浙江省取水实时监控系统建设

1、浙江省取水实时监控系统建设技 术 导 则(试行)浙江省水利厅二六年八月目 录1.总则12.术语和定义13.系统构成23.1系统构成23.2省中心站33.3管理终端43.4市县分中心43.5用水户终端53.6采集终端53.7传输网络74.数据编码84.1取水口编码84.2通信协议95.施工安装275.1准备阶段275.2抗电磁干扰(EMI)275.3设备安装285.4售后服务286.标准用词说明297.附表301. 总则1.1 为保证浙江省取水实时监控系统的正常运行，做好取水实时监控系统的设计、建设和运行管理，方便终端设备的选型和管理，统一技术标准，特制定本导则。1.2本导则适用于全省各类取水户

2、水量计量的实时监控系统，用于指导全省各类取水设施的水量计量实时监控系统的建设。1.3 取水实时监控系统由省中心站、管理终端（市县分中心）、用水户终端、采集终端及传输网络构成。1.4 新建的各类水利、水电及其它工程的取水设施计量及其采集终端，应是工程的一部分，并纳入工程建设一并实施。1.5本导则涉及的水量计量精度要求，应按有关的国家标准和行业标准的规定执行。1.6本导则自2006年7月起施行，由浙江省水利厅负责解释。2. 术语和定义2.1 取水口：取水构筑物的进水部分。2.2 省中心站：全省取水实时监控系统的控制和数据中心。2.3 管理终端：设在管理部门的通用计算机,用于查询或管理辖区内用水情况

3、。2.4 市县分中心：在本地保存数据的管理终端。2.5 用水户终端：设在用水户的通用计算机，用于查询本用水户的用水情况。2.6 采集终端：由计量设备和通信模块组成,用于采集用水户实时数据。2.7 计量设备：是指水表、电磁流量计、超声波流量计、智能电能表、计时器等用于取水计量的设备。2.8 通信模块：采集和处理来自计量设备的水量等数据，通过传输网络发送到省中心站的设备。2.9 传输网络：省中心站与采集终端之间的通信网络。3. 系统构成3.1 系统构成系统由省中心站、管理终端（市县分中心）、用水户终端、采集终端及传输网络构成。见下图：省中心站管理终端传输网络用水户终端因特网采集终端采集终端.3.2

4、 省中心站省中心站由服务器、通用计算机1、通用计算机2等设备构成，见下图：通用计算机1服务器通用计算机2局域网GPRS模块调制解调器PSTN因特网省中心站设在省水利厅，应实现以下功能：(1) 用于接收和处理来自全省所有采集终端发送的实时取水量数据，并向管理终端（市县分中心）和用水户终端提供数据服务；(2) 远程设置采集终端的数据上报时间间隔和实时时钟，随时召测任一采集终端的数据；(3) 根据管理终端输入的参数，将用电量、计时器时间等非水量数据按照规定的算法换算成水量；(4) 建立数据库，保存用水量数据；(5) 支持检索、统计、报表功能；(6) 用户管理，支持用户的增加、删除、维护及权限的设定，

5、对用户按级别给予不同的权限。3.3 管理终端设在市、县水行政主管部门的管理终端构成：通用计算机因特网管理终端在授权范围内实现以下功能：(1) 通过因特网访问省中心站，实现检索、统计、报表功能；(2) 可以召测采集终端，远程设置采集终端的数据上报时间间隔，远程调整采集终端实时时钟；(3) 用户管理，支持用户的增加、删除、维护及权限的设定，对用户按级别给予不同的权限；(4) 网上填报取水口基本情况表和采集终端设备表。3.4 市县分中心市县分中心设在市、县水行政主管部门，构成同管理终端。市县分中心除具备管理终端全部功能以外，增加了在本地保存数据的功能。除已建的市县分中心和有特殊要求的外，现阶段原则上

