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1、国家地表水自动监测系统通讯协议技术导则（征求意见稿）1 适用范围本标准适用于国家地表水水质自动监测站数据采集端与总站中心服务器之间的数据传输，规定了传输的过程及数据命令的格式，给出了代码定义，本标准允许扩展，但扩展内容时不得与本标准中所使用或保留的控制命令相冲突。2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。HJ 212-2017 污染物在线监控（监测）系统数据传输标准GB/T 19582-2008 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范HJ 525-2009 水污染物名称代码3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 地表水水
2、质自动监测站Automatic Water Quality Monitoring Station指完成地表水水质自动监测的现场部分，一般由站房、采配水、控制、检测、数据传输等全部或者数个单元组成，简称水站。3.2 地表水水质自动监测数据平台指对水站进行远程监控、数据传输统计与应用的系统，简称数据平台。3.3 地表水水质自动监测系统Automatic Water Quality Monitoring System由水站和数据平台组成的自动监测系统。3.4 上位机是安装在各级环保部门、通过传输网络与数采仪连接并对其发出查询和控制等指令的数据接收和数据处理系统，包括计算机及计算机软件等，本标准简称上
3、位机。3.5 在线监测仪器Automatic Measurement Device是安装在地表水自动测站现场，用于监测地表水环境质量并完成与上位机通讯传输的设备，包括水质分析仪、流量（速）计、数据采集传输仪等，本标准简称监测仪表。3.6 现场机安装于水质自动监测站点的监测仪表和数采仪统称为现场机。3.7 数据采集传输仪是采集各种类型监控仪器仪表的数据、完成数据存储及与上位机数据传输通讯功能的单片机、工控机、嵌入式计算机、可编程自动化控制器等，本标准简称数采仪。3.8 监测周期是指水站定期采样进行所有项目分析的工作模式下，相邻两次采样所间隔的时间。如果水站连续不停监测，监测周期应根据水站所配置的
4、监测项目里最长的分析周期来确定。瞬时监测的项目（如水温、pH、溶解氧、电导率和浊度等）可实时采集数据。流量的周期数据取监测周期内的监测值总和。3.9 周期数据指监测周期内采集的数据。3.10 质控数据指根据实际工作需要在采集周期数据基础上临时手工或自动添加采集的数据。4 系统结构4.1 地表水在线监测系统从底层逐级向上可分为现场机（数采仪）、传输网络和上位机（平台）三个层次。上位机通过传输网络与现场机（数采仪）进行通讯（包括发起、数据交换、应答等）。4.2 地表水在线监测系统构成方式：现场有一套或多套监控仪器，监控仪器仪表具有数字输出接口，连接到独立的数据采集传输仪，上位机（平台）通过传输网络
5、与现场机（数采仪）进行通讯（包括发起、数据交换、应答等），如图 1 所示。图 1 系统构成方式 5 协议层次5.1 现场机（数采仪）与上位机（平台）之间基于计算机网络传输数据，具体的组网方式不作限制。5.2 本标准规定的数据传输协议应用于TCP/IP的应用层，即现场机（数采仪）与上位机之间进行通信时，交换消息的内容和规范，在TCP/IP传输层，规定使用TCP协议。6 协议内容6.1 应答模式。完整的命令由请求方发起、响应方应答组成，具体步骤如下：请求方发送请求命令给响应方；响应方接到请求后，执行请求操作并发送执行结果给请求方。请求方在指定定时间内没有接收到执行结果，按执行超时处理。6.2 超时
6、重发机制 一个请求命令发出后在规定的时间内未收到回应，视为超时；超时后重发，重发超过规定次数后仍未收到回应视为通讯不可用，通讯结束；超时时间及重试次数可以根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。6.3 通讯协议数据结构 所有的通讯包都是由ASCII 码（汉字除外，采用UTF-8 码，8 位，1 字节）字符组成。通讯协议数据结构如图2 所示。图2 通讯协议数据结构通讯包结构如表 1，所有的通讯包都是由ACSII码字符组成，标点符号为英文半角，且通讯包中不含空格。其中每部分具体组成见表2，其中长度为最大长度，不足位数按实际位数。表1 通讯包结构包头数据段长度数据段（见6.3.2.2）CRC校验包尾6
7、.4 通讯包通讯包结构组成见表2。表2 通讯包组成名称类型长度描述包头字符2固定为#数据段长度十进制整数4数据段的ASCII字符数，如：长255，则写为“0255”数据段（见6.3.2）字符0n8192变长的数据CRC校验十六进制整数4数据段（6.3.2）的校验结果包尾字符2固定为 （回车，换行）6.5 数据段结构组成 数据段结构见表 3，其中长度为最大长度，不足位数按实际位数。表3 数据段结构组成名称类型长度描述请求编码 QN字符20精确到毫秒的时间戳:QN=YYYYMMDDhhmmsszzz，用来唯一标识一次命令交互系统编码ST字符5地表水ST=21系统编码, 系统编码取值详见系统编码表命
