公用事業(yè)部門企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案

1、附件 3 武漢市節(jié)能智慧管理系統(tǒng) 與公用事業(yè)部門能耗數(shù)據(jù)采集接口 技術(shù)方案 武漢市發(fā)展和改革委員會(huì) 2013 年 12 月 目錄 第 1 章 平臺(tái)概述 3 1.1建設(shè)背景 3. 1.2建設(shè)目標(biāo) 3. 1.3建設(shè)內(nèi)容 4. 第 2 章 公用事業(yè)部門企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案 4 2.1需求分析 4. 2.2數(shù)據(jù)采集流程 5. 2.3相關(guān)工作分工 6. 第 3 章 相關(guān)參數(shù)說(shuō)明 7 3.1前置機(jī)及數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 7. 3.2安全網(wǎng)閘 8. 3.3專線網(wǎng)絡(luò) 8. 3.4數(shù)據(jù)加密算法說(shuō)明 8. 3.5 能源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)說(shuō)明 11 第1章 采集接口平臺(tái)概述 1.1 建設(shè)背景 當(dāng)前，我國(guó)節(jié)能減排形勢(shì)依然嚴(yán)峻，隨

2、著國(guó)務(wù)院 “十二五 ”節(jié)能 減排綜合性工作方案的發(fā)布，我國(guó)的節(jié)能減排工作已從粗放走向精 細(xì)，傳統(tǒng)的關(guān)停高耗能企業(yè)方法己無(wú)法滿足當(dāng)前能源管理要求。 實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)是節(jié)能減排工作推進(jìn)和節(jié)能效果評(píng)價(jià)的依 據(jù)，是為節(jié)能減排效果 “把脈 ”的最有利工具，但由于現(xiàn)有能源數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì)大多手工填報(bào)，存在周期長(zhǎng)、不實(shí)時(shí)的缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)的客觀性和準(zhǔn)確 性無(wú)法保證，不能及時(shí)反映能源消耗狀況，所以主管部門對(duì)能源消耗 動(dòng)態(tài)無(wú)法及時(shí)掌控，造成了能源調(diào)控的滯后，無(wú)法實(shí)現(xiàn)能源資源的合 理配置。同樣，由于能耗數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，企業(yè)不能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)能 源消耗過(guò)程中存在的問(wèn)題，能源浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重。同時(shí)，目前第三 方評(píng)估機(jī)構(gòu)的能效評(píng)估

3、也大多基于企業(yè)自行填報(bào)的數(shù)據(jù)，無(wú)法保證能 效評(píng)估的科學(xué)性和合理性。所以，能源消耗數(shù)據(jù)能被準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的采 集獲得顯得十分迫切。 1.2 建設(shè)目標(biāo) 建設(shè)武漢市節(jié)能智慧管理系統(tǒng)，在現(xiàn)有能耗統(tǒng)計(jì)、能源檢測(cè)、能 效評(píng)估積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立起一個(gè)全面的能源數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能 源數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、統(tǒng)計(jì)、分析，為政府決策、為政府能耗管理考核、 企業(yè)產(chǎn)品工藝改進(jìn)和第三方評(píng)估提供準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)開(kāi)展 節(jié)能方法研究、標(biāo)準(zhǔn)制定和評(píng)價(jià)服務(wù)，形成對(duì)能源數(shù)據(jù)的 “采集 -分析 - 利用”的良性循環(huán)，為全市科學(xué)用能和 “十二五 ”節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提 供支持。 1.3 建設(shè)內(nèi)容 建設(shè)武漢市重點(diǎn)用能單位能耗數(shù)據(jù)中心與分析

4、平臺(tái)，對(duì)全市重點(diǎn) 用能單位的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，從而全面、客觀、實(shí)時(shí)地掌 握能源消耗狀況，為能源的宏觀調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐。 第2章 公用事業(yè)部門企業(yè)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案 2.1 需求分析 （1）覆蓋用能單位范圍 項(xiàng)目規(guī)劃的用能單位范圍包括武漢市年能耗 2000 噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上的 單位，預(yù)計(jì)數(shù)量在 1000 家左右。項(xiàng)目計(jì)劃分批分步納入市節(jié)能智慧管 理系統(tǒng)。 首批納入采集的用能單位范圍是列入萬(wàn)家企業(yè)節(jié)能低碳行動(dòng)實(shí) 施方案（發(fā)改環(huán)資 20112873 號(hào)）的市重點(diǎn)用能單位，后續(xù)納入采 集的單位待市發(fā)改委、經(jīng)信委、統(tǒng)計(jì)局確定并通知。企業(yè)組織機(jī)構(gòu)代 碼與各公用事業(yè)部門戶號(hào)匹配關(guān)系由市發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中

