《地表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》（征求意见稿）编制说明

《地表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》（征求意见稿）编制说明一、工作简况 二、主要工作过程 四、国内外同类标准制修订情况 10五、重大分歧意见的处理经过和依据 11六、自我承诺 1一、工作简况（一）项目来源根据广西环境科学学会2024年8月5日印发的《关于下达2024年第二批团体标准项目计划的通知》文件精神，由广西壮族自治区生态环境监测中心提出，由广西壮族自治区生态环境监测中心、广西壮族自治区玉林生态环境监测中心、广西壮族自治区河池生态环境监测中心、碧兴物联科技（深圳）股份有限公司共同起草的团体标准《地表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》获批立项（以下简称：通讯技术规范）。（二）项目背景及目的意义生态环境监测是生态环境保护的基础，是生态文明建设的重要支撑。党中央、国务院高度重视生态环境监测工作，《关于加快推进生态文明建设的意见》（中发〔2015〕12号）要求“健全覆盖所有资源环境要素的监测网络体系”；《生态环境监测网络建设方案》（国办发〔2015〕56号）就生态环境监测网络建设作出部署，提出全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源、生态状况监测全覆盖，各级各类监测数据系统互联共享，监测预报预警、信息化能力和保障水平明显提升，监测与监管协同联动，初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络，使生态环境监测能力与生态文明建设要求相2水质自动监测技术在广西地表水监测中得到了广泛的应用，全区的水质自动监测站（以下简称水站）的建设也取得了较大的进展，实施地表水水质的自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况。其对外的数据通信协议多自成一体，互不开放和兼容，数据格式不统一及传输非标准化，导致技术层面的信息交换不畅通，难以实现监测数据联网共享。为充分发挥省内各类水站连续实时监测和应急预警作用，充分利用与整合水站资源，加快推进环境质量监测数据省内联网，实现生态环境监测信息集成共享，推动地方水站纳入统一监督管表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》，更好地指导省内地方水站与平台建设，进一步规范水站运维管理，实现数据传输标准化与规范化，保证不同地表水自动监测仪器设备、传输网络和生态环境保护部门应用软件系统之间的联通，实现数据联网共享，为我省地表水自动监测系统通信提供技术支持和标准规范。因此，制定适用于广西管理的标准《地表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》显得尤为重要。3二、主要工作过程（一）成立标准编制工作组团体标准《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》项目任务下达后，广西壮族自治区生态环境监测中心、广西壮族自治区河池生态环境监测中心、广西壮族自治区玉林生态环境监测中心、碧兴物联科技（深圳）股份有限公司等单位成立了标准编制工作组，起草单位制定了起草编写方案与进度安排，明确任务职责，确定工作技术路线，开展标准研制工作。广西壮族自治区生态环境监测中心的张少梅为项目实施负责人，黄伯当、韦均、张文燕、吴雄平、韦俊宇、曾玲玲、韦英兰、蓝敏思、李秋瑶、刘武、罗家琪等相关技术人员组成。其中张少梅负责标准编制的组织、协调和方案总结等材料的编制工作；玉林生态环境监测中心吴雄平、河池生态环境监测中心韦英兰、碧兴物联科技（深圳）股份有限公司李秋瑶负责整理全区各重金属水站建设安装等情况工作；其他同志负责标准编制的资料搜集和后勤保障工作。（二）研讨确定标准主体内容本《技术规范》编写的内容主要包括适用范围、规范性引用文件、术语和定义、地表水水质自动监测仪器通讯协议技术要求。本《技术规范》主要通过前往我区各地，对各管理层级和各类型的水质自动站进行考察调研，并在此基础上优化、总结形成4文本材料。1.实用性原则本文件是在充分收集相关资料和文献，分析广西地表水水质自动监测站仪器通讯协议技术使用现状，调研生态环境管理部门管理需求情况，在现有相关国家水站仪器通讯协议技术规范的基础上，结合广西地表水水质监测站建设需求而总结起草的，符合当前地表水水质自动监测站的管理要求，具有较强的实用性和可操作性。2.协调性原则本文件编写过程中注意了与地表水水质自动监测相关技术协调问题，在内容上与现行法律法规、标准协调一致。3.规范性原则本文件严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》编写本标准的内容，保证标准的编写质量。三、标准关键技术参数及确定依据团体标准《地表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》主要章节内容包括：适用范围、规范性引用文件、术语和定义，系统结构、协议层次、通讯协议、附录等。（一）适用范围。本标准适用于水站的数采仪与平台之间的数据传输，规定了传输的过程及数据命令的格式，给出了代码定5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。本标准适用于上述水站新建、改造升级的验收依据，同时也适用于平台的验收要求。（二）规范性引用文件。本标准中引用的相关标准文件，包括：1.《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）3.《地表水自动监测技术规范》（HJ915-2017）19582-2008）（三）术语和定义。1.在线监测仪器（onlinemonitoringinstrument）在线监测仪器是安装在地表水自动监测点现场，用于监测地表水环境质量的设备，包括监控（监测）仪器、流量（速）计等。2.