8、令编码 CN字符7CN=命令编码,详见命令编码表访问密码PW字符9PW=访问密码站点唯一标识 MN字符77MN=地表水用于站点编码唯一标识，编码规则：12位行政区域代码+2位序列编号，指令参数 CP字符0n950CP=&数据区&，数据区定义见 6.3.3 章节6.6 数据区6.6.1 数据区结构定义字段与其值用=连接；在数据区中，同一项目的不同分类值间用，来分隔，不同项目之间用；来分隔。6.6.2 数据区数据类型C4： 表示最多 4 位的字符型字符串，不足 4 位按实际位数；N5： 表示最多 5 位的数字型字符串，不足 5 位按实际位数；N14.2： 用可变长字符串形式表达的数字型，表示 14
9、 位整数和 2 位小数，带小数点，带符号，最大长度为 18；YYYY： 日期年，如 2016 表示 2016 年；MM： 日期月，如 09 表示 9 月；DD： 日期日，如 23 表示 23 日；hh： 时间小时；mm： 时间分钟；ss： 时间秒；zzz：时间毫秒。6.6.3 数据区字段定义字段名字段名要区分大小写，单词的首个字符为大写，其他部分为小写。字段名 描述 字符集 宽度 取值及描述SystemTime 系统时间 0-9 N14 YYYYMMDDhhmmssExeRtn 执行结果回应代码 0-9 N3取值详见执行结果定义表DataTime 监测时间 0-9 N14 YYYYMMDDhh
10、mmssxxxxxx-Rtd 监测值0-9 -“xxxxxx”是污染因子编码，污染监测因子编码取值详见附录 Axxxxxx-Vol加标体积0-9-xxxxxx-Mix加标回收混样值0-9-xxxxxx-Std标样核查标样浓度0-9-xxxxxx-Flag 监测数据标识 A-Z/0-9 C1 参见 6.3.5 章节的表 8数据标记表BeginTime 开始时间 0-9 N14 YYYYMMDDhhmmssEndTime 截止时间 0-9 N14 YYYYMMDDhhmmssPolId监测因子编码0-9/a-z/A-ZC6NewPW 新密码0-9/a-z/A-ZC6VaseNo 留样瓶编号 0-9
11、 N2 取值范围为 0n99User操作用户操作设置反控命令用户名LocalIP本地IP地址操作设置反控命令电脑IP CstartTime 采样起始时间 0-9 N6 hhmmssCtime 采样周期 0-9 N2 单位为小时，取值 0n24 之间Cmode采样模式0-9N20:维护模式 1：间隔采样 2：加密采样 3：连续采样 4：手工采样 5：应急采样 Ltime留样周期0-9N6hhmmssLmode留样模式0-90：手工留样 1：超标留样 2：周期留样LRmode运行模式0-9采样器运维模式（等比、等时、手动）xxxxxx-Info 现场端信息 - -“xxxxxx”是现场端信息编码，
12、详见附录A 表 A.5InfoId 现场端信息编码 0-9/a-z C6 取值见附录 A 表 A.56.6.4 请求命令返回请求命令返回如下所示：编号描述备注1 准备执行请求2 请求被拒绝3 PW 错误4 MN 错误5 ST 错误6 Flag 错误7 QN 错误8 CN 错误9系统繁忙不能执行100 未知错误6.6.5 数据标记（以国家标准为依据）数据标记如下所示。标识标识定义说明N正常测量数据正常有效T超上限监测浓度超仪器测量上限L超下限监测浓度超仪器下限或小于检出限P电源故障系统电源故障，可由是否为UPS来供电进行判断D仪器故障仪器故障F仪器停运/离线仪器停运或离线或数据采集失败Z取水点无
13、水样取水点没有水样或采水泵未正常上水S手工输入数据手工输入的设定值M维护调试数据在线监控（监测）仪器仪表处于维护（调试）期间产生的数据cz空白校准空白校准，又称零点校准cs量程校准量程校准，又称跨度校准bt空白测试空白测试，有手工与自动两种sc标样核查测试标样测试核查，有手工与自动两种ra加标回收测试加标回收测试，有手工与自动两种ps平行样测试自动监测数据的获取过程中曾进行平行样测试lr缺试剂监测仪器缺试剂lp缺纯水监测仪器缺纯水lw缺水样监测仪器缺水样ls缺标样监测仪器缺标样6.6.6 命令编码命令名称命令编码命令类型描述上位向现场现场向上位参数命令取监测仪表时间1011请求命令用于提取监测仪表的系统时间上监测仪表机时间1011用于上传监测仪表时间设置监测仪表时间1012请求命令用于设置监测仪表的系统时间取数采仪时间1014请求命令用于提取数采仪的系统时间上传数采仪时间1014用于上传数采仪时间设置数采仪时间1015请求命令用于设置数采仪的系统时间设置监测仪表密码1072请求命令用于设置监测仪表的密码设置数采仪密码1073请求命令用于设置数采仪基站软件的密码预留参数命