6、不新建市县分中心，管理单位作为管理终端通过访问省中心站进行管理。市县分中心的建设今后随工作开展，视实际需要再进行考虑。3.5 用水户终端用水户终端构成同管理终端。功能为通过因特网访问省中心站，查询本用水户的用水情况。3.6 采集终端采集终端设在取水口，根据取水口计量设备的不同，实时采集的数据可以是水量、电量、时间、采集终端的供电状态、泵机工作状态、开箱状态、表具状态等。（统称实测数据）。采集终端由计量设备和通信模块构成，见下图：通信模块PSTNGPRS计量设备3.6.1 计量设备计量设备应选用符合国家技术标准，经过技术监督部门认可，具有计量合格证的产品。3.6.1.1 类型根据用水户的取水量大

7、小，选择计量设备的类型。(1) 电磁流量计、超声波流量计或水表：年取水量在50万立方米以上的取水户。(2) 电能表：年取水量在50万立方米以下10万立方米以上的取水户和发电用户。(3) 计时器：年取水量在10万立方米以下的取水户。（视技术发展，逐步淘汰）3.6.1.2 输出信号应具有下列方式的其中之一或多种：(1) 具备EIA-RS-485或EIA-RS-232C通讯功能；(2) 频率(脉冲)输出；(3) 电流(电压)输出；(4) 开关量输出。不具备上述功能的计量设备，经质量技术监督部门的同意，可通过改造增加此功能3.6.2 通信模块3.6.2.1 功能(1) 按设置的时间间隔，通过传输网络定

8、时向省中心站发送实测数据；(2) 接到召测命令时，发送实测数据；(3) 接收远程设置命令，设定工作参数；(4) 接收计量设备的输出信号；(5) 用PSTN方式时，查询应答方式上传数据；(6) 对于无人值守的采集终端，在没有交流电池供电时，应能保证连续工作3天以上。3.6.2.2 选型要求(1) 省中心负责对通信模块的选用进行审核，符合要求的列入设备推荐清单，并在网站公布；(2) 在省中心公布的设备推荐清单内选用通信模块；(3) 使用未列入设备推荐清单的通信模块，应向省中心申请试用，同意后试用期最短为三个月。试用期满经省中心组织专家组鉴定合格的可列入设备推荐清单；3.7 传输网络3.7.1 网络

9、选用传输网络采用GPRS网络，在没有GRPS网络覆盖的地区，采用PSTN（公共电话网）。GPRS网络地址由省中心统一分配。3.7.2 GPRS模块要求采用GPRS（General Packet Radio Service，通用无线分组业务），GPRS模块应满足以下要求：(1) 接口类型：EIA-RS-232C/EIA-RS-485；(2) 工作频段：GSM900/DCS1800/PCS1900；(3) 发射功率：CLASS4 (2W) /EGSM900、CLASS1(1W)/DCS1800、CLASS1 (1W)/PCS1900；(4) 频率误差：<=0.1ppm；(5) 符合ETSI

10、GSM Phase 2+标准；(6) GPRS Class 2-10。4. 数据编码4.1 取水口编码每个取水口一个编码，由六个部分组成：YAABBCCCDDDDZ。（1） Y：1位字母，固定为Y，代表取水口；（2） AABBCCCDDDD根据关于开展全省取水口调查工作的通知（浙江省水利厅）中的取水口编码编制。l AA：2位字母，取水口所在市级行政区名称拼音的首位字母；l BB：2位字母，取水口所在县（市、区）行政区名称拼音的首位字母；l CCC：3位字母，取水口所在河流水系名称拼音的首位字母，水系名称只有2位的，CCC中首位编码为0；l DDDD：4位数字（0001-9999），在AABBC

11、CC范围内的取水口序列号；（3） Z： 1位字母，取水口类型，A 地下水、B地表水、C水电站、D其它水源。举例1：杭州市桐庐县钱塘江水系第110个取水口，取用地表水，编码为：Yhztlqtj0110B。举例2：杭州市临安市苕溪水系第21个取水口，某水电站的取水口，编码为：Yhzla0tx0021C。4.2 通信协议采集终端与省中心站的数据交换采用应采用TCP协议,部分已建的采用UDP协议的站点可采用原协议，并提供原通信协议供中心站解析。省中心站和采集终端以通信帧 （简称帧）的形式来实现每次数据交换。下面提供两种采用TCP和UDP两种方式的(建议只采用TCP)通信协议的格式供参考。4.

