DB34-T 4343-2022 区域自动气象站观测数据无线传输技术规范

ICS07.060CCSA4734SpecificationforwirelesstransmissiontechnologyofregionalautomaticweatherIDB34/T4343—2022前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14网络和硬件结构 1 14.2 4 5传输流程 2 6交互指令 8 常规数据报文确认指令96 7数据报文格式 参考文献 DB34/T4343—2022本文件按照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》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由安徽省气象局提出并归口。本文件起草单位：安徽省大气探测技术保障中心、蚌埠市气象局、合肥市气象局。本文件主要起草人：赵宝义、章超、黄晶、汪玮、翁磊、吴健、田晓明、祝颂。DB34/T4343—20221区域自动气象站观测数据无线传输技术规范本文件规定了无线通信方式的区域自动气象站网络和硬件结构、传输流程、交互指令和数据报文格式等内容。本文件适用于采用无线通信方式的区域自动气象站。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1区域自动气象站regionalautomaticweatherstation根据中小尺度灾害性天气预警、大中城市、特殊地区和专属经济区的气象和环境预报服务需求，在国家级观测站网布局的基础上，根据当地经济社会发展需要采用自动气象站建设的观测站，是国家气象观测站的重要补充。[来源：QX/T465—2018，3.1]3.2气象要素meteorologicalelements表征大气状态的基本物理量和基本天气现象。[来源：GB/T33703—2017，3.1]3.3数据采集器dataacquisitionunit具有采集、处理、存储、输出气象数据功能的装置。[来源：QX/T520—2019，3.1]3.4接收服务器receivingserver用于收集数据采集器信号，通过解调和译码，获取数据的系统。4网络和硬件结构整体结构由区域自动气象站、数据传输网络以及数据接收服务器构成。区域自动气象站根据设定的公网地址与端口，将观测数据通过数据传输网络发送至数据接收服务器，网络结构见图1。DB34/T4343—202224.2网络层协议区域自动气象站与接收服务器之间在网络层协议使用用户数据报协议。4.3硬件结构区域自动气象站由气象要素传感器、数据采集器与通信单元构成。传感器和数据采集器负责气象数据的观测与收集，并生成数据报文交付通信单元。通信单元不进行任何的报文解析、加工及格式转化，仅根据设定的IP与端口，完成数据传输功能，实现数据采集器与接收服务器的透明交互。数据采集器与通信单元使用RS232接口通信，交互参数为波特率：9600，奇偶校验位：n，数据位：8，停止位：1。5传输流程5.1.1数据采集器在每分钟第10s之前完成上一分钟01s到当前分钟00s的数据报文编码，并于第10s通过通信单元主动与接收服务器发起交互，交互成功后，便开始进行当前时间数据报文传输及响应服务器反馈的各项要求，如校时、补报等。采集器在每一次发送数据报文5s内接收到接收服务器的应答，则表示发送成功，采集器进入自动补发状态，将过去未能成功发送的数据报文一一补报，DB34/T4343—20223直到本分钟第55s结束，准备下一分钟的报文编码。如果在15s内采集器没有接收到接收服务器的应答，采集器将再次发送相同的数据报文直至发送成功。如果在当前分钟始终未能收到接收服务器的回应，则将标记这一时次数据报文发送失败，待以后自动补发，优先补发整点数据，发送报文时序由近至远。5.1.2接收服务器时刻处于监听状态，当收到采集器交互请求时，根据当前状态确认是否同意报文上传。并时刻对每个来自采集器的数据报文返回确认指令，该指令除表示当前报文已被接收以外还可附带校时、补报等请求。5.2交互示例5.2.1数据报文发送成功示例采集器在收到常规的回复指令之后，根据时间戳可知当前报文已经发送成功，并且服务器没有其他补报校时任务，采集器可进入自动补报状态，直到本分钟第55s结束，数据报文发送成功示例见图2。