Superintendência de Distribuição

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1 Superintendência de Distribuição DEPARTAMENTO DE MEDIÇÃO DA DISTRIBUIÇÃO - PROTOCOLO PARA COLETA DE SISTEMAS DE INFORMAÇÕES DE MEDIDORES maio/2016 CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet

2 HISTÓRICO DE REVISÃO Informações sobre qualquer modificação neste documento Data Nome/Tel. Itens alterados maio/2016 Marcio Elaboração desta Especificação. CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 2-21

3 SUMÁRIO 1 - PROTOCOLO Composição Conceitos Descrição do protocolo Exemplos do protocolo 2 Código JAVA de exemplo de receptor de protocolo 2.1 Main. Java Tarefa.java Protocolo.java DESCRIÇÃO Este documento especifica o protocolo de comunicação a ser utilizado nos sistemas automáticos de leitura de medidores de energia das unidades do Grupo B. 1 - PROTOCOLO Composição O protocolo é composto por 31 bytes expressos em pares de dígitos hexadecimais ou decimais, totalizando 62 dígitos ou caracteres. Por que 1 byte = 2 caracteres hexadecimais? 1 byte = 8 bits = 2^8 = hex = 2 * 4 bits = 2^4 * 2^4 = 16 * 16 = Conceitos 1. MSB (Most Significant Byte): Referente à ordem dos bytes, onde neste caso o byte mais significativo é apresentado primeiro (da esquerda para direita), ou seja, na ordem direta; 2. LSB (Least Significant Byte): Neste caso o byte menos significativo é apresentado primeiro, ou seja, a sequência natural dos dados ficam da direita para a esquerda, na ordem inversa; 3. Hexadecimal: Número de base 16, apresentado utilizando notação com o prefixo 0x ; 4. Conversão do dado real para o protocolo: Se for necessário converter para hexadecimal, sempre realizar esta operação primeiro. Caso seja necessário inverter (LSB), realize esta operação somente após a conversão (se houver) para hexadecimal; 5. Conversão do protocolo para o dado real: Se for necessário inverter (LSB), sempre realizar esta operação primeiro. Caso seja necessário converter de hexadecimal para decimal, realize esta operação somente após a inversão (se houver). 6. NIO (número interno operacional) é o nome utilizado na Copel para o medidor. 7. Concentrador: Elemento da rede de comunicação responsável pela concentração das leituras dos medidores e envio ao MDM (banco de dados). CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 3-21

4 1.3 - Descrição do protocolo O concentrador de dados será o responsável por fazer a ponte entre a rede ethernet e a rede de comunicação com os medidores. O concentrador funcionará como um repassador de informações para o banco de dados. Deve ser definido um endereço (IP/PORTA) para comunicação com o servidor (o concentrador deverá ter a capacidade de hospedar um servidor de páginas HTTP para esta configuração) que, por sua vez, deve escutar esta porta esperando os dados do concentrador. Toda vez que o concentrador tiver uma informação nova ela será encaminhada para o servidor que deverá descompactar/interpretar o pacote e salvar os dados. Função Informar Dados Este pacote é enviado pelo concentrador toda vez que o mesmo recebe a consumo de algum equipamento. Ele serve para informar ao servidor o status de um consumidor específico. Rede Sequência Comando Subcomando ID Leitura Status Longitude (inteiro) Longitude (decimal) Longitude (sinal) Latitude (inteiro) Latitude (decimal) Latitude (sinal) Nº do Equipamento Rede: descreve o número da rede em que o concentrador está trabalhando, como existe apenas um concentrador por rede este campo descreve de qual concentrador o pacote foi enviado; Sequência: Número que indica a "comunicação" à qual o pacote se refere. Caso o pacote seja a resposta do concentrador ao servidor este campo deve conter o mesmo número enviado pelo servidor na requisição do mesmo, caso contrário (pacote gerado de maneira ativa para o servidor) o campo deverá conter zero (0); Comando: 01 Dados de informação; Sub-comando: 01 Informação do equipamento com o ID do campo ID ; CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 4-21

