解读重点用能单位能耗在线监测系统技术规范:第4部分 端设备接口协议规范(试行)

2025-04-08 10 次浏览能源产业能耗
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碳通通 · 脱水解读

8 分钟理解报告 · 解读 2224 字 · 7 张图 · 12 个数据点

重点用能单位能耗在线监测系统里,端设备采集到的能耗数据到底怎么安全、可靠地送到省级平台?这份NHJC-04-2018技术规范第4部分,专门规定了两者之间的应用层通信协议。它不涉及监测系统的硬件选型,而是聚焦数据交换的规则:用什么协议、走什么流程、注册时提交哪些字段、上传造假或失败怎么处理。如果你所在企业正在建设或运维能耗在线监测端设备,或者需要对接省级平台,这份文件里的接口规则会直接影响数据能否顺利上传。

核心判断

  • 本规范是重点用能单位能耗在线监测系统技术规范的第4部分,专门规定端设备与省级平台之间的应用层通信协议。
  • 系统采用HTTPS保证互联网传输安全,应用层业务数据采用JSON交互格式,传输层基于TCP/IP协议。
  • 端设备须先通过CA数字证书身份认证,才允许接入省级平台并上传数据。
  • 通信流程包含首次注册并上传数据、基础信息修改及平日数据上传、平台版本校验三类。
  • 端设备上传失败重发3次仍未成功时,数据保存在队列中,待下次上传时再次重发。

脱水解读

这份规范管什么,不管什么

这份文件聚焦的是数据传输过程的应用层通信协议,适用于重点用能单位能耗在线监测端设备与省级平台之间的数据交换传输。对于已经建立省级平台的重点用能单位,其端设备与省级平台之间的数据交换传输可以参考本规范执行。

它同时留出了扩展空间:不限制系统扩展其他信息内容,但要求扩展时不得与规范中已使用或保留的控制命令相冲突。这意味着企业在实际建设中有一定的自主配置余地,但扩充的内容不能干扰标准命令的运行。

值得注意的是,规范给出了明确的引用文件清单,包括GB 32100统一社会信用代码编码规则、GB/T 2260行政区划代码、GB/T 4754国民经济行业分类,以及国统字〔1998〕200号文件对企业登记注册类型的规定。这些编码体系都是端设备与平台之间数据对接的基础。

端设备、省级平台与通信协议

理解接口协议,首先要弄清三个角色。能耗在线监测端设备指放置在重点用能单位,用于采集、分析、汇总用能单位能耗数据并将数据上传到系统平台的设备总称。

省级应用平台包括三部分:一是数据接入平台,驻留在省级平台数据接入服务器上,负责接收端设备上传的能耗数据;二是应用软件系统,提供端设备初始化配置所需的行政区划、能源品种、行业、生产工序编码等标准数据;三是CA认证中心,提供重点用能单位的身份认证服务。

能耗在线监测端设备向数据接入平台发送数据之前,须先到CA认证中心进行身份认证,只有通过认证才允许发送数据。

这意味着身份认证不是可选项,而是数据上传的前置条件,未通过认证的端设备无法向平台传输任何数据。

系统结构、协议层次与通信模式

从系统结构看,能耗在线监测端设备从重点用能单位的数据采集点采集数据后,将数据发给省级平台。数据应用层协议采用HTTPS,保证数据在互联网环境下传输的安全可靠。数据接入传输平台与端设备的数据发送软件采用可靠队列发送与接收验证机制,保证数据可靠传送到省级平台。

在协议层次上,传输层基于TCP/IP协议,应用层基于HTTPS协议,应用层传输的业务数据采用JSON交互格式。

通信模式为客户端和服务端之间的请求应答模式:通讯请求的发起端是客户端,应答端是服务端,整个请求应答过程由客户端发起、服务端应答组成。这种模式决定了端设备是主动发起方,省级平台的角色是接收和响应。

三类通信流程怎么走

端设备与省级平台的通信流程分为3种类型。第一种是首次注册并上传数据,包含端设备注册、基础数据下载(可选)、用能单位基础信息上传、用能单位采集数据上传、用能单位基础信息下载、用能单位采集数据下载流程,是最完整的一条链路。

第二种是基础信息修改及平日数据上传,按照平台下发时间每日定时向省级平台上传数据;用能单位基础信息修改后上传省级平台,包含用能单位基础信息上传、用能单位采集数据上传两个流程。

第三种是平台版本校验,端设备应至少每天一次进行平台版本校验。每个流程都对应独立的协议:端设备注册协议、基础数据下载协议、平台版本校验协议、用能单位基础信息上传协议、用能单位采集数据上传协议,以及可选的用能单位基础信息下载协议和采集数据下载协议。

