户用计量仪表数据传输技术条件

住房城乡建设部标准定额司关于征求产品行业标准《户用计量仪表数据传输技术条件（征求意见稿）》意见的函

       户用计量仪表数据传输技术条件

       Technical requirements of utility meters data transmission

    ICS

                                                                                                                        CJ

中华人民共和国城镇建设行业标准

                                                                  CJ/T 188—2017

                                 代替CJ/T 188—2004

                             （征求意见稿）

2017-XX-XX发布                            2017-XX-XX实施

         中华人民共和国住房和城乡建设部 发布

                                                                                                        CJ/T 188—2017

                                  目    次

  前    言II

1 范围1

2 规范性引用文件1

3 术语和定义1

4 数据传输基本要求2

5 物理层3

6 数据链路层4

7 数据安全性7

8 应用层8

附　录A15

CJ/T 188—2017

                                             前    言

本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。

本标准是对CJ/T 188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》的修订，本标准与CJ/T188-2004相比主要变化如下：

——修改了部分术语定义；

——修改了修改集抄系统示意图；

— 删除了附录B至附录E；

——增加了仪表类型计冷热的热量表 ；

——规范了厂商代码；

——增加了新的广播地址；

——完善了控制码定义，删除读密钥版本号，增加密文传输控制位；

——去掉帧数据长度的限制；

——修改了传输响应时序图；

——修改第7 章数据安全性；

——完善了数据标识的字节顺序的要求；

——修改了主站请求读数据的报文格式及从站正常应答报文格式表 ；

——删除了有关读密钥版本号的原8.1.6节；

——修改了主站请求写数据的报文格式及从站正常应答报文格式表；

——修改了主站请求写机电同步数据的报文格式及从站正常应答报文格式表 ；

——完善了数据表达格式的定义、单位代号、状态字及相关说明；

——增加了附录A ，给出明文和密文传输的示例，进一步明确数据传输细节；

本标准由住房和城乡建设部标准定额研究所提出。

本标准由住房和城乡建设部信息化标准技术委员会归口。

本标准起草单位：

本标准主要起草人：

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

CJ/T 188-2004

                                                                                                              CJ/T 188—2017

000011　范围

本标准规定了户用计量仪表（以下简称仪表）数据传输的术语和定义、数据传输基本要求、物理层、数据链路层、数据安全性和应用层。

本标准适用于仪表主站与从站间，一主一从或一主多从数据交换的集中抄表系统。

000012　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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。

