GB/T 35031.4-2022
基本信息
标准号： GB/T 35031.4-2022
中文名称：用户端能源管理系统 第4部分：主站与网关信息交互规范
标准类别：国家标准(GB)
英文名称：Customer energy management system—Part 4:Specification for information exchange between hot and gateways
标准状态：现行
发布日期：2022-10-12
实施日期：2023-05-01
出版语种：简体中文
下载格式：.pdf .zip
标准分类号
标准ICS号：电气工程>>29.020电气工程综合
中标分类号：电工>>电工综合>>K00标准化、质量管理
关联标准
出版信息
出版社：中国标准出版社
页数：80页【胶订-大印张】
标准价格：83.0
相关单位信息
起草人：蔡忠勇、吴小东、魏勇、王常清、刘亮、田海涛、程铁军、刘涛、彭道刚、张卫红、芦琳、陆剑锋、陈丁剑、何珂、奚培锋、佟为明、唐俊、聂佳、薛吉、程睿远、张皓、葛树俊、琚长江、杨根科、焦平义、卢慧清、王瑜婧、毕京虎、陈平、李晓露、刘隽、严兰、崔明、刘晓春、谢若冰等
起草单位：上海电器科学研究院、许继电气股份有限公司、珠海派诺科技股份有限公司、南京大全电气研究院有限公司、北京华电众信技术股份有限公司、烟台东方威思顿电气有限公司、上海蔚来汽车有限公司、上海交通大学、上海交通大学宁波人工智能研究院、山东和信电力科技有限公司等
归口单位：全国电器设备网络通信接口标准化技术委员会(SAC/TC 411)
提出单位：中国电器工业协会
发布部门：国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
标准简介
本文件规定了以MQTT通信协议为基础在CEMS主站与网关之间实现通信的信息交互方法和信息交互接口。本文件适用于CEMS主站与子系统接口网关之间的信息交互。
标准图片预览
标准内容
ICS29.020
CCS K 00
中华人民共和国国家标准
GB/T35031.4—2022
用户端能源管理系统
第4部分：主站与网关信息交互规范Customer energy management system-Part 4 : Specification for informationexchange between hot and gateways2022-10-12发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-05-01实施
GB/T35031.4—2022
规范性引用文件
术语和定义、缩略语·
术语和定义
缩略语
产品与设备约定
协议和报文语言约定
MQTT约定
断网续传的约定
设备连接鉴权接口约定
设备侧通用返回码约定
5CEMS主题说明
主题名和主题参数
CEMS主题分类
事件相关主题和属性相关主题基本参数主题示例
主题名解析
主题参数解析·
CEMS主题列表
CEMS主题规范
设备命令
设备消息·
通信端口
监控点
表计读数，
设备属性·
软固件升级：
文件上传/下载
设备时间
设备信息
设备日志
设备告警
断网续传
参考文献
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则起草。
GB/T35031.4—2022
第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件为GB/T35031《用户端能源管理系统》的第4部分。GB/T35031已经发布以下部分：第1部分：导则；
一第2部分：主站功能规范：
一第3-1部分：子系统接口网关一般要求；一第3-2部分：子系统接口网关数据配置；一第4部分：主站与网关信息交互规范；一第6部分：管理指标体系；
一第7部分：功能分类和系统分级；一第8部分：用例。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国电器设备网络通信接口标准化技术委员会（SAC/TC411)归口。本文件起草单位：上海电器科学研究院、许继电气股份有限公司、珠海派诺科技股份有限公司、南京大全电气研究院有限公司、北京华电众信技术股份有限公司、烟台东方威思顿电气有限公司、上海蔚来汽车有限公司、上海交通大学、上海交通大学宁波人工智能研究院、山东和信电力科技有限公司、上海电力大学、上海罗湖斯自动化技术有限公司、上海无比酷电气有限公司、苏州方龙电气集团股份有限公司。本文件主要起草人：蔡忠勇、昊小东、魏勇、王常清、刘亮、田海涛、程铁军、刘涛、彭道刚、张卫红、芦琳、陆剑锋、陈丁剑、何珂、奚培锋、佟为明、唐俊、聂佳、薛吉、程睿远、张皓、葛树俊、琚长江、杨根科、焦平义、卢慧清、王瑜婧、毕京虎、陈平、李晓露、刘隽、严兰、崔明、刘晓春、谢若冰、杨英刚、徐相明、胡大良、邓素碧、张永祥、苏冠群、袁林洁、程岑。1
GB/T35031.4—2022