12、2.1 采用TCP方式的协议4.2.1.1 GPRS协议4.2.1.1.1 帧结构：序号字节数（序列）数据内容数据格式说明11（1）帧头BIN内容0xAA 22（23）帧长度BIN0-FFFFH（包括帧头和帧尾）低位在前高位在后31（4）帧头BIN内容0xAA46（510）GPRS终端编号(ID号)BCDBCD码。高位在前低位在后。不够12位高位补052（1112）版本号BCD16进制。高字节为主号，低字节为子号61（13）帧类型BIN见4.2.1.1.27N1414+(N-1)数据域BIN数据域最大不能大于1K字节(N为数据域长度)82（14+N15+N）CRC校验BIN从114+(N-1)

13、的CRC校验结果4.2.1.1.2 帧类型序号帧类型说明10x01 登录帧，数据域为空(即不存在数据字节，下同)20x02 登录应答帧，数据域长度为1(0x01表示成功，0x02表示失败)30x03网络注销帧，数据域为空40x04 网络应答帧，数据域长度为1(0x01表示成功，0x02表示失败)50x05数据帧，数据域为遥测终端设备数据60x06 数据应答帧（目前不用应答）70x07 心跳包帧，数据域为空80x08 心跳应答帧，数据域长度为1(0x01表示成功，0x02表示失败)90x09读取GPRS配置命令帧，数据域为空100x0A读取GPRS配置应答帧110x0B配置GPRS参数命令帧12

14、0x0C配置GPRS参数应答帧，数据域长度为1(0x01表示成功,0x02表示失败) 130x0D读取GPRS运行状况命令帧，数据域为空140x0E读取GPRS运行状况应答帧150x0F 0xff备用4.2.1.1.3 GPRS运行状况数据域:序号字节数数据内容数据格式说明11（排序14）GPRS温度整数位BCD当前GPRS模块的温度21（排序15）GPRS温度小数位BCD当前GPRS模块的温度31（排序16）GPRS电压整数位BCD当前GPRS的运行电压41（排序17）GPRS电压小数位BCD当前GPRS的运行电压4.2.1.1.4 终端配置数据域:序号字节数（序列）内容数据格式说明1161

15、4(29)主站(上位机)IP BIN在现有IPV4情况下只用低4字节，高12字节填0232(30)(61)主站域名BINASCII码，最长32字符(字节)，不够前面补0x0032(62)(63) 主站监听端口BIN0 65535之间46(64)(69)终端编号(ID号)2BCD+4BIN在同一系统内，每个终端的编号都是唯一的548(70)(117)APN设置BINASCII编码。从低字节开始，不足字节填0x00632(118)(149)网络用户名BINASCII编码。从低字节开始，不足字节填0x00732(150)(181)网络密码BINASCII编码。从低字节开始，不足字节填0x0081（1

16、82）心跳方式BIN0x01 为上位机（中心软件）发送心跳，0x02 GPRS终端发心跳92(183)(184)心跳间隔时间BIN单位为秒，范围065535102(185)(186)连接次数BIN范围065535114(187)(190)休眠时间BCD单位为秒121(191)GPRS终端运行模式BCD0：表示常连接 1：表示定时连接 2：表示远程唤醒134(192)(195)定时连接时间BIN单位为秒，范围065535141(196)终端串口波特率设置BCD1：表示波特率为600 2：表示波特率为1200 3：表示波特率为2400 4：表示波特率为4800 5：表示波特率为9600 6：表示波

17、特率为19200 151(197)终端串口校验设置BCD0：表示串口校验为None 1：表示串口校验为Odd 2：表示串口校验为Even 161(198)终端串口停止位选择BCD1：表示停止位为1bit2：表示停止位为2bit171(199)终端串口帧长度BCD0：5位字符长度1：6位字符长度2：7位字符长度3：8位字符长度1832(200)(226)备用字节BIN从低位字节到高位字节依次填充3104.2.1.2 通讯模块协议4.2.1.2.1 符号和缩略语A地址域A1行政区划码A2终端生产厂家标志A3终端地址ACD要求访问位AFN应用层功能码AUX附加信息域BCD二-十进制编码BIN二进制编