5 ID: descreve o número de identificação do equipamento que enviou o pacote, para sistemas com um equipamento por consumidor este campo descreve a quem pertence à leitura; Leitura: descreve o consumo ativo de cada consumidor. Os dados são enviados no padrão BCD, por exemplo: Campo Leitura = Consumo = W ou ,412 KW Status: Indica o status do consumidor em questão (este campo está reservado para futuras aplicações onde o equipamento pode reportar faltas de energia, falhas na comunicação com o medidor e outros eventos a serem definidos) Em condições normais deve ser preenchido com zeros outras condições serão definidas futuramente; Longitude Inteiro: Parte inteira da Longitude; Longitude Decimal: Parte decimal da Longitude. Está no formato Little Endian e o valor está alinhado à esquerda, com 6 casas. Exemplo: Para uma longitude 120,1: Longitude decimal = = 0x0186A0(hexa) No pacote será: Byte Valor A Longitude sinal: Indicação de positivo ou negativo do dado de Longitude 0 positivo, 1 negativo; Latitude Inteiro: Parte inteira da Latitude Latitude Decimal: Parte decimal da Latitude. Está no formato Little Endian e o valor está alinhado à esquerda, com 6 casas. Exemplo: Para uma latitude 50,0454: Latitude decimal = = = 0x00B158(hexa) No pacote será: Byte Valor 58 B1 00 CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 5-21

6 Latitude sinal: Indicação de positivo ou negativo do dado de Latitude 0 positivo, 1 negativo; Número do Equipamento: Descreve o número único que identifica o consumidor. Os dados são enviados no padrão BCD, por exemplo: Campo Número do Equipamento = Equipamento = Fluxo da informação Neste caso a comunicação será iniciada ativamente pelo concentrador. Ele irá abrir uma comunicação em um IP/PORTA especifico (no caso o do servidor no qual a aplicação está rodando) segundo o protocolo TCP/IP e enviar o pacote de Informar Dados. Tendo como base a premissa de que o concentrador vai apenas informar os dados e não irá se preocupar com a recepção deles pela aplicação, já que o servidor não vai responder nada ao concentrador após receber os dados do mesmo e o próprio protocolo TCP/IP possui garantia de entrega, o campo Sequência não possui sentido e será preenchido com zeros (0). Possibilitando desta forma uma diferenciação (caso necessário) dos pacotes enviados de forma ativa do concentrador daqueles enviados como resposta à requisição do servidor (previstos para futuras aplicações). CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 6-21

7 1.4 - Exemplos do protocolo Exemplos do protocolo (índice de 0 até 30, com 31 bytes no total) Caso 1 Rede Sequência Comando Subcomando ID Leitura Status Longitude (inteiro) Longitude (decimal) Longitude (sinal) Latitude (inteiro) Latitude (decimal) Latitude (sinal) Nº do Equipamento CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 7-21

8 Detalhamento do protocolo caso 1 Tipo de dado Posição/índice Ordem Métrica Entrada Saída Rede 0 e 1 MSB (direta) Hexadecimal 0x Sequência 2, 3, 4 e 5 MSB (direta) Hexadecimal 0x Comando 6 MSB (direta) Hexadecimal 0x01 1 Subcomando 7 MSB (direta) Hexadecimal 0x01 1 Id 8 e 9 MSB (direta) Hexadecimal 0x Leitura 10, 11, 12, 13 e 14 LSB (inversa) Decimal (15239 kwh) Status 15 MSB (direta) Hexadecimal 0x00 0 Longitude (inteiro) 16 MSB (direta) Hexadecimal 0x00 0 Longitude (decimal) 17, 18 e 19 LSB (inversa) Hexadecimal 0x Longitude (sinal) 20 MSB (direta) Decimal 00 + (positivo) Latitude (inteiro) 21 MSB (direta) Hexadecimal 0x00 0 Latitude (decimal) 22, 23 e 24 LSB (inversa) Hexadecimal 0x Latitude (sinal) 25 MSB (direta) Decimal 00 + (positivo) Nº do equipamento 26, 27, 28, 29 e 30 LSB (inversa Decimal CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 8-21

9 Caso 2: Rede Sequência Comando Subcomando ID Leitura Status C Longitude (inteiro) Longitude (decimal) Longitude (sinal) Latitude (inteiro) Latitude (decimal) Latitude (sinal) Nº do Equipamento F4 2D A CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 9-21

10 Detalhamento do caso 2 Tipo de dado Posição/índice Ordem Métrica Entrada Saída Rede 0 e 1 MSB (direta) Hexadecimal 0x Sequência 2, 3, 4 e 5 MSB (direta) Hexadecimal 0x Comando 6 MSB (direta) Hexadecimal 0x01 1 Subcomando 7 MSB (direta) Hexadecimal 0x01 1 Id 8 e 9 MSB (direta) Hexadecimal 0x002C 44 Leitura 10, 11, 12, 13 e 14 LSB (inversa) Decimal (11729 kwh) Status 15 MSB (direta) Hexadecimal 0x00 0 Longitude (inteiro) 16 MSB (direta) Hexadecimal 0x31 49 Longitude (decimal) 17, 18 e 19 LSB (inversa) Hexadecimal 0xF42D Longitude (sinal) 20 MSB (direta) Decimal 01 - (negativo) Latitude (inteiro) 21 MSB (direta) Hexadecimal 0x19 25 Latitude (decimal) 22, 23 e 24 LSB (inversa) Hexadecimal 0x699A Latitude (sinal) 25 MSB (direta) Decimal 01 - (negativo) Nº do equipamento 26, 27, 28, 29 e 30 LSB (inversa Decimal CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 10-21