GB/T35031《用户端能源管理系统》是指导用户端能源管理规范化的推荐性标准，旨在通过统一的技术要求、数据接口模型和评价评估体系，解决长期以来困扰我国用户端能源管理领域不同厂商、不同用户、不同系统之间兼容性困难的问题。鉴于用户端能源管理系统涉及系统和元件、硬件和软件、通信协议、数据接口、监测评估等多个维度，其内容可以明确划分为若干个相对独立但又互有关联的部分，故GB/T35031拟由八个部分构成。第1部分：导则。提供用户端能源管理系统架构模型和总体要求。一第2部分：主站功能规范。包含用户端能源管理系统主站软件功能架构、功能定义和要求。一一第3-1部分：子系统接口网关一般要求。包含子系统接口网关功能模型、功能要求以及电气、机械、检验等方面的一般要求。一第3-2部分：子系统接口网关数据配置。定义子系统接口网关的数据模型以及应配置的数据。一第4部分：主站与网关信息交规范。定义子系统接口网关通过MQTT协议与主站进行信息交互的各类主题，
一一第5部分：应用侧接口规范。定义面向应用侧的各类应用程序编程接口。一第6部分：指标体系。提供用户端能源管理系统技术指标体系和各指标项定义。一第7部分：功能分类和系统分级。提供用户端能源管理系统功能分类和系统分级方法。一第8部分：用例。梳理并归纳用户端能源服务形式，以用例方式详细描绘各类用户端能源管理和服务的参与者、交互的信息以及具体流程。本文件的主要目的是定义子系统接口网关通过MQTT协议与主站进行信息交互的各类主题。主站与网关之间的信息交互协议运行在TCP/IP之上，并将MQTT作为应用层协议。MQTT目前有3.1、3.1.1和5.0三个版本，本文件规定使用MQTT3.1.1版本。1范围
用户端能源管理系统
第4部分：主站与网关信息交互规范GB/T35031.4—2022
本文件规定了以MQTT通信协议为基础在CEMS主站与网关之间实现通信的信息交互方法和信息交互接口。
本文件适用于CEMS主站与子系统接口网关之间的信息交互。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。
智能电网用户端系统数据接口一般要求GB/Z32500—2016
GB/T35031.1一2018用户端能源管理系统第1部分：导则GB/T35031.2一2018用户端能源管理系统第2部分：主站功能规范用户端能源管理系统第8部分：用例GB/Z35031.8—2021
GB/T35031.301—2019
9用户端能源管理系统第3-1部分：子系统接口网关一般要求2用户端能源管理系统第3-2部分：子系统接口网关数据配置GB/T35031.302—2022
消息队列遥测传输协议
MQTT-3.1.1-CN:2014
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
GB/T35031.1—2018、GB/T35031.2—2018、GB/T35031.301—2019、GB/Z35031.8—2021、GB/Z32500一2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
产品product
具有相同能力或特征的设备的集合。注1：本文件中产品仅指GB/T35031.302—2022定义的网关产品。注2：产品与设备之间关系，产品犹如一个产品系列，而设备就如该系列下某个型号的设备。3.1.2
设备device
具有特定功能的实体，是产品的实例。3.1.3
产品模型productmodel
用来描述设备能力的JSON格式文件。该文件在主站构建起一款设备的抽象模型，使主站理解该款设备支持的属性信息
注1：定义产品模型就是定义设备的基本属性、上报数据和下发命令的消息格式。1
GB/T35031.4—2022
注2：本文件所涉及的产品模型系指由GB/T35031.302—2022定义的产品模型3.1.4
消息发布/订阅（publish/subscribe)的传输中介，采用UTF-8编码格式。消息发布/订阅通过主题实现传输。
主题名topic name
附加在应用消息上的一个标签，服务端已知且与订阅匹配，是服务端发送应用消息给每一个匹配的客户端订阅的一个副本。
来源：MQTT-3.1.1-CN:2014,1.23.1.6
客户端
client
使用MQTT的程序或设备。客户端总是通过网络连接到服务端。它可以发布应用消息给其他相关的客户端，订阅以请求接受相关的应用消息，取消订阅以移除接受应用消息的请求，从服务端断开连接。
［来源：MQTT-3.1.1-CN:2014,1.2]3.1.7
服务端
server
一个程序或设备，作为发送消息的客户端和请求订阅的客户端之间的中介。服务端接受来自客户端的网络连接，接受客户端发布的应用消息，处理客户端的订阅和取消订阅请求，转发应用消息给符合条件的客户端订阅
来源：MQTT-3.1.1-CN:2014,1.23.1.8
masterstation
个包括软件和硬件的计算机网络系统，是用户端能源管理系统的管理中心，管理系统的数据传输、数据处理、数据应用以及系统的运行和安全，管理与子系统以及外部第三方系统的数据交互。主站可以是本地服务器管理系统，也可以是基于“云”的能源供应商云服务器系统，或者是两者兼而有之。
［来源：GB/Z32501—2016，3.1.5，有修改］3.1.9
监控点monitorpoint
用户端参与能耗数据采集的计量点。［来源：GB/T35031.6—2019,3.12]3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
