上海市水污染源在线监测系统通信技术规范.doc

上海市水污染源在线监测系统通信技术规范（试行）Communication technical guidelines for wastewateron-line monitoring system in Shanghai（发布稿）上海市环境保护局 发布2006-11-22发布 2006-11-22试行目 次前言III1 范围12 引用标准13 定义13.1 污染源自动监控系统13.2 信息综合子系统13.3 数据收集子系统13.4 数据采集传输仪14 系统结构15 协议层次26 通讯协议36.1 应答模式36.2 超时重发机制36.2.1 请求回应的超时36.2.2 执行超时36.3 通讯协议数据结构 (见图4)46.3.1 通讯包结构组成（见表2）46.3.2 数据段结构组成（见表3）56.3.3 数据区56.4 通讯流程76.4.1 请求命令（四步或者三步）（见图5）76.4.2 上传命令（一步）（见图6）76.4.3 通知命令（两步）（见图7）76.5 代码定义8附录A （资料性附录） 循环冗余校验（CRC）算法11附录B （规范性附录） 常用部分污染物编码表12附录C （规范性附录） 数据传输参数编码表（可扩展）15图1 数据收集子系统构成方式一2图2 数据收集子系统构成方式二2图3 协议结构3图4 通讯协议数据结构4图5 通讯流程一：请求命令7图6 通讯流程二：上传命令7图7 通讯流程三：通知命令8表1 缺省超时定义表4表2 通讯包结构组成4表3 数据段结构组成5表4 字段对照表6表5 系统编码表（可扩充）8表6 执行结果定义表（可扩充）8表7 请求返回表（可扩充）9表8 命令列表（可扩充）9III前 言为了有效地指导污染源自动监控系统的建设，规范数据传输，提高各种环境监测仪器、传输网络和有关部门应用软件系统之间的互操作能力，特制定本规范。本规范规定了系统中上位机和现场机之间数据通讯、控制和报警等信息的传输协议。本规范的附录A、B、C、D是规范的附录。本规范由上海市环境保护局提出并归口。本规范由上海市环境监测中心负责起草。本规范由上海市环境保护局负责解释。本规范为首次发布，自2006年11月22日起试行。当本规范与国家新颁布的相关标准有冲突时，以国家颁布的标准为准。上海市水污染源在线监测系统通信技术规范（试行）1 范围本规范适用于上海市污染源自动监控系统数据收集子系统和信息综合子系统之间的数据交换传输。本规范规定了数据传输的过程及系统对参数命令、交互命令、数据命令和控制命令的数据格式和代码定义，本规范不限制系统扩展其他的信息内容，在扩展内容时不得与本协议中所使用或保留的控制命令相冲突。根据通信技术的发展，本规范将适时修订。2 引用标准以下标准和规范所含条文，在本规范中被引用即构成本规范的条文，与本规范同效。RFC 826 ARP, RFC 791 IP, RFC 792 ICMP, RFC 768 UDP, RFC 793 TCP, RFC 1321 MD5, RFC 1497 BOOTP Extension, RFC1661 PPP, RFC 1700 Assigned Numbers, RFC 2131 DHCP, RFC 2637 PPTP 等IEEE 802.x 相关标准YD/T 1093-2000 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）。隧道协议技术规范YD/T 1323-2004 接入网技术要求非对称数字用户环路（ADSL） YD/T 1334-2004 800MHz CDMA 数字蜂窝移动通信网无线智能网（WIN）阶段2：智能外设（IP）设备技术要求EIA RS-232C 数据终端设备与使用串行二进制数据进行交换的数据通信设备之间的接口GB/T16706-1996 环境污染源类别代码。3 定义3.1污染源自动监控系统由对污染源主要污染物排放实施监控的数据收集子系统和信息综合子系统组成。3.2信息综合子系统安装在各级有关部门，有权限对现场机发出查询和控制等本规范规定指令的数据接收和数据处理系统，包括计算机信息终端设备、监控中心系统等。本规范简称上位机。3.3数据收集子系统安装在污染源排放口现场，是污染治理设施的组成部分，用于监控污染源排污状况及完成与上位机的数据通讯传输的单台或多台设备及设施，包括污染物排放监控（监测）仪器、流量（速）计、污染治理设施运行记录仪和数据采集传输仪等自动监控仪器。本规范简称现场机。3.4数据采集传输仪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通讯传输功能的单片机、工控机、嵌入式计算机或可编程控制器等。4 系统结构污染源自动监控系统从底层逐级向上可分为现场机、传输网络和上位机三个层次，见图1。上位机通过传输网络和现场机相互作用，交换数据、应答指令。数据收集子系统有两种构成方式：1）一台（套）现场机集自动监控（监测）、存储和通讯传输功能为一体，可直接通过传输网络与上位机相互作用。