11 2 - Código JAVA de exemplo de receptor de protocolo Main.java package com.copel.telemedicao; import java.io.ioexception; import java.net.bindexception; import java.net.serversocket; import java.net.socket; import java.util.concurrent.executorservice; import java.util.concurrent.executors; import org.apache.log4j.logger; /** C * */ public class Main { private static final Logger log = Logger.getLogger(Main.class); private static final int PORTA = 12345; public static void main(string[] args) { try { final ServerSocket serversocket = new ServerSocket(PORTA); new Thread("portListener") { public void run() { try { log.info("escutando na porta " + serversocket.getlocalport() + "..."); Socket socket = null; while ((socket = serversocket.accept())!= null) { log.info("conectado! - " + socket.tostring()); ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor(); es.submit(new Tarefa(socket)); CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 11-21

12 catch (Exception e) { log.error(e); finally { if (!serversocket.isclosed()) { try { serversocket.close(); log.info("fechando porta: " + serversocket.getlocalport() + "..."); catch (IOException e) { log.error(e); ;.start(); catch (BindException be) { log.error("porta " + PORTA + " ja em uso! ", be); catch (Exception e) { log.error(e); CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 12-21

13 2.2 - Tarefa.java package com.copel.telemedicao; import java.io.ioexception; import java.net.socket; import org.apache.log4j.logger; /** C * */ public class Tarefa implements Runnable { private final Socket socket; private final static Logger log = Logger.getLogger(Tarefa.class); private final static char[] hexarray = " ABCDEF".toCharArray(); public Tarefa(Socket socket) { this.socket = public void run() { log.info("entrou na tarefa! " + socket.tostring()); int lido = -1; byte[] buffer = new byte[31 * 256]; byte[] arraydados = null; try { while ((lido = socket.getinputstream().read(buffer)) > -1) { arraydados = new byte[lido]; System.arraycopy(buffer, 0, arraydados, 0, lido); /** * Neste ponto o protocolo pode ser utilizado de diversas * maneiras diferentes. O array de bytes foi transformado em uma * unica string, em array de pares de string (hexadecimal * literal), e depois montado um objeto. */ CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 13-21

14 log.info("array de bytes (em decimal): " + printararraydebytes(arraydados)); String umastringso = bytestohex(arraydados); log.info("string unica: " + umastringso); if (umastringso.length() == 62) { try { String[] arraydeparesdestring = umastringso.split("(?<=\\g.{2)"); log.info("array de pares (hex): " + printararraydepares(arraydeparesdestring)); Protocolo protocolo = new Protocolo( arraydeparesdestring); log.info("objeto montado: " + protocolo.tostring()); catch (NumberFormatException nfe) { log.error("erro ao montar o protocolo, dados invalidos: " + umastringso + ": " + nfe.getmessage()); else { throw new Exception( "Protocolo com tamanho diferente de 31 bytes!"); catch (Exception e) { log.error("erro ao receber/enviar leitura: " + bytestohex(arraydados) + " " + e.getmessage()); finally { try { socket.close(); log.info("desconectado! " + socket.tostring()); catch (IOException e) { log.error("erro ao fechar o socket: " + e.getmessage()); private static String bytestohex(byte[] bytes) { char[] hexchars = new char[bytes.length * 2]; for (int j = 0; j < bytes.length; j++) { int v = bytes[j] & 0xFF; hexchars[j * 2] = hexarray[v >>> 4]; CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 14-21

15 hexchars[j * 2 + 1] = hexarray[v & 0x0F]; return new String(hexChars); private static String printararraydebytes(byte[] arraydebytes) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (byte b : arraydebytes) { int i = b; if (i < 0) { i = i; sb.append(i).append(" "); return sb.tostring().trim(); private static String printararraydepares(string[] arraydeparesdestring) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (String s : arraydeparesdestring) { sb.append(s).append(" "); return sb.tostring().trim(); CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 15-21