GB/T 778.1 封闭满管道中水流量的测量 饮用冷水水表和热水水表 第一部分：规范

GB/T 6968 膜式燃气表

GB/T19582.1 基于Modbus协议的工业自动化网络规范

GB/T 17901.1 信息技术 安全技术 密钥管理 第1部分：框架

GB/T 19897.1 自动抄表系统低层通信协议 第1部分：直接本地数据交换

GB/T 26831.2 社区能源计量抄收系统规范 第2部分：物理层与链路层

GB/T 26831.3 社区能源计量抄收系统规范 第3部分：专用应用层

GB/T 32224 热量表

000013　术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

000013.1　 

集中抄表系统 automatic meter reading system

由主站通过物理信道将多个仪表的数据集中抄读的系统，简称集抄系统（AMR）。该系统主要由从站、物理信道、主站等设备组成。

000013.2　 

主站 master station

具有选择一个、一组或全体从站，并发动与从站进行一次信息交换的设备。可以是手持单元、计算机或其他数据终端。

000013.3　 

从站 slave station

具有全网唯一识别地址，从主站接受信息并与主站进行信息交换的设备。本标准指仪表。

000013.4　 

总线 bus

连接主站与多个从站的物理线路。

000013.5　 

物理层 physical layer

规定了主站与从站之间的物理接口、接口的物理和电气特性，负责物理媒体上数据的接收和发送。

000013.6　 

数据链路层 data-link layer

CJ/T 188—2017

规定了主站与从站之间信息交换帧的组成、信息交换的流量控制和差错控制的网络协议层。

000011.1　 

手持单元 hand-held unit

能与从站进行数据交换的便携式设备。

000011　数据传输基本要求

000011.1　一般要求

000011.1.1　集抄系统应具备识别不同类型的仪表和双向通讯的能力。

000011.1.2　构成集抄系统从站的仪表应具备通讯接口，接口应符合本标准相关条款要求。

000011.1.3　集抄系统应能采集电池电压状态、阀门状态（仅对具有阀门控制功能的仪表）等。

000011.1.4　集抄系统的构成示意图见图1。

000011.1　主站功能

000011.1.1　应能按设定的时间自动抄收各从站的数据，并具有实时随机抄读及按地址选抄功能。

000011.1.2　应能设置初始参数，如时间等，并应有防止非授权人员操作的措施。

000011.1.3　应能实现系统校时。

000011.1.4　应能在掉电时对记录数据有保护措施，恢复供电后数据不得丢失。

000011.1.5　应留有上传数据的相应接口。

                                                                                                             CJ/T 188—2017

000011.1　从站功能

000011.1.1　应能从主站接收抄读信息后，按本标准设定的传输协议发送数据。

000011.1.2　应能接收主站对其进行的参数设置。

000011.1.3　应能输出状态参数，如电池状态等参数。

000011.2　 数据传输可靠性

000011.2.1　数据传输可靠性应符合下列要求。

1. 一次抄读成功率按下列公式计算试验条件下的一次抄读成功率：

2. 试验条件下，一次抄读成功率指标应符合表1的规定：

表1  试验条件下一次抄读成功率

3. 抄读的全部数据应准确无误。

000011.1　仪表

000011.1.1　水表的准确度应符合GB/T 778.1的有关规定。

000011.1.2　水表的输出参数应包括实时时间、结算日期累积量、当前日期累积量。

000011.1.3　燃气表的准确度应符合GB/T 6968的有关规定。

000011.1.4　燃气表的输出参数应包括实时时间、结算日期累积量、当前日期累积量。

000011.1.5　热（冷）量表的准确度应符合GB/T 32224的有关规定。

000011.1.6　热（冷）量表的输出参数应包括实时时间、结算日热（冷）量、当前热（冷）量、热功率、瞬时流量、累积流量、供水温度、回水温度、累积工作时间。

000011　物理层

000011.1　接口形式

000011.1.1　仪表通讯接口包括M-Bus接口、RS-485接口、无线收发接口和光学接口。采用其他接口时应符合相关标准的规定。

000011.2　M-Bus接口

000011.2.1　M-Bus接口应符合GB/T 26831.2的有关规定。

000011.3　RS-485接口

000011.3.1　RS-485接口应符合GB/T19582.1的有关规定。

000011.4　无线收发接口

000011.4.1　无线收发接口使用的无线电频率优先选用433MHz频段、470MHz频段、780MHz频段和868MHz频段。发射功率和其他主要技术指标应符合国家的有关规定。

000011.5　光学接口

000011.5.1　光学接口可采用接触式光学接口或开放式光学接口。

000011.5.2　接触式光学接口应符合GB/T 19897.1-2005标准中“4.3 光学接口”的规定 。

CJ/T 188—2017

000011.1.1　开放式光学接口应符合GB/T 19897.1-2005标准中“附录F 开放式光学接口”的规定。

000011　数据链路层

000011.1　协议通讯方式

000011.1.1　本协议采用主-从结构的半双工通讯方式。

000011.2　字节格式

000011.2.1　字节格式为每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位（0）、一个偶校验位（E）和一个停止位（1），共11位。其字节传输序列如图2。D0是字节的最低位，D7是字节的最高位。先传低位，后传高位。