5、心與各公用 事業(yè)部門逐一比對(duì)，確保企業(yè)基礎(chǔ)信息的一致性。 （2）能耗數(shù)據(jù)指標(biāo)及周期 各公用事業(yè)提供每家用能單位一級(jí)關(guān)口表的能耗數(shù)據(jù)，傳輸內(nèi)容 及格式約定詳見(jiàn)本方案 3.5 節(jié)。 能耗數(shù)據(jù)周期暫定為小時(shí)、日、月、季、年 5 檔 （3）數(shù)據(jù)采集頻率 各公用事業(yè)部門開(kāi)發(fā)程序，能自動(dòng)將用能單位能耗數(shù)據(jù)發(fā)送至前 置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里，要求最新數(shù)據(jù)反映該企業(yè)數(shù)據(jù)周期（如上節(jié)描述）內(nèi) 的能耗情況，約定傳輸時(shí)間為報(bào)告數(shù)據(jù)周期結(jié)束的十分鐘內(nèi)，最高傳 輸/采集頻率為1小時(shí)。 2.2數(shù)據(jù)采集流程 公共事業(yè)部門（電力/燃?xì)?熱力公司等）數(shù)據(jù)采集框架圖如下： 前査機(jī) （電力處司+燃勺黛團(tuán): 安全網(wǎng)閘 安全網(wǎng)閘 齊時(shí) Jilsi

6、s - 誌理中心 內(nèi)朗 墳抿 st理 由圖可知，各公用事業(yè)部門數(shù)據(jù)采集主要由三個(gè)部分組成： （1）各公用事業(yè)部門內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移：各公用事業(yè)部門自有的能源 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)單向傳輸?shù)陌踩W(wǎng)閘（新增），轉(zhuǎn)移至一臺(tái)前 置機(jī)服務(wù)器（新增）。安全網(wǎng)閘技術(shù)在大連、福建等地的電力 系統(tǒng)已有應(yīng)用案例，是一種保證電力監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)物理隔離、單 向安全傳輸?shù)募夹g(shù)手段。 （2） 專用網(wǎng)絡(luò)傳輸：通過(guò)搭建電信公司的專用網(wǎng)絡(luò)（新建），將前 置機(jī)中的能源采集數(shù)據(jù)加密后密文傳輸至能源中心的內(nèi)網(wǎng)。 加密方法由各公用事業(yè)部門與市發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中心約定， 算法的說(shuō)明和示例見(jiàn)本方案3.4節(jié)。 （3）能源中心內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)移：通過(guò)專網(wǎng)進(jìn)入能源

7、中心內(nèi)網(wǎng) 的能源數(shù)據(jù)密文數(shù)據(jù)，通過(guò)解密后，再通過(guò)單向傳輸?shù)陌踩?網(wǎng)閘（新增）進(jìn)入能源中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行分析處理。 根據(jù)以上各公用事業(yè)部門數(shù)據(jù)采集框架，設(shè)計(jì)采集流程如下： （1）安全網(wǎng)閘、前置機(jī)部署與數(shù)據(jù)庫(kù)軟件調(diào)試 在各公用事業(yè)部門網(wǎng)絡(luò)機(jī)房安裝安全網(wǎng)閘、前置機(jī)服務(wù)器、及相 關(guān)應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件（Sqlserver）,并配置相關(guān)賬戶及參數(shù)。同時(shí) 根據(jù)雙方約定的前置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件參數(shù)、加密算法、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)說(shuō) 明等文檔，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移程序的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)將用能單位能耗數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)移至前置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里。 由各公用事業(yè)部門組織實(shí)施， 市發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中心項(xiàng)目組配合。 （ 2 ） 專線網(wǎng)絡(luò)部署與調(diào)試 將專線網(wǎng)