监控仪器上位机传输网络现场机图1 数据收集子系统构成方式一2）现场有一套或多套监控仪器、仪表，监控仪器、仪表具有模拟或数字输出接口，挂接于独立的数据采集传输仪，上位机通过数据采集传输仪实现数据交换和收发指令，见图2。本规范不规定数据采集传输仪与监控仪器仪表的通讯方式，推荐采用modbus 标准。监测仪器数据采集传输仪监测仪器监测仪器上位机传输网络现场机图2 数据收集子系统构成方式二5 协议层次现场机对上位机通讯接口应满足选定的传输网络的要求，本规范不作限制。本规范规定的数据传输通讯协议对应于ISO/OSI 定义的7 层协议的应用层，在基于不同传输网络的现场机和上位机之间提供交互通讯。协议结构如下图3所示：上位机现场机应用层基础传输层基础传输层应用层图3 协议结构基础传输层依据不同的传输网络可有两类实现方式：1）基于TCP/IP 的，此方式的使用建立在TCP/IP 基础之上，其基础传输层就是Internet 的TCP/IP（请求方是客户端Client，应答方是服务端Server）。如：l 通用无线分组业务（Gerneral Packer Radio Service 缩写GPRS） l 非对称数字用户环路（Asymmetrical Digital Subscriber Loop 缩写ADSL） l 码分多址(Code Division Multiple Access 缩写 CDMA)等2）非TCP/IP 的，此类方式的使用建立在点对点的通讯链路上，其基础传输层就是简单的点对点通讯链路。如：l 公共电话交换网（Public switched telephone network 缩写PSTN） l 短消息数据通讯等应用层依赖于所选用的传输网络，在选定的传输网络上进行应用层的数据通讯，在基础传输层已经建立的基础上，整个应用层的协议和具体的传输网络无关。本规范体现通讯介质无关性。6 通讯协议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:1) 请求方发送请求命令给响应方，2) 响应方接到请求命令后应答，请求方收到应答后认为连接建立，3) 响应方执行请求的操作，4) 响应方通知请求方请求执行完毕，没有应答按超时处理，5) 命令完成。6.2 超时重发机制6.2.1 请求回应的超时 在一个请求命令发出后在规定的时间内未收到回应，认为超时。 超时后重发，重发规定次数后仍未收到回应认为通讯不可用，通讯结束。 超时时间根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。 超时重发次数根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。6.2.2 执行超时请求方在收到请求回应（或一个分包）后规定时间内未收到返回数据或命令执行结果，认为超时，命令执行失败，结束。缺省超时定义表（可扩充）见表1：表1 缺省超时定义表通讯类型缺省超时定义（ 秒）重发次数GPRS 10 3 PSTN 5 3 CDMA 10 3 ADSL 5 3 短信30 3 6.3 通讯协议数据结构 通讯协议数据结构见图4。1 所有的通讯包都是由ACSII 码字符组成(CRC 校验码除外)。图4 通讯协议数据结构6.3.1 通讯包结构组成通讯包结构组成见表2。表2 通讯包结构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 字符数例如： 长255， 则写为“0255”数据段（ 见7.3.3）字符0=n=1024变长的数据（ 短信为140）CRC 校验十六进制整数4数据段的校验结果， 如CRC 错， 即执行超时包尾字符2固定为（ 回车、换行）6.3.2 数据段结构组成数据段结构组成见表3。表3 数据段结构组成名称类型长度描述请求编号QN字符20 精确到毫秒的时间戳:QN=YYYYMMDDHHMMSSZZZ，用来唯一标识一个命令请求， 用于请求命令或通知命令总包号PNUM字符4 PNUM 指示本次通讯总共包含的包数包号PNO字符4 PNO 指示当前数据包的包号系统编号ST 字符5 ST= 系统编号, 系统编号见7.5 中系统编码表命令编号CN 字符7 CN= 命令编号, 命令编号见7.5中命令列表访问密码字符6 PW= 访问密码设备唯一标识MN 字符14 MN=监测点编号,这个编号下端设备需固化到相应存储器中， 用作身份识别。编码规则： 前7 位是设备制造商组织机构代码的后7 位， 后7 位是设备制造商的此类设备的唯一编码）是否拆分包及应答标志Flag 字符3 目前只用两个Bit； 0 0 0 0 0 0 D A A： 数据是否应答；Bit：1-应答，0-不应答D： 是否有数据序号；Bit：1-数据包中包含包序号和总包号两部分,0数据包中不包含包序号和总包号两部分如：Flag=3 表示拆分包并且需要应答指令参数CP 字符0=n=960 CP=&数据区&， 数据区定义见7.3.3 6.3.3 数据区6.3.3.1 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。