传送方向            

            起始位                              8位数据                    偶校验位   停止位

图2  字节传输序列

000011.3　帧格式

000011.3.1　帧格式应符合表2的规定。

表2  帧格式

000011.1.1　仪表类型及其代码应符合表3的规定。

表3  仪表类型及其代码

                                                                                                             CJ/T 188—2017

地址域（A0～A6）由七个字节组成，每个字节为2位BCD码格式。地址长度为14位十进制数，低地址在前，高地址在后。其中A5、A6为厂商代码，厂商代码的使用应符合GB/T 26831.3-2012标准中“5.5 制造商ID”的规定。

当地址为全AAH或部分为AAH时，按AAH定义的字节广播，从站如应答，应返回实际地址。

当地址为全99H时为广播地址，只针对特殊命令有效，如广播校时、广播冻结等，不要求从站应答。

000011.1.1　控制码（C）的格式按图3所示。

功能定义                                        传送方向

图3  控制码格式

D7：0 — 由主站发出的控制帧

1 — 由从站发出的应答帧

D6：0 — 通讯正常

1 — 通讯异常

D3：0 — 明文传输

1 — 密文传输。

D5～D0：000000：保留

00×001：读数据

00×100：写数据

00×011：读地址（表号）

01×101：写地址（表号）

01×110：写机电同步数（置表底数）

1×××××：厂商自定义

000011.1.2　数据长度（L）占用一个字节，为数据域的字节数，用十六进制表示。

000011.1.3　数据域（DATA）包括数据标识、序列号和数据，其结构随控制码的功能改变。

000011.1.4　校验码（CS）为一个字节，从帧起始符开始（包含帧起始符）到校验码之前的所有各字节进行二进制算术累加，不计超过FFH的溢出值。

000011.1　传输要求

                                                                                                                  CJ/T 188—2017

000011.1.1　前导字节：在发送帧信息之前，应先发送2～4个字节FEH。

000011.1.2　传输次序：所有多字节数据域均先传送低位字节，后传送高位字节。

000011.1.3　传输响应：每次通讯先由主站发出命令帧，被选择的从站根据命令帧的要求做出响应。传输响应的时序见图4、图5和图6。

二进制位传送时间 Tbit＝  1 / 波特率（s）

字节传送时间     Tbyte＝  11 Tbit

延迟时间         Td＝  1 Tbyte

帧传输时间       Tframe＝  帧字节数×Tbyte

最长响应时间     Tr＝  500 ms＋30×Tbyte

线路空闲时间     Tli＝  30 ms

实际帧传输时间   Tfba＝  实际帧字节长度×Tbyte

字节间的停顿时间 Tb≤  1 Tbyte

重复通讯次数     I≤  3

000011.1.4　差错控制：接收方检测到校验和、偶校验位或格式出错，均应放弃该信息帧，不予响应。

000011.1.5　传输速率：标准速率为300bps，600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps。在同一个主站内，必须从标准速率中只选用一种确定的通讯速率。

                                                   图4  主站请求成功图

000011　数据安全性

000011.1　安全要求

000011.1.1　系统加解密和密钥管理应符合国家密码管理的有关规定。

000011.2　密码算法

000011.2.1　数据加解密采用SM4分组密码算法，分组长度16个字节。

000011.2.2　分组密码算法的工作模式为密码分组链接（Cipher Block Chaining，CBC)模式。

000011.3　密钥管理及处理

000011.3.1　16字节的密钥由厂商及客户定义管理，应确保密钥管理安全可靠。

000011.4　数据加密

000011.4.1　CBC模式16字节初始化向量组成包括1字节仪表类型、7字节地址域和8字节重复的序列号。

初始化向量格式：

000011.4.2　数据填充采用PKCS7填充方式。如果需加密数据长度是16字节的整数倍，填充16个字节的10H；如果需要补足N（0H < N < 10H）个字节才能达到整数倍，则填充N个字节的数值N。加密后，应修改数据长度域和校验码为正确的数值。

000011.4.3　主站发出的请求帧和从站的正常应答帧可以加密传输，加密内容为数据域中除去数据标识DI和序列号SER的部分。主站请求帧控制码D3位置1时，从站应答帧的控制码D3位也必须置1。