8、絡(luò)接入前置機(jī)服務(wù)器和能源中心專用數(shù)據(jù)采集服務(wù)器， 配置相關(guān)賬戶及參數(shù)，確保網(wǎng)絡(luò)通暢及安全。由市發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中 心組織實(shí)施，各公用事業(yè)部門配合。 （ 3） 能源數(shù)據(jù)中心接收數(shù)據(jù)及應(yīng)用開(kāi)發(fā) 能源數(shù)據(jù)中心定期從各公用事業(yè)部門前置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里獲取數(shù)據(jù)， 在能源中心的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房安裝安全網(wǎng)閘、服務(wù)器、及相關(guān)應(yīng)用軟件和數(shù) 據(jù)庫(kù)軟件（Sqlserver）,并進(jìn)行相應(yīng)功能的開(kāi)發(fā)和展現(xiàn)。由市發(fā)改委節(jié) 能監(jiān)察中心組織實(shí)施，各公用事業(yè)部門配合。 2.3 相關(guān)工作分工 發(fā)改委 序號(hào)事項(xiàng)電力公司節(jié)能監(jiān)具體說(shuō)明備注 察中心 1、設(shè)備采購(gòu)與集成； 2、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件安裝及調(diào)試； 安全網(wǎng)閘、前 3、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)，將加日常管

9、理由各公用 1 置機(jī)部署與數(shù)負(fù)責(zé)協(xié)助 密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)前置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里；事業(yè)力公司負(fù)責(zé)。 據(jù)庫(kù)軟件調(diào)試 4、日常管理和軟硬件維護(hù)，缺失 數(shù)據(jù)的補(bǔ)發(fā)等； 專線管理與運(yùn)維由 專線網(wǎng)絡(luò)部署 2 協(xié)助負(fù)責(zé)專線與前置機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接入及調(diào)試。發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中 與調(diào)試 心負(fù)責(zé)并實(shí)施； 在能源中心的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房安裝安全 能源數(shù)據(jù)中心 網(wǎng)閘、服務(wù)器、及相關(guān)應(yīng)用軟件和由發(fā)改委 節(jié)能 監(jiān)察 3 測(cè)的數(shù)據(jù)接收協(xié)助負(fù)責(zé) 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件(Sqlserver)，并進(jìn)行相中心負(fù)責(zé)并實(shí)施； 與應(yīng)用開(kāi)發(fā) 應(yīng)功能的開(kāi)發(fā)和展現(xiàn)。 第3章相關(guān)參數(shù)說(shuō)明 3.1前置機(jī)及數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 部署在各公用事業(yè)部門內(nèi)，通過(guò)專線網(wǎng)絡(luò)與能源中心外網(wǎng)連接, 用于能耗加密數(shù)據(jù)的

10、存儲(chǔ)與管理。 3.2安全網(wǎng)閘 是一種由帶有多種控制功能專用硬件在電路上切斷網(wǎng)絡(luò)之間的鏈 路層連接，并能夠在網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行安全適度的應(yīng)用數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)絡(luò)安全 設(shè)備。采用硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)僅能從發(fā)送子系統(tǒng)傳輸至接收子系統(tǒng), 中間沒(méi)有任何形式的反饋信號(hào)。 3.3專線網(wǎng)絡(luò) 專線網(wǎng)絡(luò)連接各公用事業(yè)部門和能源中心外網(wǎng)，確保網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù) 傳輸?shù)陌踩浴?3.4數(shù)據(jù)加密算法說(shuō)明 由武漢市節(jié)能智慧管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)加密算法的管理，提供相關(guān)的加 密算法及API，指導(dǎo)電力公司對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。 平臺(tái)使用AES加密算法（CBC算法模式、PKCS5填充模式）對(duì) 關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。 在采集程序開(kāi)發(fā)階段，市發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中心提供臨

11、時(shí)密鑰供測(cè) 試和聯(lián)調(diào)，待程序正式實(shí)施完畢后，告知電力公司正式密鑰，進(jìn)行數(shù) 據(jù)的加密處理。為確保數(shù)據(jù)的安全性，電力公司相關(guān)參與人員不能泄 露密鑰，發(fā)改委節(jié)能監(jiān)察中心會(huì)定期更換密鑰。 加密算法實(shí)現(xiàn)示例（以JAVA為例）： import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.spec.lvParameterSpec; import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; import sun. misc.BASE64Decoder; import sun. misc.BASE64E ncoder; public classEncr

12、yption public static void main(String args) try System.out.println( encrypt(中文測(cè)試,baosightbaosight); catch (Excepti on e) / TODO Auto-generated catch block e.pri ntStackTrace(); try System.out.println( decrypt(1F+Ntqsm0wpMTM2dBwHWXA= baosightbaosight); catch (Excepti on e) / TODO Auto-generated catch