API：应用程序编程接口（applicationprogramminginterface）CEMS：用户端能源管理系统（customerenergymanagementsystem）JSON：Javascript对象标记语言（javascriptobjectnotation）IP：互联网协议（internetprotocol）MQTT：消息队列遥测传输（messagequeuingtelemetrytransport）OSS：对象存储服务（objectstorageservice）OTA：空间下载技术（overtheair）2
QoS：服务质量（qualityofservice）TCP：传输控制协议（transmissioncontrolprotocol）4约定
4.1产品与设备约定
本文件关于产品与设备的关系药定如下。GB/T35031.4—2022
a）产品是具有相同能力或特征的一类设备的集合。本文件中产品指网关，用（productid)或“cemsgateway”标识；设备系指网关的产品实例，用（deviceid）或“gwooo1”标识。GB/T35031.302一2022定义了网关的产品模型，适用于本文件的设备应符合该产品模型。b）设备接人前需在主站创建产品。创建产品可调用应用侧“创建产品”API接口来实现。创建产品接口在CEMS应用侧接口规范中规定。若主站系统具有创建产品功能的控制台，则创建产品也可在主站控制台实现。
设备注册在主站创建产品后方可进行。设备注册可调用应用侧“创建设备”API接口来实现，该接口在CEMS应用侧接口规范中规定。若主站系统具有“设备注册”功能的控制台，则设备注册也可在主站控制台实现。设备注册完毕后，方可订阅和发布各类MQTT主题，实现消息/属性上报、接收命令/属性/消息、OTA升级等功能。4.2协议和报文语言约定
本文件规定设备使用MQTT协议接人主站，主站和网关之间通过主题进行通信。MQTT是一种基于发布/订阅（publish/subscribe)模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上。本文件规定MQTT报文均以JSON格式表述。JSON是一种轻量级的数据交换格式，便于人阅读和编写，同时也便于机器解析和生成。JSON采用完全独立于语言的文本格式，其语法是JavaScript对象表示法语法的子集。JSON的数据在名称值对中，数据由逗号“，”分隔，花括号“《》”保存对象，方括号“［”保存数组。JSON值可以是数字（整数或浮点数）、字符串（在半角双引号”...\中）、逻辑值（true或false）、数组（在方括号中）、对象（在花括号中）和空（null）。4.3MQTT约定
主站与网关之间的信息交互协议运行在TCP/IP之上，并将MQTT作为应用层协议。MQTT目前有3.1、3.1.1和5.0三个版本，本文件规定使用MQTT3.1.1版本。MQTT消息由固定报头（Fixedheader）、可变报头（Variableheader）和有效载荷（Payload）三部分组成。其中固定报头和可变报头格式的填写遵循MQTT标准规范，有效载荷的格式，即网关和CEMS主站之间交互信息的格式，由本文件定义。常见MQTT消息类型主要有CONNECT、SUBSCRIBE、PUBLISH。CONNECT：指客户端请求和服务端连接，是有效载荷（Payload)的主要参数。a）
SUBSCRIBE：指客户端订阅请求。有效载荷中的主要参数“主题名”，参考表6中订阅者为网b）
关的请求主题
PUBLISH：指主站发布消息请求，c）
1）可变报头中的主要参数“主题名”，指网关上报到CEMS主站时发布者为设备的请求主题。详细请参考表6。
2）有效载荷中的主要参数为完整的数据上报和命令下发的消息内容，是一个JSON对象。MQTT协议定义三种消息传递的QoS，表明此主题范围内的消息传送到客户端所需的一致程度。a）至多一次（值0），消息发布完全依赖底层TCP/IP网络，可能会发生消息丢失或重复。3
GB/T35031.4—2022
b）至少一次（值1），确保消息到达，但可能会发生消息重复只有一次（值2），确保消息到达一次。这一服务质量水平适用于诸如计费等消息重复或丢失c
会导致不正确结果的系统中。
为了保证客户端的消息能够发送到服务端，本文件规定客户端PUBLISH时的QoS设置为1，以保证客户端通过PUBLISH发送的每条消息服务端至少能收到一次。4.4断网续传的约定
网关可通过MQTT心跳机制侦听网关是否在线。网关离线时主站停止向网关发送信息。网关再连线时，通过网关断网续传主题向主站上传全量数据。主站收到网关上传的全量数据后，先更新现有数据并保存，然后再向网关发送消息。4.5设备连接鉴权接口约定
本文件建议CEMS主站的设备侧能支持MQTT协议的CONNECT消息接口，鉴权通过后建立设备与主站间的MQTT连接。设备连接鉴权接口字段说明如表1。表1设备连接鉴权接口字段说明
ClientID
Username
Password
可选性
String(256)
String(256)
String（256）
参数描述
一机一密的设备ClientID由4部分组成：设备ID、设备身份标识类型、密码签名类型、时间戳，通过下划线“_”分隔。设备ID：设备在主站成功注册后生成的唯一设备标识，通常由设备的产品ID和设备的NodeID通过分隔符“_”拼装而来。设备身份标识类型：固定值为0，表示设备ID。.
