《地表水水质自动监测仪器通讯协议技术规范》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

编制组

2024年10月

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

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适应。

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。

由于监测设备仪器生产厂家众多、型号多样、系统集成不一，

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

理进程。由广西壮族自治区环境保护产业协会提出，通过编制《地

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。

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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

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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

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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）

2.《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》（HJ212-2017）

3.《地表水自动监测技术规范》（HJ915-2017）

4.基于Modbus协议的工业自动化网络规范（GB/T

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（dataacquisitionandtransmission

instrument）

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

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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。

（四）系统结构。

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

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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k

InterceptB曲线截距b

CaliDate标定日期

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CailConcentration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。

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（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

标识代表了设备的不同状态，主要新增的数据标识如下表2所示：

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

ls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。

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四、国内外同类标准制修订情况

（一）国外相关标准调研

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。

表1参考国外标准

序号国家标准备注

《饮用水标准》（NationalDrinkingWater

1美国由EPA制定

Regulation）

由欧盟理事会根据欧盟《水框架指令

2欧盟《水环境质量表》（Directive2018/105/EC）（Directive2000/60/EC）要求制定的

地表水环境质量标准

《水污染环境质量标准》（Environmental

3日本由日本环境省于1999年制订

qualitytandardsforwaterpollution）

(二)国内相关标准调研

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。

表2参考国内标准

序号标准与本标准关系备注

《地表水环境质量标准》（GB参考监测参数编码相关内

1

3838-2002）容

《地表水自动监测技术规范》（H

2参考相关术语和定义内容

J915-2017）

《环境监测质量管理技术导则》参考质量控制管理相关内

3

（HJ630）容