。

WebService 服务名： EnergyDataService，提供下列方法：

1. public byte[] queryEnergyData (string platformId , byte[] sequence , byte[] md5, string startTime,string endTime,string timeType,string buildingType,string buildingFunction)

参数说明：

platformId：区级平台代码，参见附录 6； sequence：区级平台生成的随机码；

md5：区级平台将存储的本地密钥(AES 加密密钥)加上生成的随机码（sequence）计算出的 md5 值；

startTime：起始时间，格式 yyyy-MM-dd HH:mm:ss； endTime:结束时间，格式 yyyy-MM-dd HH:mm:ss； timeType:时间类型:day/ month/year

buildingType:建筑类型代码，参见附录 6 buildingFunction:建筑功能代码，参见附录 6。

返回值： AES 加密后的返回值，原始格式如下：

(1)服务调用正常返回的消息：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<platform_id>XXXXXX</ platform _id>

<type>city_energy_data</type>

</common>

<building_type type=” x” function=”x”>

<energy_item code=”xxxxx” unit_area=”xxx” air_area=”xxx” />

……

</time>

<energy_item code=”xxxxx” unit_area=”xxx” air_area=”xxx” />

……

</time>

……

</ building_type>

</data>

</root>

说明：

（1）common 元素，属性说明：

⚫ platform _id:市级平台代码，详见附录 6

⚫ type： city_energy_data, 市级平均能耗数据

（2）data 元素：

⚫ operation 属性：操作类型

⚫ timeType 属性：时间类型

⚫ building_type 元素：

◼ type 属性：建筑类型代码，详见附录 6

◼ function 属性:建筑功能代码，详见附录 6

◼ time 元素：

◼ value 属性:yyyy-MM-dd HH:mm:ss,时间值

◆energy_item 元素:分类分项能耗

⚫ code:分类分项代码

⚫ unit_area：单位面积能耗

⚫ air_area：单位空调面积能耗

(2)服务调用返回的错误消息：

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，平台将回应下列消息，错误描述在error 元素中。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

<root>

<error>error description</error>

</common>

</root>

附录 5 市、区两级平台建筑信息数据同步

WebService 通信协议

市级平台提供 WebService 服务，区级平台在增加、修改、删除建筑信息数据时应调用市级平台的接口对数据进行同步，以保证数据的统一性。

每幢建筑应有全市唯一的建筑代码，为保证建筑代码的唯一性，区级平台应按照附录 6 的格式生成建筑代码。

1. WebService 协议说明

WebService 服务名：BuildApprovalService，提供下列方法：

1) 增加建筑信息

public string addBuildingInfo(string platformId, byte[] sequence, byte[] md5, byte[] message)

2) 更新建筑信息

public string updateBuildingInfo(string platformId , byte[] sequence , byte[] md5, byte[] message)

参数说明：

platformId：区级平台代码，参见附录 5； sequence：区级平台生成的随机码；

md5：区级平台将存储的本地密钥(AES 加密密钥)加上生成的随机码（sequence）计算出的 md5 值；

message：AES 加密后的建筑信息数据，原始格式详见下面的建筑信息上传报文格式；

返回值：如果正确解析，返回 OK，否则返回错误描述。

3) 删除建筑信息

public string deleteBuildingInfo (string platformId , byte[] sequence , byte[] md5, string buildingId)

参数说明：

platformId：区级平台代码，参见附录 6； sequence：随机码；

md5：计算出的 md5 值；

buildingId:建筑代码，参见附录 6。

返回值：如果正确解析，返回 OK，否则返回错误描述。 4）查询审批状态

public string getApprovalResult(string platformId, byte[] sequence, byte[] md5, string buildingId)