6.3.3.2 字段定义6.3.3.2.1 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。6.3.3.2.2 数据类型l C4：表示最多4 位的字符型字串，不足4 位按实际位数。l N5： 表示最多5 位的数字型字串，不足5 位按实际位数。l N14.2： 用可变长字符串形式表达的数字型，表示14 位整数和2 位小数，带小数点，带符号，最大长度为18 。l YYYY：日期年，如2005 表示2005 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l SS：时间秒ZZZ：时间毫秒6.3.3.2.3 字段对照表字段对照表见表4。表4 字段对照表*字段名描述字符集宽度取值及描述SystemTime 系统时间0-9 N14 YYYYMMDDHHMMSS UpValue 污染物报警上限值，0-9 N14.2 10.11 LowValue 污染物报警下限值，0-9 N14.2 10.11 QN 请求编号， 见7.3.2QnRtn 请求回应代码， 见7.5 0-9 N3 ExeRtn 执行结果回应代码，见7.5 0-9 N3 RtdInterval 实时采样数据上报间隔0-9 N4 30 另以秒为单位xxx-Rtd 污染物实时采样数据0-9 N14.2 10.11，“xxx” 是污染物代码xxx-Min 污染物指定时间内最小值0-9 N14.2 10.11 xxx-Avg 污染物指定时间内平均值0-9 N14.2 10.11 xxx-Max 污染物指定时间内最大值0-9 N14.2 10.11 xxx-Cou 污染物指定时间内累计值0-9 N14.2 10.11 xxx-RS 设备运行状态的实时采样值0-9 N1 0： 设备关，1： 设备开xxx-RT 设备指定时间内的运0-9 N14.2 10.11 且0=n9时的超标突变SV22pH下超标突变SV22污水无浮点pH6时的超标突变SV23超大流量数值SV23污水立方米/小时整形瞬时流量超过该值时判断排放流量为异常大，此时将调整对污水测定频率。SV24启动最小流量SV24污水立方米/小时整形瞬时流量小于该值时时判断排放流量为异常小，此时将调整对污水测定频率。SV25流量突变低限SV25污水立方米/小时整形瞬时流量突变最小判断低限设置值SV26C/T开泵时间SV26污水秒整形COD/TOC开泵时间设置值SV27pH开泵时间SV27污水秒整形pH开泵时间设置值SV28C/T测量方式SV28污水整形COD/TOC测量方式，0表示按照时间段进行测量，1表示按照时间点进行测量。SV29站点电源状态SV29污水整形0失电，1通电SV30站点手/自动状态SV30污水整形站点状态切换，0手动，1自动SV31C/T采样间隔SV31污水分钟整形COD/TOC最小采样间隔,两次测量之间的最小间隔SV32大流量采间隔SV32污水分钟整形大流量情况下的两次采样测量之间的最小间隔SV33C/T提前开泵时间SV33污水分钟整形COD/TOC提前开泵时间SV34C/T超标误差SV34污水毫克/立方米整形COD/TOC超标值缓冲误差SV35停泵最小流量SV35污水立方米/小时整形按程序正常测量开泵后遇到流量变小时，为防止泵空转而停泵的最小流量SV36pH超标误差SV36污水整形设定pH超标值的缓冲误差SV37站点C/T方式SV37污水整形站点使用COD或TOC仪控制方式，1:COD仪 2:TOC仪SV38站点流量计SV38污水整形站点流量计型号: 1:U53 2:SWP 3:KERONE 4:SWP COM以下37个参数为站点运行控制的输入参数（只写）SC01站点命令码SC01污水无整形站点命令码,bit0表示站参数下载命令,bit1表示站点时钟校准命令,bit2表示站点COD采样时间设置参数下载,bit3表示站点COD超标流程控制参数下载.bit4表示站招测状态切换,bit5表示抓拍图片.bit6表示站点全数据采集,SC02COD下限设置SC02污水Mg/l浮点设置站点COD报警下限SC03COD上限设置SC03污水Mg/l浮点设置站点COD报警上限SC04COD死区设置SC04污水无整形站点COD值变化死区设定，以千分之为计量SC05pH下限设置SC05污水无浮点设定站点pH报警下限SC06pH上限设置SC06污水无浮点设定站点pH报警上限SC07pH死区SC07污水无整形设定站点pH死区,以千分之为计量SC08瞬时流量突变率SC08污水无整形瞬时流量突变,为最近一段时间（如1分钟）的流量均值比前一段时间的流量均值的增加量与前一段时间的流量均值的比值，以千分之为计量SC09心跳间隔SC09污水秒整形站点通信心跳数据包产生间隔时间SC10第二IP地址SC10污水无字符串站点通信第二IP地址SC11实时数据间隔SC11污水分钟整形站点通信实时数据产生间隔设置值SC12历史数据间隔SC12污水分钟整