注册与基础数据下载的关键字段

端设备完成物理部署、接入网络并运行后,首先要进行端设备注册。注册时需提供用能单位统一社会信用代码和所在行政区域的行政区划代码,平台注册服务会按企业端注册时间先后顺序逐个返回上传时间点,端设备须照此时间点上传数据。

平台返回值包含如下信息:a) 返回码:详见表 3。b) 设备序列号“GUID”:GUID 为端设备统一编码,为 32 位,由平台统一生成并下发。

除GUID外,平台还会下发基础数据下载地址、平台版本校验地址、用能单位基础信息配置上传地址、采集数据上传地址、基础信息配置下载地址、采集数据下载地址,以及上报时间点。

注册成功后,端设备启动基础数据下载进行初始化配置,下载内容包括行政区划、行业代码、单位类别编码、采集数据项编码、采集数据项数据用途、产品指标等字典数据,分别参照GB/T 2260、GB/T 4754、国统字〔1998〕200号文件和NECC-NHJC-02规范。平台版本校验的结果则反映注册服务版本信息与基础数据版本信息的编号,端设备据此判断是否需要重新注册或下载基础数据。

数据上传、可靠性机制与标签含义

用能单位采集数据按上传周期分为每日采集上传和每月采集上传两类。每日采集上传的指标包括每日指标和实时指标,其中实时指标每间隔15分钟采集一次,这是标准采集频率;如企业实现困难,可放宽至30分钟或1小时一次,但上传数据的时间标签要求为00:15、00:30或01:00等固定标签。非人工填报数据均需上传实时指标,这对企业信息化水平提出了实际要求。

在可靠性方面,每一用能单位将数据汇总打包后,每日在指定时间上传至省级平台。省级平台成功接收后返回成功反馈消息,如果超时未收到反馈或反馈为失败,端设备重发。若重发 3 次还未成功,则能耗在线监测端设备将本批次数据保存在队列中,下次上传数据时再次重发,直至成功。

上传数据涉及多个标签:dataCode为上传数据项编码,dataValue为数据项的值,valid表示数据有效性(true为有效、false为可疑),scope标识数据范围(全厂、生产工序、生产工序单元、重点耗能设备),inputType区分数据采集类型(管理信息系统、生产监控管理系统、分布式控制系统、现场仪表、手工填报等),statType区分采集频率(0实时、1日、2月、3年),statDate为统计周期起始时间,uploadDate为上传时间。

安全加密与可选下载协议

安全机制贯穿整个通信链路。端设备需采用统一要求的CA数字证书进行身份验证,通过身份验证后才能接入省级平台。端设备将重点用能单位数据经互联网上传至省级平台时,需同时采用VPN通道及HTTPS协议进行安全加密传输。这种双重加密安排在工业互联网数据上传场景中较为常见,目的就是保证数据在传输过程中不被篡改或泄露。

两类下载协议是可选项。用能单位基础信息下载便于系统调试及数据确认,可以查看上传至数据接入平台的本单位基础信息;用能单位采集数据下载则可以查看上传至数据接入平台的本设备采集数据。两者都明确标注“此协议非强制性协议,用户可根据具体需求调用”。

注册接口的返回码定义了多种异常情况:0为请求成功,E1001为平台服务异常,E1002为服务器数据库异常,E2001为请求参数异常、缺少必填项,E2002为请求参数异常、参数格式不合法。这些返回码为端设备开发者定位问题提供了依据。

图说解读

端设备到省级平台的三类通信链路

这份规范把端设备与省级平台的通信划分为三种类型,对应不同的业务场景和上线阶段。首次注册并上传数据是最完整的链路,涵盖端设备注册、基础数据下载、基础信息上传、采集数据上传以及两类可选下载流程。

当设备进入日常运行阶段,就转为第二种流程:按平台下发的上报时间点,每日定时上传采集数据,基础信息有修改时同步上传。这一模式是系统长期运行的主要形态。

第三种是平台版本校验,端设备应至少每天执行一次。平台注册服务信息或基础数据发生更改后,相应版本号会更新,端设备据此判断是否需要重新注册或重新下载基础数据字典。三类流程共同构成了端设备从接入到稳定运行再到持续同步的完整生命周期。

首次注册并上传数据
基础信息修改及平日上传
平台版本校验
三类通信流程自上而下链路
碳通通

系统结构中的四类角色

从系统结构看,端设备要完成一次数据上传,需要与多个角色发生交互。省级应用平台由三部分组成:数据接入平台负责接收能耗数据,应用软件系统负责提供行政区划、能源品种、行业、生产工序编码等标准数据供端设备初始化,CA认证中心则负责身份认证。