18、码C控制域CS帧校验和DIR传输方向位L长度L1用户数据长度P校验位PRM启动标志位PW密码Tp时间标签Td数据时标TAR测控终端调试维修状态标志位4.2.1.2.2 帧结构起始字符（68H）长度L固定长度长度L的报文头起始字符（68H）控制域C控制域用户数据区地址域A地址域链路用户数据链路用户数据（应用层）校验和CS帧校验和结束字符（16H）(1)、长度L长度L包括规约标识和用户数据长度，由2字节组成：D7D6D5D4D3D2D1D0D15D14D13D12D11D10D9D8规约标识定义如下：D1D0规约标识定义00禁用01本规约使用10保留11保留用户数据长度L1：由D2-D15组成，采

19、用BIN编码，是控制域、地址域、链路用户数据（应用层）的字节总数。(2)、控制域C控制域C表示报文传输方向和所提供的传输服务类型的信息，定义如下：D7D6D5D4D3D0传输方向位DIR启动标志位PRM备用备用功能码l 传输方向位DIRDIR=0：表示此帧报文是下行报文；DIR=1：表示此帧报文是上行报文。l 启动标志位PRMPRM =1：表示此帧报文来自启动站；PRM =0：表示此帧报文来自从动站。l 功能码定义启动标志位PRM =1功能码帧类型服务功能0备用1发送确认参数设置、数据上报等23备用4发送无回答广播校时58备用9请求响应帧链路测试10请求响应帧请求被测参数11请求响应帧请求被测

20、状态1215备用启动标志位PRM =0功能码帧类型服务功能0确认认可17备用8响应帧用户数据9响应帧否认：无所召唤的数据10备用11响应帧链路状态1215备用(3)、地址域A地址域由行政区划码A1、终端生产厂家标志A2、终端地址A3组成，格式如下：地址域数据格式字节数行政区划码A1BCD3终端生产厂家标志A2BIN1终端地址A3BIN3(4)、应用层定义a)、应用层（链路用户数据）格式定义如下：应用层功能码AFN数据域附加信息域AUXb)、应用层功能码AFN应用层功能码AFN由一字节组成，采用二进制编码表示，具体定义如下：应用功能码AFN应用功能定义00H设置确认（因设置参数是否成功需终端确认

21、）01H设置遥测站的时钟02H读取遥测站的时钟03H设置遥测站地址04H读取遥测站地址05H设置遥测站的数据上报时间间隔06H读取遥测站的数据上报时间间隔07H读取遥测站的实时值08H遥测站主动上报数据（包括状态）09HFFH备用l 确认（AFN=00H）68HLL68HCAAFN=00HCS16H从动站接收启动站发送/确认指令并执行后回答此帧。l 设置遥测站的时钟（AFN=01H）68HLL68HCAAFN=01H数据域（6个字节）CS16H数据域（6字节压缩BCD码）：时钟顺序是年、月、日、时、分、秒，其中公元年=2000+年。数据格式为：数据名称数据格式D7D6D5D4D3D2D1D0秒

22、 BCD码十位BCD码个位分 BCD码十位BCD码个位时 BCD码十位BCD码个位日 BCD码十位BCD码个位星期-月星期BCD码个位月BCD码十位月BCD码个位年 BCD码十位BCD码个位星期定义如下：D5D7编码表示07，0：无效，17：对应星期一至星期日。l 读取遥测站的时钟（AFN=02H）68HLL68HCAAFN=02HCS16H遥测站的响应帧68HLL68HCAAFN=02H数据域（6个字节BCD）CS16H数据域为6个字节压缩BCD。数据格式为：数据名称数据格式D7D6D5D4D3D2D1D0秒 BCD码十位BCD码个位分 BCD码十位BCD码个位时 BCD码十位BCD码个位日