13、 block e.pri ntStackTrace(); /加密 public static String encrypt(String sSrc, String sKey) throws Exception if (sKey = null) System.out.print(Key 為空 null); return null; if (sKey.le ngth() != 16) System.out.print(Key 長(zhǎng)度不是 16位); return null; byte raw = sKey.getBytes(); SecretKeySpec skeySpec = new Secret

14、KeySpec(raw, AES); Cipher cipher = Cipher. getInstance(AES/CBC/PKCS5Padding );/ 算法 /模式 /補(bǔ)碼方式 IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(sKey.getBytes(); / 使用 CBC 模式，需要一個(gè)向 量iv,可增加加密算法的強(qiáng)度 cipher.init(Cipher. ENCRYPT_MODE , skeySpec, iv); byte en crypted = cipher.do Fin al(sSrc.getBytes(); return new BAS

15、E64Encoder().encode(encrypted); / 此處使用 BASE64 做轉(zhuǎn)碼功能，同時(shí)能 起到2次加密的作用。 /解密 public static String decrypt(String sSrc, String sKey) throws Exception try if (sKey = null) System.out.print( Key 為空 null); return null; if (sKey.length() != 16) System.out.print(Key 長(zhǎng)度不是 16位); return null; byte raw = sKey.getBy

16、tes( ASCII); SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, AES); Cipher cipher = Cipher. getInstanee (AES/CBC/PKCS5Padding); IvParameterSpec iv = new lvParameterSpec(sKey.getBytes(); cipher.init(Cipher. DECRYPT_MODE , skeySpec, iv); byte encryptedl = new BASE64Decoder().decodeBuffer(sSrc); / 先用 ba

17、se64解密 try byte orig inal = cipher.do Fin al(e ncryptedl); Stri ng orig in alStri ng = new Str in g(orig in al); return originalString; catch (Excepti on e) System.out.pri ntln( e.toStri ng(); return null; catch (Excepti on ex) System.out.pr in tl n( ex.toStri ng(); return null; 3.5能源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)說(shuō)明 能源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

18、結(jié)構(gòu)遵循能源計(jì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通用代 碼規(guī)范”標(biāo)準(zhǔn)，由武漢市節(jié)能智慧管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的管理，指導(dǎo) 用能單位和各公用事業(yè)部門對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行加密數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)。 各公用事業(yè)部門開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集程序，定時(shí)向前置機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里寫入 用能單位能耗數(shù)據(jù)。 1）電力數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下: 序號(hào) 字段名 數(shù)據(jù)類型 字段說(shuō)明 1. EP_CODE 字符型 企業(yè)名稱 2. EP_NAME 字符型 企業(yè)編號(hào) 3. TP_ID 整數(shù)型 采集點(diǎn)編號(hào)，等同于電力公司進(jìn)線路數(shù)” 4. DATA_TIME 字符型 采集時(shí)刻，格式“ 201-04-24 00:00:00” 5. POWER 數(shù)字型 采集時(shí)刻瞬時(shí)功率 （單位：千瓦）

19、6. E_TOTAL 數(shù)字型 采集時(shí)刻對(duì)應(yīng)的表頭讀數(shù)，累計(jì)電量（單位：千瓦 時(shí)） 7. E_RATE 數(shù)字型 企業(yè)檔案表中CT/PT字段，電表倍率 8. E_TOTAL_SUB 數(shù)字型 采集時(shí)刻與上一時(shí)刻間的累計(jì)電量（單位：千瓦時(shí)） 9. ADDRESS_COD E 字符型 地址碼 10. SUPPLY_UNIT 字符型 供電單位 11. MESSAGE 字符型 通訊情況 2）燃?xì)鈹?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下: 序號(hào) 字段名 數(shù)據(jù)類型 字段說(shuō)明 1 EP_CODE 字符型 企業(yè)名稱 2 EP_NAME 字符型 企業(yè)編號(hào) 3 TP_ID 整數(shù)型 采集點(diǎn)編號(hào)，等同于燃?xì)饧瘓F(tuán)進(jìn)氣管路數(shù)” 骨口. 序號(hào) 字段名 數(shù)據(jù)類型 字段說(shuō)明 4 DATA_TIME 字符型 采集時(shí)刻，格式“ 201-04-24 00:00:00” 5 GAS_FLOW 數(shù)字型 米集時(shí)刻瞬時(shí)天然氣流量（單位：立方米 /小