端设备从数据采集点获取数据后,先通过CA认证中心完成身份验证,再从应用软件系统下载或更新基础数据字典,最后将汇总后的数据发送至数据接入平台。

端设备向数据接入平台发送数据之前,须先到CA认证中心进行身份认证,这条规则把认证环节前置到了数据上传之前。对端设备软件开发方而言,这意味着认证模块不是可绕过的步骤,而是整个通信链路的前置条件。

能耗在线监测端设备采集并上传用能单位能耗数据数据接入平台接收端设备上传的能耗数据应用软件系统提供初始化配置的标准数据CA认证中心提供身份认证服务省级平台端设备数据上传的目标平台
能耗在线监测端设备→CA认证中心(身份认证)
能耗在线监测端设备→应用软件系统(获取标准数据)
能耗在线监测端设备→数据接入平台(上传能耗数据)
数据接入平台→省级平台(归属于)
应用软件系统→省级平台(归属于)
CA认证中心→省级平台(归属于)
端设备通信涉及的参与方
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端设备注册请求涉及的字段

端设备注册是整个通信流程的起点,接口对请求和响应字段都作了明确规定。请求侧需要提交用能单位的统一社会信用代码和行政区划代码:前者为18位,参照GB 32100;后者为6位,参照GB/T 2260,且需具体到县级。

响应侧返回的信息更多。平台会生成并下发32位的设备序列号GUID,作为端设备的统一编码;同时返回上报时间点,用于规定用能单位上传数据至省级平台的时间。

端设备注册平台负责为能耗在线监测端设备提供 URL 地址,并返回数据上传时间点要求(平台按照企业端注册顺序逐个返回上传时间,按照企业端注册时间先后顺序进行分配),端设备需要按照此时间点上传数据。

此外返回的六个URL地址覆盖了基础数据下载、版本校验、基础信息上传与下载、采集数据上传与下载等功能入口,端设备开发者可以直接从中提取调用地址。

字段类别
字段名称
规范要求
请求
统一社会信用代码
18位,参照GB 32100
请求
行政区划代码
6位,参照GB/T 2260
响应
设备序列号GUID
32位,平台统一生成并下发
响应
上报时间点
如01:05:00
响应
基础数据下载地址
如192.168.1.2/downloadBaseData
响应
采集数据上传地址
如192.168.1.5/uploadEnergyData
端设备注册接口关键字段一览
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端设备注册服务的返回码定义

端设备发送的每个请求都会返回相应响应信息,响应信息包括返回码和相应的描述。注册接口定义了五个返回码:0表示请求成功,E1001表示平台服务异常,E1002表示服务器数据库异常。

参数层面的问题由E2001和E2002区分。E2001是请求参数异常、缺少必填项,E2002是请求参数异常、参数格式不合法。这种区分对端设备调试很有用:前者提示字段遗漏,后者提示字段格式有误。

从排查看,返回码把问题来源大致分成了服务端和请求端两类。E1001、E1002指向平台侧的服务或数据库状态,E2001、E2002指向端设备侧提交的参数质量。把握这一分野,有助于技术人员快速定位数据上传失败的原因。

0:请求成功
E1001:平台服务异常
E1002:服务器数据库异常
E2001:请求参数异常,缺少必填项
E2002:请求参数异常,参数格式不合法
返回码由平台在响应中给出
注册接口返回码与含义对照
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采集数据上传失败的重发机制

数据上传的可靠性靠一套重发机制来保障。每一用能单位将数据进行汇总打包后,每日在指定的数据上传时间将本批次数据上传至省级平台。平台成功接收后返回一个成功反馈消息。

如果超时还未收到反馈或反馈为失败,则端设备重发,直至收到成功反馈为止。

但重发并非无限循环。规范设定了一个分界点:若重发3次还未成功,端设备将本批次数据保存在队列中,下次上传数据时再次重发,直至成功。

这套机制的意义在于兼顾时效与完整。对于偶发的网络抖动或平台短暂繁忙,现场重发三次通常能解决;对于持续性故障,进入队列后可以避免数据丢失,等链路恢复后补传。对用能单位而言,这意味着数据上报的完整性不依赖单次传输的成功。

数据汇总打包上传
平台返回反馈消息
超时未反馈或反馈失败
端设备重发数据
重发3次仍未成功
数据保存在队列中
下次上传时再次重发
数据上传失败后的重发闭环
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采集数据上传的关键标签

采集数据上传是端设备日常最频繁的动作,其报文里一批标签各有明确含义。dataCode是上传数据项编码,dataValue是数据项的值,后者的数据单位按NECC-NHJC-02要求执行,意味着单位不是随意填写的,需与编码规范配套。

valid字段用于标注数据有效性:true为有效数据,false为可疑数据。这一设计实际上为现场数据异常留出了标记空间,而不是简单地上传或丢弃。scope字段区分数据范围,从全厂、生产工序、生产工序单元到重点耗能设备共四档。

inputType区分数据采集类型,包括管理信息系统、生产监控管理系统、分布式控制系统、现场仪表、手工填报五类;statType区分采集频率,为0实时、1日、2月、3年。statDate与uploadDate则分别记录统计周期起始时间和数据上传时间。