密码签名类型：长度1字节，当前支持2种类型：“0”代表HMACSHA256不校验时间戳；“1”代表HMACSHA256校验时间戳。时间戳：设备连接主站时的UTC时间，格式与GB/T35031.302-2022的UTC格式一致，为yyyyMMdd'T'HHmmss'Z'，如时间2018/7/2417：56：20应表示为20180724T175620Z设备ID
加密后的设备密钥。Password的值为使用“HMACSHA256”算法以时间戳为密钥，对secret进行加密后的值。secret为注册设备时主站返回的secret设备通过MQTT协议的CONNECT消息进行鉴权，对于构造ClientID的各个部分信息都应包括进去，主站收到CONNECT消息时，会判断设备的鉴权类型和密码摘要算法。a）当采用“采用摘要算法。备的鉴权校验时间戳方式时，会先校验消息时间戳与主站时间是否一致，再判断密码是否正确
b）当采用“HMACSHA256”不校验时间戳截方式时，鉴权消息也应带时间戳截，但不检验时间是否准确，仅判断密码是否正确。
CONNECT消息鉴权失败时，主站会返回错误，并自动断开MQTT链路。MQTT协议设备和主站建链时，常见返回码如表2
返回码
连接成功
表2MQTT协议接入建链返回码
返回码描述
连接成功
请求拒绝，协议版本错误
请求拒绝，无效的客户端标识符请求拒绝，服务器不可用
请求拒绝，用户名或密码错误
请求拒绝，没有授权
4.6设备侧通用返回码约定
GB/T35031.4—2022
服务器不支持客户端请求MQTT协议版本ClientID不符合格式要求或者心跳时间间隔不满足主站要求主站服务不可用
用户名或密码错误
客户端没有权限连接
表3列出了设备侧通用返回码（responseCode），用于表达主站下行推送时设备侧业务处理的返回结果。
表3设备侧通用返回码
返回码
100000～110000
CEMS主题说明
successbzxZ.net
返回信息
request error
request parameter error
too many requests
Reserved error code
主题名和主题参数
主题名元素
请求成功
内部服务错误，处理时发生内部错误请求参数错误，设备入参校验失败请求过于频繁，设备侧处理不过来时可以使用从100000到110000的错误码用于设备自定义错误信息，和主站错误信息加以区分
由主题名包含的元素可以确定主题属于命令、属性、事件还是消息，上行还是下行，请求还是响应。主题名示例：
主站下发命令主题名：$cems/down/《productid）/（deviceid)/《servicetype）设备接令响应主题名：$cems/down/(productid）/（deviceid）/(servicetype)/response主站查询属性主题名：$cems/down/《productid）/（deviceid)/(servicetype)/get网关上报属性主题名：$cems/up/《productid)/(deviceid)/《servicetype)/report表4给出了主题名中各元素的说明。5
GB/T35031.4—2022
down|up
(productid)
(deviceid)
(servicetype)
report
response
主题通用参数
参数含义
主题名各元素说明
CEMS主题的标识
主题方向
产品类别标识符
设备ID
设备服务类别
响应主题
表示该主题适用于用户端能源管理系统主题方向：无论在请求主题中还是在响应主题中，down均表示由主站到网关的下行主题，up均表示由网关到主站的上行主题本文件的网关产品标识符为“cemsgateway”。用户端能源管理系统有各种各样的产品，如断路器、充电桩等，它们都有相应的productid和deviceid网关的设备标识符，将由实际的网关设备标识符（如gw0001)替代本文件的设备服务类别有commands（命令）、properties（属性）和events（事件）三类。另有messages（消息）用于网关无法按照属性格式进行数据上报时将网关的自定义数据上报给主站，主站将网关上报的消息转发至应用服务器进行存储和处理主站查询网关属性数据
网关根据要求主动上报属性数据主题名中有response元素表示该主题为响应主题，没有该元素的主题则为请求主题
个主题除了主题名之外还有各种参数，不同主题其参数不尽相同，第6章将具体定义这些参数。表5给出了本文件主题中一些通用参数的说明，以简化后面主题规范中参数定义说明。表5
requestID
responseRequired
devicelD
servicelD
eventType
eventTime
responseCode
responseMessage
参数含义
请求ID
响应设定
设备ID
服务ID
事件类型
事件时间
返回码
返回信息
主题通用参数说明
消息在当前设备中的唯一标识，出现于请求主题和响应主题。对应的请求主题和响应主题使用同一个requestID用于设定是否要求返回响应数据。1一要求返回响应数据；0一不要求返回响应数据。默认值为1
用于唯一标识一个设备。设备ID在注册设备时直接指定，或者由主站分配获得。
可选，缺省时由主题名中deviceID替代设备具体服务功能的标识，出现在请求主题中，也可能出现在响应主题中。详见表7