23、 BCD码十位BCD码个位星期-月星期BCD码个位月BCD码十位月BCD码个位年 BCD码十位BCD码个位星期定义为：D5-D7编码表示0-7，0：无效，1-7：对应星期一至星期日。 请求帧和响应帧的控制域C值不同。l 设置遥测站的地址（AFN=03H）68HLL68HCAAFN=03H数据域（6个字节）PWTpCS16H地址域A为遥测站旧地址，数据域为新地址。数据域为6字节。l 读取遥测站的地址（AFN=04H）68HLL68HCAAFN=04HCS16H 遥测站的响应帧68HLL68HCAAFN=04H数据域（1个字节）CS16H地址域A与数据域值应完全相同。l 设置遥测站的数据上报时间间

24、隔（AFN=05H）68HLL68HCAAFN=05H数据域（2个字节BCD）PWTpCS16H数据域为2个字节压缩BCD。 取值范围为：09999；单位：分钟。数据格式为：数据格式D7D6D5D4D3D2D1D0BYTE 1BCD码十位BCD码个位BYTE 2BCD码千位BCD码百位上报时间基准是每月1日0时0分0秒l 读取遥测站的数据上报时间间隔（AFN=06H）68HLL68HCAAFN=06HCS16H 遥测站的响应帧68HLL68HCAAFN=06H数据域（2个字节BCD）CS16H数据域为2个字节压缩BCD。 取值范围为：09999；单位：分钟。数据格式为：数据格式D7D6D5D4

25、D3D2D1D0BYTE 1BCD码十位BCD码个位BYTE 2BCD码千位BCD码百位 请求帧和响应帧的控制域C值不同。l 读取遥测站的实时值（AFN=07H）68HLL68HCAAFN=07HCS16H遥测站的响应帧68HLL68HCAAFN=07H数据域（26个字节）CS16H数据域为26个字节。排列如下：第14字节（BCD）表示时间，分别表示日、时、分、秒。第5字节（BIN）表示关量状态，分别表示8路开关量状态。D0-水泵工作状态。 0：启动；1：停止D1-电源工作状态。0：AC220V供电；1：蓄电池供电D2-水表传感器状态。0：正常；1：故障D3-机箱门状态。0：正常；1：打开D4

26、-D7-备用 第69字节（BCD）表示剩余水量，高字节在前，低字节在后。第1013字节（BCD）表示累计用水量，高字节在前，低字节在后。第1415字节（BCD）表示瞬时流量，高字节在前，低字节在后。第1619字节（BCD）表示电度表数值，前三字节为整数位，第四个字节为小数位，单位为度。第2023字节（BCD）表示计时器数值，高字节在前，低字节在后，单位为秒。第2426字节（BCD）表示水位数据，第24个字节表示水位整数的高字节，第25个字节表示水位整数的低字节，第26个字节表示水位的小数字节。（水位整数的高字节默认为00）请求帧和响应帧的控制域C值不同。l 主动上报主动上报参数（AFN=08H

27、）68HLL68HCAAFN=08H数据域（26个字节）CS16H数据域为26个字节。排列如下：第14字节（BCD）表示时间，分别表示日、时、分、秒。第5字节（BIN）表示关量状态，分别表示8路开关量状态。D0-水泵工作状态。 0：启动；1：停止D1-电源工作状态。0：AC220V供电；1：蓄电池供电D2-水表传感器状态。0：正常；1：故障D3-机箱门状态。0：正常；1：打开D4-D7-备用 第69字节（BCD）表示剩余水量，高字节在前，低字节在后。第1013字节（BCD）表示累计用水量，高字节在前，低字节在后。第1415字节（BCD）表示瞬时流量，高字节在前，低字节在后。第1619字节（BC