000011.4.4　从站的异常应答帧不包含可加密内容，应明文传输。无论主站请求帧控制码D3位如何设置，从站异常应答帧的控制码D3位必须为0，保证与早期不支持加密仪表的兼容性。

000011.4.5　主站未发起加密传输请求时，从站不能主动回复加密数据。

000011.4.6　仪表应根据产品安全性要求决定报文指令是仅支持明文传输、仅支持密文传输还是同时支持。对于敏感性数据报文，例如写购入金额，可仅支持加密传输。

000011.5　数据解密

000011.5.1　数据解密是加密的逆过程，在接收数据后，按照本标准7.4节相对应的方法进行解密运算。

000011.5.2　数据解密完成，通过合法性验证后，去掉填充内容，恢复原始数据进行数据处理。

000012　应用层

000012.1　读操作

000012.1.1　读操作时，主站发送的序号SER，在每次通讯前，按模256加1运算后产生。

000012.1.2　主站请求帧的功能为请求读操作。

控制码：CTR_0

数据长度：L ＝ 03H

数据标识：DI1DI0

序列号：SER

帧格式：

000012.1.3　从站正常应答帧的功能为从站正常应答。

控制码：CTR_1

数据域长度：L ＝ 03H + m（数据长度）

数据标识：DI1DI0

序列号：SER

帧格式：

000012.1.4　从站异常应答帧的功能为从站收到错误控制码的应答。

控制码：CTR_2

数据域长度：L ＝ 03H

序列号：SER

帧格式：

000012.1.5　主站请求读编码格式应符合表4的规定。

表4  主站请求读编码格式表

000012.1.6　主站请求读数据的报文格式及从站正常应答报文格式应符合表5的规定。

表5  主站请求读数据的报文格式及从站正常应答报文格式表

000012.1.7　主站请求读地址的报文格式及从站正常应答报文格式应符合表6的规定。

表6  主站请求读地址的报文格式及从站正常应答报文格式表

000012.2　写操作

000012.2.1　写操作时，主站发送的序号SER，在每次通讯前，按模256加1运算后产生。

000012.2.2　写数据请求帧的功能为主站向从站请求数据设置。

控制码：CTR_3

数据长度：L ＝ 03H + m（数据域长度）

数据标识：DI₁DI₀

序列号: SER

帧格式：

000012.2.3　从站正常应答帧的功能为将请求命令执行结果告知主站。

控制码：CTR_4

数据长度：L ＝ 03H + m

数据标识：DI₁DI₀

序列号: SER

帧格式：

000012.2.4　从站收到非法的数据请求或数据处理错误，为从站收到错误控制码的应答。

控制码：CTR_5

数据域长度：L ＝ 03H

序列号：SER

帧格式：

000012.2.5　主站请求写操作编码格式应符合表7的规定。

表7  主站请求写操作编码格式表

000012.2.6　主站请求写数据的报文格式及从站正常应答报文格式应符合表8的规定。

表8  主站请求写数据的报文格式及从站正常应答报文格式表

000012.2.7　主站请求写地址的报文格式及从站正常应答报文格式应符合表9的规定。

表9  主站请求写地址的报文格式及从站正常应答报文格式表

000012.2.8　主站请求写机电同步数据的报文格式及从站正常应答报文格式应符合表10的规定。

表10  主站请求写机电同步数据的报文格式及从站正常应答报文格式表

000012.3　数据表达格式

000012.3.1　数据表达格式应符合表11的规定。报文传送时应先传输数据值，再传送单位代号。

表11  数据表达格式表

000012.3.2　返回的应答帧中，不支持的数据项（包括单位）可传送全FFH字节，错误的数据项可传送全EEH字节。

000012.3.3　单位代号占1个字节，应符合表12的规定。

表12  单位代号

000012.3.4　状态ST占2个字节，第一字节定义如表13，第二字节由厂商定义。报文传送时先发送第一字节。

表13  状态ST第一字节定义表

附　录　A 

（资料性附录）

报文传输示例

A.1 示例说明

A.1.1 本附录以水表读计量数据2、写时间为例，给出了明文和密文方式下读写数据的四个例子。

A.1.2 密钥、表号、厂商、序列号及各数据域的数据均为示例使用，应用中请填写实际数据。

A.1.3 本附录中帧数据和表格左侧列中数字均为16进制数。

A.2 明文读数据

A.2.1 主站请求帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 01 03 1F 91 AA 62 16