指向一个软件程序名，事件发生时触发并运行该软件程序。事件类型仅出现在事件相关的主题中。详见表7事件发生的时间。UTC字符串格式“yyyyMMdd'T\HHmmss'Z”，如：2021年7月6日17点30分8秒表示为“20210706T173008Z”设备侧通用返回码，请求参数中的responseRequired设定值为1（要求返回响应参数)时出现在响应主题中。详见表3返回码对应的信息，可能伴随responseCode出现在响应主题。详见表3
CEMS主题分类
网关使用MQTT协议接入CEMS主站，主站和网关通过主题进行通信GB/T35031.4—2022
CEMS设备侧主题分为四类，即命令相关主题、消息相关主题、事件相关主题和属性相关主题。表6列出了各主题分类对应的用途、请求/响应的主题名。表6
命令相
关主题
消息相
关主题
事件相
关主题
属性相
关主题
主站下
发命令
网关上
报消息
主站下
发消息
网关上
报事件
主站下
发事件
网关上
报属性
主站查询
网关获取
影子数据
请求/响应
Publisher
（发布者）
CEMS设备侧主题分类
Subscriber
（订阅者）
事件相关主题和属性相关主题基本参数5.3.1
事件相关主题基本参数
基本参数数据模型
事件相关主题基本参数数据模型见图1。主题名
Scems/down/(productid)/(deviceid)/commandsScems/up/(productid>/$cems/up/(productid)/(deviceid)/messagesScems/down/(productid)/(deviceid)/messages$cems/up/(productid)/(deviceid)/eventsScems/down/(productid)/{deviceid)/eventsScems/up/(productid)/(deviceid)/properties/reportScems/down/《productid)/(deviceid)/properties/getScems/down/productid)/(deviceid)/properties/get/response
Scems/up/(productid)/(deviceid)/shadowScems/down/(productid)/(deviceid)/shadow/response7
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CCS K 00
中华人民共和国国家标准
GB/T35031.4—2022
用户端能源管理系统
第4部分：主站与网关信息交互规范Customer energy management system-Part 4 : Specification for informationexchange between hot and gateways2022-10-12发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-05-01实施
GB/T35031.4—2022
规范性引用文件
术语和定义、缩略语·
术语和定义
缩略语
产品与设备约定
协议和报文语言约定
MQTT约定
断网续传的约定
设备连接鉴权接口约定
设备侧通用返回码约定
5CEMS主题说明
主题名和主题参数
CEMS主题分类
事件相关主题和属性相关主题基本参数主题示例
主题名解析
主题参数解析·
CEMS主题列表
CEMS主题规范
设备命令
设备消息·
通信端口
监控点
表计读数，
设备属性·
软固件升级：
文件上传/下载
设备时间
设备信息
设备日志
设备告警
断网续传
参考文献
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则起草。
GB/T35031.4—2022
第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件为GB/T35031《用户端能源管理系统》的第4部分。GB/T35031已经发布以下部分：第1部分：导则；
一第2部分：主站功能规范：
一第3-1部分：子系统接口网关一般要求；一第3-2部分：子系统接口网关数据配置；一第4部分：主站与网关信息交互规范；一第6部分：管理指标体系；
一第7部分：功能分类和系统分级；一第8部分：用例。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出。本文件由全国电器设备网络通信接口标准化技术委员会（SAC/TC411)归口。本文件起草单位：上海电器科学研究院、许继电气股份有限公司、珠海派诺科技股份有限公司、南京大全电气研究院有限公司、北京华电众信技术股份有限公司、烟台东方威思顿电气有限公司、上海蔚来汽车有限公司、上海交通大学、上海交通大学宁波人工智能研究院、山东和信电力科技有限公司、上海电力大学、上海罗湖斯自动化技术有限公司、上海无比酷电气有限公司、苏州方龙电气集团股份有限公司。本文件主要起草人：蔡忠勇、昊小东、魏勇、王常清、刘亮、田海涛、程铁军、刘涛、彭道刚、张卫红、芦琳、陆剑锋、陈丁剑、何珂、奚培锋、佟为明、唐俊、聂佳、薛吉、程睿远、张皓、葛树俊、琚长江、杨根科、焦平义、卢慧清、王瑜婧、毕京虎、陈平、李晓露、刘隽、严兰、崔明、刘晓春、谢若冰、杨英刚、徐相明、胡大良、邓素碧、张永祥、苏冠群、袁林洁、程岑。1
GB/T35031.4—2022