28、D）表示电表数值，前三字节为整数位，第四个字节为小数位，单位为度。第2023字节（BCD）表示计时器数值，高字节在前，低字节在后，单位为秒。第2426字节（BCD）表示水位数据，第24个字节表示水位整数的高字节，第25个字节表示水位整数的低字节，第26个字节表示水位的小数字节。（水位整数的高字节默认为00）请求帧和响应帧的控制域C值不同。4.2.2 采用UDP方式的协议4.2.2.1 帧格式报头字符数据包结束字符其中：（1）报头字符定义：字节序号内容1采集终端ID高字节2采集终端ID低字节310H402H（2）数据包的定义由各个帧类型决定，详见4.2.3数据包定义。（3）结束字符定义：字节序号

29、内容110H203H4.2.2.2 帧类型本系统数据通信共有4种帧类型，见下表：序号帧类型 功 能 1数据召唤帧省中心站呼叫采集终端发送实测数据2数据应答帧采集终端发送实测数据给省中心站3心跳帧采集终端发送工作正常信号给省中心站4心跳应答帧省中心站回答采集终端，收到工作正常信号4.2.2.3 数据包定义（1）数据召唤帧的数据包定义：数据长度ID长度设备ID检验码其中：l 数据长度：2字节长，低字节在前，高字节在后。表示数据包的长度；l ID长度：1字节长，表示“设备ID”的长度为多少字节；l 设备ID：发送数据的设备ID；l 检验码：1字节长的检验和。（2）数据应答帧的数据包定义：数据长度ID

30、长度设备ID数据1数据2检验码其中：l 数据长度：同数据召唤帧；l ID长度：同数据召唤帧；l 设备ID：同数据召唤帧；l 数据1、数据2：4字节长的浮点数。其内容是实测数据；l 检验码：同数据召唤帧。（3）心跳帧的数据包定义：数据长度ID长度设备ID02H检验码其中：l 数据长度：同数据召唤帧；l ID长度：同数据召唤帧；l 设备ID：同数据召唤帧；l 02H：心跳帧的表示代码；l 检验码：同数据召唤帧。（4）心跳应答帧的数据包定义：数据长度ID长度设备ID09H检验码其中：l 数据长度：同数据召唤帧；l ID长度：同数据召唤帧；l 设备ID：同数据召唤帧；l 09H：心跳应答帧的表示代码；

31、l 检验码：同数据召唤帧。5. 施工安装5.1 准备阶段(1) 检查与系统配套的土建工程是否符合设计要求；(2) 对已经安装的计量设备，检查是否符合使用手册规定的安装和调整标准；(3) 检查防雷电装置的安装是否正确，是否安装避雷设施，应视周围地形条件确定；(4) 拟定设备安装计划。5.2 抗电磁干扰(EMI)采集终端附近有工业设备产生电磁干扰(EMI)时，应对EMI抑制性、隔离性和低敏感性作为设计目标，采取有效的EMI抑制措施。(1) 对与传导干扰，应在仪器的电源线和信号线上加装滤波器，并可靠接地；(2) 对于辐射干扰，应对仪器外壳屏蔽，电源线和信号线用金属套管屏蔽，并就近独立接地；(3) 最

32、有效的是从干扰源头处降低干扰强度，通过屏蔽、过滤或将干扰产生的设备或电路隔离，直接提高这些工业设备的电磁兼容性(EMC)。5.3 设备安装(1) 进场前，设备联试应根据设计和功能等各项指标要求，逐项进行检测；(2) 检查计量设备的随机文件和附件是否齐全；(3) 通信模块应通过上电考机，通信模块安装一般可采用壁挂方式。安装完成或定期检查时，可通过发出查询信号或改变计量设备的输出等方法发送数据，查看正确性；(4) 对于交流稳压电源、不间断电源、充电器等设备要进行检查和测试；(5) 所有的检查和测试项目及其结果应有完整的记录，作为存档资料备查；(6) 按规定通过管理终端，上网填报采集终端基本信息，具体参见附表。5.4 售后服务承建单位应负责对使用单位的操作人员进行培训，以掌握设备的运行管理和基本检查技术。承建单位应在收到采集终端故障报告三日内完成修复。在完成修理任务后，应把故障部位和性质，更换部件和排除故障所用时间等记入技术档案。6. 标准用词说明执行本导则时，标准用词应遵守下表规定：标准用词说明标准用词在特