16 2.3 - Protocolo.java package com.copel.telemedicao; import java.io.serializable; /** C * */ public class Protocolo implements Serializable{ //serial random private static final long serialversionuid = L; private int rede; private int sequencia; private int comando; private int subcomando; private int id; private int leitura; private int status; private double latitude; private double longitude; private long nio; public Protocolo() { public Protocolo(String[] protocolo) throws NumberFormatException { rede = Integer.parseInt(protocolo[0] + protocolo[1], 16); sequencia = Integer.parseInt(protocolo[2] + protocolo[3] + protocolo[4] + protocolo[5], 16); comando = Integer.parseInt(protocolo[6], 16); subcomando = Integer.parseInt(protocolo[7], 16); id = Integer.parseInt(protocolo[8] + protocolo[9], 16); //LSB -> Inverter a ordem dos bytes //Apos a inversao, foram removidas as 3 ultimas casas para converter Wh em kwh leitura = Integer.parseInt((protocolo[14] + protocolo[13] + protocolo[12] + protocolo[11] + protocolo[10]).substring(0, 7)); CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 16-21

17 status = Integer.parseInt(protocolo[15], 16); //Longitude recebido por partes int longitudeinteiro = Integer.parseInt(protocolo[16], 16); //LSB -> Inverter a ordem dos bytes e depois converter o hexadecimal int longitudedecimal = Integer.parseInt(protocolo[19] + protocolo[18] + protocolo[17], 16); if ((longitudedecimal > 0) (longitudeinteiro > 0)) { longitude = (double) longitudeinteiro + (longitudedecimal * ); if (Integer.parseInt(protocolo[20]) == 1) { longitude = longitude * -1; else { longitude = 0d; //Para a latitude sao as mesmas regras da longitude int latitudeinteiro = Integer.parseInt(protocolo[21], 16); int latitudedecimal = Integer.parseInt(protocolo[24] + protocolo[23] + protocolo[22], 16); if ((latitudedecimal > 0) (latitudeinteiro > 0)) { latitude = (double) latitudeinteiro + (latitudedecimal * ); if (Integer.parseInt(protocolo[25]) == 1) { latitude = latitude * -1; else { latitude = 0d; nio = Long.parseLong(protocolo[30] + protocolo[29] + protocolo[28] + protocolo[27] + protocolo[26]); public int getrede() { return rede; public void setrede(int rede) { this.rede = rede; public int getsequencia() { return sequencia; CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 17-21

18 public void setsequencia(int sequencia) { this.sequencia = sequencia; public int getcomando() { return comando; public void setcomando(int comando) { this.comando = comando; public int getsubcomando() { return subcomando; public void setsubcomando(int subcomando) { this.subcomando = subcomando; public int getid() { return id; public void setid(int id) { this.id = id; public int getleitura() { return leitura; public void setleitura(int leitura) { this.leitura = leitura; public int getstatus() { return status; public void setstatus(int status) { this.status = status; CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 18-21

19 public double getlatitude() { return latitude; public void setlatitude(double latitude) { this.latitude = latitude; public double getlongitude() { return longitude; public void setlongitude(double longitude) { this.longitude = longitude; public long getnio() { return nio; public void setnio(long nio) { this.nio = public String tostring() { StringBuilder builder = new StringBuilder(); builder.append("protocolo [rede="); builder.append(rede); builder.append(", sequencia="); builder.append(sequencia); builder.append(", comando="); builder.append(comando); builder.append(", subcomando="); builder.append(subcomando); builder.append(", id="); builder.append(id); builder.append(", leitura="); builder.append(leitura); builder.append(", status="); builder.append(status); CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 19-21

20 builder.append(", latitude="); builder.append(latitude); builder.append(", longitude="); builder.append(longitude); builder.append(", nio="); builder.append(nio); builder.append("]"); return builder.tostring(); CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 20-21

21 2.4 - log4j.properties # Root logger option log4j.rootlogger=info, stdout, file # Redirect log messages to console log4j.appender.stdout=org.apache.log4j.consoleappender log4j.appender.stdout.target=system.out log4j.appender.stdout.layout=org.apache.log4j.patternlayout log4j.appender.stdout.layout.conversionpattern=%d{dd/mm/yyyy HH:mm:ss,SSS %-5p %c{1:%l - %m%n # Redirect log messages to a log file, support file rolling. log4j.appender.file=org.apache.log4j.rollingfileappender log4j.appender.file.file=c:/logs/telemedicao.log log4j.appender.file.immediateflush=true log4j.appender.file.maxfilesize=10mb log4j.appender.file.maxbackupindex=10 log4j.appender.file.layout=org.apache.log4j.patternlayout log4j.appender.file.layout.conversionpattern=%d{dd/mm/yyyy HH:mm:ss,SSS %-5p %c{1:%l - %m%n Teste Para utilizar a aplicação telemedicao.jar, via prompt, terminal ou similar, executar o comando: java -jar telemedicao.jar A aplicação irá reservar a porta para ela. Caso a porta esteja ocupada, ela não funcionará. Para simular o envio dos pacotes de protocolo, pode ser utilizado o aplicativo TCP Test Tool. CÓPIA NÃO CONTROLADA Verificar versão atualizada na Internet 21-21