GB/T35031《用户端能源管理系统》是指导用户端能源管理规范化的推荐性标准，旨在通过统一的技术要求、数据接口模型和评价评估体系，解决长期以来困扰我国用户端能源管理领域不同厂商、不同用户、不同系统之间兼容性困难的问题。鉴于用户端能源管理系统涉及系统和元件、硬件和软件、通信协议、数据接口、监测评估等多个维度，其内容可以明确划分为若干个相对独立但又互有关联的部分，故GB/T35031拟由八个部分构成。第1部分：导则。提供用户端能源管理系统架构模型和总体要求。一第2部分：主站功能规范。包含用户端能源管理系统主站软件功能架构、功能定义和要求。一一第3-1部分：子系统接口网关一般要求。包含子系统接口网关功能模型、功能要求以及电气、机械、检验等方面的一般要求。一第3-2部分：子系统接口网关数据配置。定义子系统接口网关的数据模型以及应配置的数据。一第4部分：主站与网关信息交规范。定义子系统接口网关通过MQTT协议与主站进行信息交互的各类主题，
一一第5部分：应用侧接口规范。定义面向应用侧的各类应用程序编程接口。一第6部分：指标体系。提供用户端能源管理系统技术指标体系和各指标项定义。一第7部分：功能分类和系统分级。提供用户端能源管理系统功能分类和系统分级方法。一第8部分：用例。梳理并归纳用户端能源服务形式，以用例方式详细描绘各类用户端能源管理和服务的参与者、交互的信息以及具体流程。本文件的主要目的是定义子系统接口网关通过MQTT协议与主站进行信息交互的各类主题。主站与网关之间的信息交互协议运行在TCP/IP之上，并将MQTT作为应用层协议。MQTT目前有3.1、3.1.1和5.0三个版本，本文件规定使用MQTT3.1.1版本。1范围
用户端能源管理系统
第4部分：主站与网关信息交互规范GB/T35031.4—2022
本文件规定了以MQTT通信协议为基础在CEMS主站与网关之间实现通信的信息交互方法和信息交互接口。
本文件适用于CEMS主站与子系统接口网关之间的信息交互。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。
智能电网用户端系统数据接口一般要求GB/Z32500—2016
GB/T35031.1一2018用户端能源管理系统第1部分：导则GB/T35031.2一2018用户端能源管理系统第2部分：主站功能规范用户端能源管理系统第8部分：用例GB/Z35031.8—2021
GB/T35031.301—2019
9用户端能源管理系统第3-1部分：子系统接口网关一般要求2用户端能源管理系统第3-2部分：子系统接口网关数据配置GB/T35031.302—2022
消息队列遥测传输协议
MQTT-3.1.1-CN:2014
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
GB/T35031.1—2018、GB/T35031.2—2018、GB/T35031.301—2019、GB/Z35031.8—2021、GB/Z32500一2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
产品product
具有相同能力或特征的设备的集合。注1：本文件中产品仅指GB/T35031.302—2022定义的网关产品。注2：产品与设备之间关系，产品犹如一个产品系列，而设备就如该系列下某个型号的设备。3.1.2
设备device
具有特定功能的实体，是产品的实例。3.1.3
产品模型productmodel
用来描述设备能力的JSON格式文件。该文件在主站构建起一款设备的抽象模型，使主站理解该款设备支持的属性信息
注1：定义产品模型就是定义设备的基本属性、上报数据和下发命令的消息格式。1
GB/T35031.4—2022
注2：本文件所涉及的产品模型系指由GB/T35031.302—2022定义的产品模型3.1.4
消息发布/订阅（publish/subscribe)的传输中介，采用UTF-8编码格式。消息发布/订阅通过主题实现传输。
主题名topic name
附加在应用消息上的一个标签，服务端已知且与订阅匹配，是服务端发送应用消息给每一个匹配的客户端订阅的一个副本。
来源：MQTT-3.1.1-CN:2014,1.23.1.6
客户端
client
使用MQTT的程序或设备。客户端总是通过网络连接到服务端。它可以发布应用消息给其他相关的客户端，订阅以请求接受相关的应用消息，取消订阅以移除接受应用消息的请求，从服务端断开连接。
［来源：MQTT-3.1.1-CN:2014,1.2]3.1.7
服务端
server
一个程序或设备，作为发送消息的客户端和请求订阅的客户端之间的中介。服务端接受来自客户端的网络连接，接受客户端发布的应用消息，处理客户端的订阅和取消订阅请求，转发应用消息给符合条件的客户端订阅
来源：MQTT-3.1.1-CN:2014,1.23.1.8
masterstation
个包括软件和硬件的计算机网络系统，是用户端能源管理系统的管理中心，管理系统的数据传输、数据处理、数据应用以及系统的运行和安全，管理与子系统以及外部第三方系统的数据交互。主站可以是本地服务器管理系统，也可以是基于“云”的能源供应商云服务器系统，或者是两者兼而有之。
［来源：GB/Z32501—2016，3.1.5，有修改］3.1.9
监控点monitorpoint
用户端参与能耗数据采集的计量点。［来源：GB/T35031.6—2019,3.12]3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