数据采集传输仪（dataacquisitionandtransmissioninstrument）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（PLC）或可编程控制器，以下简称数采仪或基站。3.常规五参数（conventionalfiveparameters）地表水水质监测中的五项常规项目：水温、pH、溶解氧、电6导率和浊度。4.过程值（processvalue）参与曲线方程计算的数值，比如：吸光度、步数、ml、秒。在线监测仪器与数采仪之间通信协议采用ModbusRTU标准，数采仪作为Modbus主机，每台在线监测仪器作为Modbus从机。（五）协议层次。在线监测仪器与数采仪之间通讯协议采用ModbusRTU标准，可承载在多种通讯接口上。（六）通讯协议。在线监测仪器与数采仪之间通信协议采用ModbusRTU标准，通过Modbus寄存器定义通信数据内容。本标准规范了通信流程和应答机制、数据传输的数据结构、报文格式、数据标记、命令编码、系统代码和数据类型及上传时间间隔。1、协议中增加了对系统控制阀状态、沉砂池清洗时间、水样静置时间、等待仪表测量时间、清洗外管路时间、清洗内管路时间、反吹时间、反吹间隔、清洗时间、清洗间隔等仪器设备工作流程状态的识别，提高了运维对仪器设备工作状态的了解以及管理设备的能力。2、本协议增加对仪器设备的设备状态信息的识别，在协议中新增了仪器通信故障、缺纯水、缺试剂、缺标样、缺水样等状态的识别，详细了解故障信息记录和报警功能，便于快速定位和7解决问题，确保了设备的正常运行和数据采集的准确性。（七）论证内容。1、通过在协议中的数据标记区增加可识别经度、纬度、电压(伏)、温度(摄氏度)、湿度、泵状态、阀状态、管路清洗时间等仪器工作状态信息，可以及时发现设备工作状态和运行状况，即使远程也能清楚地了解现场的仪器情况，也减少了需要前往现场运维的次数。（一）在数据标记区增加仪器工作状态信息的优势通过增加仪器的工作状态信息，能清晰的了解设备当前的运行状态，详细的状态信息，提高运维人员的仪器设备工作状态的全面了解和管理能力。（二）应用与效果在协议中新增和配置仪器状态信息的数据标识，如电压(伏)、温度(摄氏度)、湿度、泵状态、阀状态、管路清洗时间等仪器状态标识，新增的仪器状态信息如下表1所示：表1数据区字段定义表字段名描述MeasAccuracy测量精度DissolveTemp消解温度DissolveTime消解时长RangeLowerLimit量程下限RangeUpperLimit量程上限SlopeK曲线斜率kInterceptB曲线截距bCaliDate标定日期8CailConcentration标液浓度MeasProcessValue测量过程值LinearParam线性相关系数SampleTime采水时间SampleStandTime采水静置时间CloudTime润洗时间CloudNum润洗次数BlowTime吹气时间BlowNum吹气次数CleanTime清洗时间CleanNum清洗次数ReagentRemain试剂余量DetectionLimit检出限值CaliParam校准系数ColorRenderTemp显色温度ColorRenderTime显色时间在现场工控机配置和调试通讯协议，确保各仪器设备的信息能够准确传输。开启任务流程，使得仪器设备进入工作状态时，能够识别并获取仪器的状态信息。通过这些新增状态字段，运维人员能够更加精准地掌握仪器设备在各个工作阶段的具体情况，及时发现和处理潜在的问题。例如，系统控制阀状态能够显示每个控制阀的开闭情况，确保采样和清洗过程的顺利进行；沉砂池清洗时间和反吹时间等字段，能够详细记录和监控每次清洗和维护操作的时长和频率，防止设备因长期未清洗而发生故障。2、在协议中数据标识区增加数据标识，可识别仪器的当前状态，如仪器通信故障、缺纯水、缺试剂、缺标样、缺水样等信息，通过仪器的状态信息，运维可以及时前往现场处理，提高运维的快速响应能力。9（一）在数据标识区增加仪器状态数据标识的优势在数据标识区增加仪器状态数据标识，如仪器通信故障、缺纯水、缺试剂、缺标样、缺水样等信息，这些新增的状态数据标识，运维人员能够实时掌握设备的运行状态和故障情况，迅速定位并解决问题，提高了维护效率。状态信息详细而精确，管理人员能够更好地优化设备管理，进行预防性维护，减少故障的发生概率。及时通知相关人员进行处理，避免了因故障导致的长时间停机和数据丢失。（二）应用与效果在协议中的数据标识区增加了设备的状态信息，不同的数据表2数据区字段定义表标识标识定义说明标识来源F仪器通信故障仪器数据采集失败现场机lp缺纯水监测仪器缺纯水现场机lr缺试剂监测仪器缺试剂现场机缺标样监测仪器缺标样现场机lw缺水样检测仪器缺水样现场机通过在现场工控机对通讯协议进行新增和配置，同时调试好仪器设备与工控机的连接，确保能够正确识别到设备的信息。各仪器设备开启工作流程后，系统可以实时获取并显示每个设备的状态信息。工控机可以识别并记录设备的通信状态、缺纯水、缺试剂、缺标样、缺水样等具体问题，加强了对设备工作流程的监控。通过实时监控设备状态，运维人员能够迅速发现并处理异常情况，减少了故障处理时间。四、国内外同类标准制修订情况主要查阅和参考以下国外相关标准，详见表1。参考标准中无系统通信传输的有关规定。序号标准备注1美国《饮用水标准》（NationalDrinkingWaterRegulation）2欧盟《水环境质量表》（Directive2018/105/EC）由欧盟理事会根据欧盟《水框架指令（Directive2000/60/EC）要求制定的地表水环境质量标准3《水污染环境质量标准》（Environmentalqualitytandardsforwaterpollution）由日本环境省于1999年制订主要参考国内标准，详见表2。本标准主要参考和引用了表2所列标准中有关监测参数编码、术语、定义、质量控制和传输规范等内容。序号标准与本标准关系备注1《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）参考监测参数编码相关内容2J915-2017）参考相关术语和定义内容3《环境监测质量管理技术导则》（HJ630）参考质量控制管理相关内容序号