参数说明：

platformId：区级平台代码，参见附录 6； sequence：随机码；

md5：计算出的 md5 值； buildingId:建筑代码，参见附录 6。返回值：0-待审批，1 同意，2 拒绝

2. 建筑信息上传报文格式

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<root>

<!—所属区县代码

参考《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设技术导则》中列出的行政区划编码如：

xx区：310101xx区：310104

-->

<!-竣工日期:年份 -->

<!—

对于国家机关：

A:办公, B:法院, C:公安, D:检察院,Z:其他对于大型公建：

A: 办公建筑, B: 商场建筑,C: 宾馆饭店建筑,D: 文化建筑

E: 医疗卫生建筑,F: 体育建筑,G: 综合建筑,H:教育建筑，Z: 其它建筑

-->

<!-- 1:自用

2:托管

-->

<!--A: 集中空调系统 B: 多联式空调系统 C: 分体式空调

D: 其他

如果有多种形式，用逗号隔开，如：A,B,D

-->

<!--A: 电

B: 油

C: 天然气 D: 煤

E: 其他

如果能源种类有多种，用逗号隔开，如：A,B,D

-->

<!-- 1:集中式

2:分布式

-->

<!--A: 太阳能光伏 B: 太阳能热水 C: 风力发电 D: 地热

E: 生物质能 F: 其他

-->

</building>

</root>

3. 市级平台数据接收服务器的服务地址：

xxxx://xxx.xxxxxx.xxx/XxxXxxxXxxxxxx/XxxXxxxxxxx/XxxxxXxxxxxxxXxxxxxx/XxxxxXx provalService.asmx

附录 6 平台代码和建筑代码

建筑代码由四部分组成，共 14 位：平台代码、行政市划代码、建筑类型代码、建筑功能代码、建筑识别码。

1) 平台代码

平台代码 2 位，由平台的拼音首字母组成，如下表 1 所示：

表 6-1 区级平台代码

平台名称	平台代码
虹桥商务区	HQ
宝山	BS
崇明	CM
长宁	CN
奉贤	FX
市级机关	GG
虹口	HK
xx	HP
静安	JA
嘉定	JD
金山	JS
闵行	MH
浦东	PD
普陀	PT
青浦	QP
上海市	SH
松江	SJ
xx	XH
xx	XX
闸北	ZB

2) 行政市划代码

表 6-2 行政市划代码

行政市划	行政市划代码
上海市	310000
xx区	310101
xx区	310104
长宁区	310105
静安区	310106
普陀区	310107
闸北区	310108
虹口区	310109
xx区	310110
闵行区	310112
宝山区	310113
嘉定区	310114
浦东新区	310115

金山区	310116
松江区	310117
青浦区	310118
奉贤区	310120
虹桥商务区	310131
崇明县	310230

3) 建筑类型代码

建筑类型代码 1 位，A:国家机关，B：大型公建。

4) 建筑功能代码

建筑功能代码一位。见表 6-3：

表 6-3 建筑类型代码和建筑功能代码

建筑类型	类型编码	建筑类别	类别/功能编码
国家机关	A	全部建筑	0
		办公	A
		法院	B
		公安	C
		检察院	E
		其他	Z
大型公建	B	全部建筑	0
		办公建筑	A
		商场建筑	B
		宾馆饭店建筑	C
		文化建筑	D
		医疗卫生建筑	E
		体育建筑	F
		综合建筑	G
		教育建筑	H
		其它建筑	Z

5) 建筑识别码

识别码由四位数字组成，例如 0001，0002，…，9999。由区级平台主管部门统一规定，应保证市县内建筑识别编码的唯一性。

6) 建筑代码示例

位数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
编码	XX		XXXXXX						X	X	XXXX

建筑识别码

建筑功能代码

建筑类型代码行政市划代码

图 1 建筑代码示例

平台代码

附录 7 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	abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
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,-31,59
	byte(0～256)	144,1,80,152,60,210,79,176,214, 150,63,125,40,225,127,114	195,252,211,215,97,146,228,0,125,251 ,73,108,202,103,225,59
	十六进制	900150983cd24fb0d6963f7d28e1 7f72	c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b

2. 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!
密钥		chinashanghaijky
密文	byte(-128～127)	35,118,54,20,-110,33,-7,92,121,-103,21,52,-119,96,-120,-30
	byte(0～256)	35,118,54,20,146,33,149,92,121,153,21,52,137,96,126,226
	十六进制	237636149221f95c79991534896088e2

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-128～ 127，C#是 0～256，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 XXX 说明

通过 TCP 协议传输，在身份验证时 xml 格式中的 MD5 是 16 进制表示的字符串，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。

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