API：应用程序编程接口（applicationprogramminginterface）CEMS：用户端能源管理系统（customerenergymanagementsystem）JSON：Javascript对象标记语言（javascriptobjectnotation）IP：互联网协议（internetprotocol）MQTT：消息队列遥测传输（messagequeuingtelemetrytransport）OSS：对象存储服务（objectstorageservice）OTA：空间下载技术（overtheair）2
QoS：服务质量（qualityofservice）TCP：传输控制协议（transmissioncontrolprotocol）4约定
4.1产品与设备约定
本文件关于产品与设备的关系药定如下。GB/T35031.4—2022
a）产品是具有相同能力或特征的一类设备的集合。本文件中产品指网关，用（productid)或“cemsgateway”标识；设备系指网关的产品实例，用（deviceid）或“gwooo1”标识。GB/T35031.302一2022定义了网关的产品模型，适用于本文件的设备应符合该产品模型。b）设备接人前需在主站创建产品。创建产品可调用应用侧“创建产品”API接口来实现。创建产品接口在CEMS应用侧接口规范中规定。若主站系统具有创建产品功能的控制台，则创建产品也可在主站控制台实现。
设备注册在主站创建产品后方可进行。设备注册可调用应用侧“创建设备”API接口来实现，该接口在CEMS应用侧接口规范中规定。若主站系统具有“设备注册”功能的控制台，则设备注册也可在主站控制台实现。设备注册完毕后，方可订阅和发布各类MQTT主题，实现消息/属性上报、接收命令/属性/消息、OTA升级等功能。4.2协议和报文语言约定
本文件规定设备使用MQTT协议接人主站，主站和网关之间通过主题进行通信。MQTT是一种基于发布/订阅（publish/subscribe)模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上。本文件规定MQTT报文均以JSON格式表述。JSON是一种轻量级的数据交换格式，便于人阅读和编写，同时也便于机器解析和生成。JSON采用完全独立于语言的文本格式，其语法是JavaScript对象表示法语法的子集。JSON的数据在名称值对中，数据由逗号“，”分隔，花括号“《》”保存对象，方括号“［”保存数组。JSON值可以是数字（整数或浮点数）、字符串（在半角双引号”...\中）、逻辑值（true或false）、数组（在方括号中）、对象（在花括号中）和空（null）。4.3MQTT约定
主站与网关之间的信息交互协议运行在TCP/IP之上，并将MQTT作为应用层协议。MQTT目前有3.1、3.1.1和5.0三个版本，本文件规定使用MQTT3.1.1版本。MQTT消息由固定报头（Fixedheader）、可变报头（Variableheader）和有效载荷（Payload）三部分组成。其中固定报头和可变报头格式的填写遵循MQTT标准规范，有效载荷的格式，即网关和CEMS主站之间交互信息的格式，由本文件定义。常见MQTT消息类型主要有CONNECT、SUBSCRIBE、PUBLISH。CONNECT：指客户端请求和服务端连接，是有效载荷（Payload)的主要参数。a）
SUBSCRIBE：指客户端订阅请求。有效载荷中的主要参数“主题名”，参考表6中订阅者为网b）
关的请求主题
PUBLISH：指主站发布消息请求，c）
1）可变报头中的主要参数“主题名”，指网关上报到CEMS主站时发布者为设备的请求主题。详细请参考表6。
2）有效载荷中的主要参数为完整的数据上报和命令下发的消息内容，是一个JSON对象。MQTT协议定义三种消息传递的QoS，表明此主题范围内的消息传送到客户端所需的一致程度。a）至多一次（值0），消息发布完全依赖底层TCP/IP网络，可能会发生消息丢失或重复。3
GB/T35031.4—2022
b）至少一次（值1），确保消息到达，但可能会发生消息重复只有一次（值2），确保消息到达一次。这一服务质量水平适用于诸如计费等消息重复或丢失c
会导致不正确结果的系统中。
为了保证客户端的消息能够发送到服务端，本文件规定客户端PUBLISH时的QoS设置为1，以保证客户端通过PUBLISH发送的每条消息服务端至少能收到一次。4.4断网续传的约定
网关可通过MQTT心跳机制侦听网关是否在线。网关离线时主站停止向网关发送信息。网关再连线时，通过网关断网续传主题向主站上传全量数据。主站收到网关上传的全量数据后，先更新现有数据并保存，然后再向网关发送消息。4.5设备连接鉴权接口约定
本文件建议CEMS主站的设备侧能支持MQTT协议的CONNECT消息接口，鉴权通过后建立设备与主站间的MQTT连接。设备连接鉴权接口字段说明如表1。表1设备连接鉴权接口字段说明
ClientID
Username
Password
可选性
String(256)
String(256)
String（256）
参数描述
一机一密的设备ClientID由4部分组成：设备ID、设备身份标识类型、密码签名类型、时间戳，通过下划线“_”分隔。设备ID：设备在主站成功注册后生成的唯一设备标识，通常由设备的产品ID和设备的NodeID通过分隔符“_”拼装而来。设备身份标识类型：固定值为0，表示设备ID。.