标签名称
标签含义
取值说明
dataCode
上传数据项编码
参照NECC-NHJC-02
dataValue
数据项的值
单位按NECC-NHJC-02要求
valid
数据有效性
true有效;false可疑
scope
数据范围
1全厂;2生产工序;3工序单元;4重点耗能设备
inputType
数据采集类型
1管理信息系统;2生产监控管理系统;3分布式控制系统;4现场仪表;5手工填报
statType
数据采集频率
0实时、1日、2月、3年
statDate
数据统计时间
统计周期起始时间
uploadDate
数据上传时间
格式yyyy-MM-dd HH:mm:ss
采集数据上传主要标签及含义
碳通通

采集数据上传与下载协议对比

规范里有两组容易混淆的协议:采集数据上传与采集数据下载。前者是端设备定时将采集数据上传至省级平台的数据接入平台,属于系统运行的必选动作;后者是端设备根据需要查看已上传至数据接入平台的本设备采集数据。

两者的定位差异很清晰。上传协议面向日常运行,强调的是按时、可靠、不丢数据;下载协议则服务于调试与确认,便于运维人员核对平台侧接收到的数据与端设备本地数据是否一致。

此协议非强制性协议,用户可根据具体需求调用,这一表述在基础信息下载和采集数据下载两处都出现了。换言之,下载类接口是否实现,由企业根据自身调试和运维需求决定,不构成合规上的硬性要求。

上传协议:必选,定时上报
下载协议:可选,按需调用
上传协议:端设备向平台发送数据
下载协议:端设备从平台取回数据
上传协议:数据送入省级平台
下载协议:用于系统调试及数据确认
上传协议与下载协议的定位差异
碳通通

数据解读

指标数值单位出处
端设备注册端设备注册协议8 通信流程 表1
基础数据下载基础数据下载协议8 通信流程 表1
平台版本校验平台版本校验协议8 通信流程 表1
用能单位基础信息上传用能单位基础信息上传协议8 通信流程 表1
用能单位采集数据上传用能单位采集数据上传协议8 通信流程 表1
用能单位基础信息下载用能单位基础信息下载协议8 通信流程 表1
用能单位采集数据下载用能单位采集数据下载协议8 通信流程 表1
通信流程与对应采用协议

表1把通信流程与对应采用的协议一一对应起来,共列出七个流程。前六个覆盖注册、下载、校验、上传、上传、下载,最后一个采集数据下载对应9.8节的协议。 值得注意的是表中两个下载流程——基础信息下载和采集数据下载——在正文中都被标注为可选。基础数据下载虽然是首次注册流程中的一环,但其在通信流程类型描述中被注明为可选。这提示端设备开发者:并非所有七个流程都必须实现,需结合平台要求和自身情况区分必选与可选。 这张表的价值在于把散落在各章节的协议对应关系集中呈现。技术人员对照该表,可以快速定位某个业务动作应该调用哪一节定义的接口,减少在长文档中反复查找的成本。

指标数值单位出处
实时指标标准采集频率15分钟一次9.6 用能单位采集数据上传
实时指标放宽采集频率30或60分钟一次9.6 用能单位采集数据上传
放宽后数据时间标签示例00:30、01:00、01:309.6 用能单位采集数据上传
重发失败后的保存机制3次9.6 用能单位采集数据上传
平台版本校验最低频次1次/天9.4 平台版本校验
采集数据上报的频率与时间要求

这份规范对数据上报在时间维度上给出了几组具体数值,直接关系到企业端设备与采集系统的配置。实时指标的标准采集频率是每间隔15分钟一次,上传数据时间标签要求为00:15、00:30或01:00等固定标签。 考虑到部分企业实现存在困难,规范留出了放宽空间:采集频率可放宽至30分钟或1小时一次。如果按30分钟采集并保存一次,则上传数据时间标签为00:30、01:00、01:30等。这一弹性安排照顾了信息化水平不一的用能单位。 数据完整性的兜底则体现在重发机制上:重发3次仍未成功后,数据转入队列等待下次上传时再次重发。此外,平台版本校验要求端设备至少每天一次定期检查本地基础信息是否已更新,这一频次要求确保了端设备使用的行政区划、行业、能源品种等字典数据不至于长期滞后。

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重点用能单位能耗在线监测数据采集指南:第4部分 端设备接口协议规范(试行)

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