帧数据分析如下表所示。

表A.1  明文读数据请求帧解析

A.2.2 从站正常应答帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 81 20 1F 91 AA 56 34 12 00 2C 34 12 00 00 2C 23 01 00 00 35 FF FF FF 00 16 30 20 08 10 04 17 20 04 00 4C 16

帧数据分析如下表所示。

表A.2  明文读数据正常应答帧解析

A.2.3 从站异常应答帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB C1 03 AA 04 00 76 16

帧数据分析如下表所示。

表A.3  明文读数据异常应答帧解析

A.3 密文读数据

A.3.1 主站请求帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 09 03 1F 91 AA 6A 16

帧数据分析如下表所示。

表A.4 密文读数据请求帧解析

A.3.2 从站正常应答帧

根据A.2.2节，待加密明文数据29字节：56 34 12 00 2C 34 12 00 00 2C 23 01 00 00 35 FF FF FF 00 16 30 20 08 10 04 17 20 04 00

填充后明文数据32字节：56 34 12 00 2C 34 12 00 00 2C 23 01 00 00 35 FF FF FF 00 16 30 20 08 10 04 17 20 04 00 03 03 03

密钥（自定义）：78 56 34 12 00 CD AB 10 87 B3 1A 20 D6 3D 5E C6

初始化向量：10 78 56 34 12 00 CD AB AA AA AA AA AA AA AA AA

加密后数据：F2 64 26 2E 9A FE F9 6E 8E B1 FE 61 ED 14 AC F1 7D AE BD F3 FD 98 A3 58 7C A8 EB EC 2F 64 D6 49

完整帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 89 23 1F 91 AA F2 64 26 2E 9A FE F9 6E 8E B1 FE 61 ED 14 AC F1 7D AE BD F3 FD 98 A3 58 7C A8 EB EC 2F 64 D6 49 07 16

帧数据分析如下表所示。

表A.5  密文读数据正常应答帧解析

A.3.3 从站异常应答帧

同A.2.3。

A.4 明文写数据

A.4.1 主站请求帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 04 0A 15 A0 BB 30 20 08 10 04 17 20 25 16

帧数据分析如下表所示。

表A.6  明文写数据请求帧解析

A.4.2 从站正常应答帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 84 03 15 A0 BB FB 16

帧数据分析如下表所示。

表A.7  明文写数据正常应答帧解析

A.4.3 从站异常应答帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB C4 03 BB 04 00 8A 16

帧数据分析如下表所示。

表A.8  明文写数据异常应答帧解析

A.5 密文写数据

A.5.1 主站请求帧

根据A.4.1节，待加密明文数据7字节：30 20 08 10 04 17 20

填充后明文数据16字节：30 20 08 10 04 17 20 09 09 09 09 09 09 09 09 09

密钥（自定义）：78 56 34 12 00 CD AB 10 2C 98 DA B3 8D 15 D6 4E

初始化向量：10 78 56 34 12 00 CD AB BB BB BB BB BB BB BB BB

加密后数据：06 EB E6 57 D9 DF 63 83 5D A0 5C D5 C5 86 30 B7

完整帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 0C 13 15 A0 BB 06 EB E6 57 D9 DF 63 83 5D A0 5C D5 C5 86 30 B7 BF 16

帧数据分析如下表所示。

表A.9  密文写数据请求帧解析

A.5.2 从站正常应答帧

帧数据：68 10 78 56 34 12 00 CD AB 8C 03 15 A0 BB 03 16

帧数据分析如下表所示。

表A.10  密文写数据正常应答帧解析

A.5.3 从站异常应答帧

同A.4.3。

         来源：住房和城乡建设部