密码签名类型：长度1字节，当前支持2种类型：“0”代表HMACSHA256不校验时间戳；“1”代表HMACSHA256校验时间戳。时间戳：设备连接主站时的UTC时间，格式与GB/T35031.302-2022的UTC格式一致，为yyyyMMdd'T'HHmmss'Z'，如时间2018/7/2417：56：20应表示为20180724T175620Z设备ID
加密后的设备密钥。Password的值为使用“HMACSHA256”算法以时间戳为密钥，对secret进行加密后的值。secret为注册设备时主站返回的secret设备通过MQTT协议的CONNECT消息进行鉴权，对于构造ClientID的各个部分信息都应包括进去，主站收到CONNECT消息时，会判断设备的鉴权类型和密码摘要算法。a）当采用“采用摘要算法。备的鉴权校验时间戳方式时，会先校验消息时间戳与主站时间是否一致，再判断密码是否正确
b）当采用“HMACSHA256”不校验时间戳截方式时，鉴权消息也应带时间戳截，但不检验时间是否准确，仅判断密码是否正确。
CONNECT消息鉴权失败时，主站会返回错误，并自动断开MQTT链路。MQTT协议设备和主站建链时，常见返回码如表2
返回码
连接成功
表2MQTT协议接入建链返回码
返回码描述
连接成功
请求拒绝，协议版本错误
请求拒绝，无效的客户端标识符请求拒绝，服务器不可用
请求拒绝，用户名或密码错误
请求拒绝，没有授权
4.6设备侧通用返回码约定
GB/T35031.4—2022
服务器不支持客户端请求MQTT协议版本ClientID不符合格式要求或者心跳时间间隔不满足主站要求主站服务不可用
用户名或密码错误
客户端没有权限连接
表3列出了设备侧通用返回码（responseCode），用于表达主站下行推送时设备侧业务处理的返回结果。
表3设备侧通用返回码
返回码
100000～110000
CEMS主题说明
successbzxZ.net
返回信息
request error
request parameter error
too many requests
Reserved error code
主题名和主题参数
主题名元素
请求成功
内部服务错误，处理时发生内部错误请求参数错误，设备入参校验失败请求过于频繁，设备侧处理不过来时可以使用从100000到110000的错误码用于设备自定义错误信息，和主站错误信息加以区分
由主题名包含的元素可以确定主题属于命令、属性、事件还是消息，上行还是下行，请求还是响应。主题名示例：
主站下发命令主题名：$cems/down/《productid）/（deviceid)/《servicetype）设备接令响应主题名：$cems/down/(productid）/（deviceid）/(servicetype)/response主站查询属性主题名：$cems/down/《productid）/（deviceid)/(servicetype)/get网关上报属性主题名：$cems/up/《productid)/(deviceid)/《servicetype)/report表4给出了主题名中各元素的说明。5
GB/T35031.4—2022
down|up
(productid)
(deviceid)
(servicetype)
report
response
主题通用参数
参数含义
主题名各元素说明
CEMS主题的标识
主题方向
产品类别标识符
设备ID
设备服务类别
响应主题
表示该主题适用于用户端能源管理系统主题方向：无论在请求主题中还是在响应主题中，down均表示由主站到网关的下行主题，up均表示由网关到主站的上行主题本文件的网关产品标识符为“cemsgateway”。用户端能源管理系统有各种各样的产品，如断路器、充电桩等，它们都有相应的productid和deviceid网关的设备标识符，将由实际的网关设备标识符（如gw0001)替代本文件的设备服务类别有commands（命令）、properties（属性）和events（事件）三类。另有messages（消息）用于网关无法按照属性格式进行数据上报时将网关的自定义数据上报给主站，主站将网关上报的消息转发至应用服务器进行存储和处理主站查询网关属性数据
网关根据要求主动上报属性数据主题名中有response元素表示该主题为响应主题，没有该元素的主题则为请求主题
个主题除了主题名之外还有各种参数，不同主题其参数不尽相同，第6章将具体定义这些参数。表5给出了本文件主题中一些通用参数的说明，以简化后面主题规范中参数定义说明。表5
requestID
responseRequired
devicelD
servicelD
eventType
eventTime
responseCode
responseMessage
参数含义
请求ID
响应设定
设备ID
服务ID
事件类型
事件时间
返回码
返回信息
主题通用参数说明
消息在当前设备中的唯一标识，出现于请求主题和响应主题。对应的请求主题和响应主题使用同一个requestID用于设定是否要求返回响应数据。1一要求返回响应数据；0一不要求返回响应数据。默认值为1
用于唯一标识一个设备。设备ID在注册设备时直接指定，或者由主站分配获得。
可选，缺省时由主题名中deviceID替代设备具体服务功能的标识，出现在请求主题中，也可能出现在响应主题中。详见表7
指向一个软件程序名，事件发生时触发并运行该软件程序。事件类型仅出现在事件相关的主题中。详见表7事件发生的时间。UTC字符串格式“yyyyMMdd'T\HHmmss'Z”，如：2021年7月6日17点30分8秒表示为“20210706T173008Z”设备侧通用返回码，请求参数中的responseRequired设定值为1（要求返回响应参数)时出现在响应主题中。详见表3返回码对应的信息，可能伴随responseCode出现在响应主题。详见表3
CEMS主题分类
网关使用MQTT协议接入CEMS主站，主站和网关通过主题进行通信GB/T35031.4—2022
CEMS设备侧主题分为四类，即命令相关主题、消息相关主题、事件相关主题和属性相关主题。表6列出了各主题分类对应的用途、请求/响应的主题名。表6
命令相
关主题
消息相
关主题
事件相
关主题
属性相
关主题
主站下
发命令
网关上
报消息
主站下
发消息
网关上
报事件
主站下
发事件
网关上
报属性
主站查询
网关获取
影子数据
请求/响应
Publisher
（发布者）
CEMS设备侧主题分类
Subscriber
（订阅者）
事件相关主题和属性相关主题基本参数5.3.1
事件相关主题基本参数
基本参数数据模型
事件相关主题基本参数数据模型见图1。主题名
Scems/down/(productid)/(deviceid)/commandsScems/up/(productid>/
Scems/up/(productid)/(deviceid)/shadowScems/down/(productid)/(deviceid)/shadow/response7
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