hh:00:00hh:00:10hh:00:20hh:00:30hh:00:40hh:00:50hh:01:00hh:01:10气象采集器接收服务器第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互同意请求,返回ok命令5秒内收到ok命令,发送hh:00时次数据报文实时数据报文发送成功,并且无补报和校时命令,采集器如果有未发送成功的报文,则依次进行补发;若无,则等待下一个第10秒,再与服务器进行交互传送历史数据报文确认收到传送历史数据报文确认收到第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互TlMETlME图2数据报文发送成功示例5.2.2数据报文发送失败示例采集器在GPRS命令或数据报文发送之后15s内未收到回复时，将判断发送失败，当前时刻在本分钟55s之前则立即选择重新发送。如果直到本分钟55时仍然没有发送成功，则不在继续重发，采集DB34/T4343—20224器准备下一分钟的编报工作，且将标记此报文为发送失败，等待以后自动补报，数据报文发送成功示例见图3。气象采集器接收服务器hh:00:00hh:00:10第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互hh:00:10同意请求,返回ok命令5秒内收到ok命令,发送hh:00时次数据报文hh:00:20hh:00:3015秒内未收到确认,重新发送hh:00时次hh:00:40hh:00:5015秒内未收到确认,重新发送hh:00时次数据报文hh:01:00hh:01:105秒内收到ok命令,发送hhhh:01:10TlMETlME图3数据报文发送失败示例5.2.3交互请求失败示例采集器在收到ER指令，或者5s内未获得回复则判断服务器状态或者网络状态异常，本分钟内将不再进行任何交互操作，且将本分钟报文标记为发送失败，等待以后自动补报。终止补报指令，将取消采集器标记的所有失败报文，交互请求失败示例见图4。DB34/T4343—20225气象采集器接收服务器hh:00:00hh:00:10第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互不同意请求,返回ER命令hh:00:10hh:00:20收到ER命令,或者5秒内未获得回复,采集器此分钟不再进行任何交互操作,并将本分钟数据报文标记为发送失败,hh:00:30hh:00:30hh:00:40hh:00:50hh:01:00hh:01:10第10秒钟,发送GPRS?命令hh:01:10TlMETlME图4交互请求失败示例5.2.4补报示例采集器在收到补报指令之后，根据时间戳可知当前报文已经发送成功，并且根据补报指令中的补报起止时间，进行数据补发。当前分钟若补发完成，则继续自动重发以前未发送成功的数据；若未补发完成，则继续等下一分钟实时数据发送结束以后再继续补发，补报示例见图5。DB34/T4343—20226气象采集器接收服务器hh:00:00hh:00:10hh:00:20hh:00:30第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互同意请求hh:00:10hh:00:20hh:00:305秒内收到ok命令,发送hh:00时次数据报文补报命令实时数据报文发送成功,并且有补报命令,采集器将按照补报命令进行对应时次报文补报hh:00:40补报数据hh:00:50补报数据hh:01:00临近下一分钟,补报停止,未完成的任务在下一分钟实时数据发送结束以后在继续补发hh:01:10第10秒钟,发送GPRS?命令hh:01:10TlMETlME图5交互请求失败示例5.2.5终止补报示例采集器在收到终止补报指令之后，将停止一切非实时报文的发送，并且标记所有未发送成功的报文为成功状态。直到有新的实时数据没有发送成功或者收到新的补报指令，才重新开始自动补报，终止补报示例见图6。DB34/T4343—20227气象采集器接收服务器hh:00:00hh:00:00hh:00:10hh:00:20hh:00:30hh:00:40hh:00:50hh:01:00hh:01:10第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互同意请求,返回ok命令5秒内收到ok命令,发送hh:00时次数据报文补报命令补报数据补报数据终止补报命令收到终止补报命令,停止一切补报,包括所有未发送成功的数据报文也不再自动补发,直到有新的实时数据没有发送成功或者收到新的补报命令第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互TlMETlME图6终止补报示例5.2.6校时示例采集器每个半点左右会收到校时指令，根据校时时间戳与本地时间之差判断是否需要校时,校时示例见图7。DB34/T4343—20228气象采集器接收服务器第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互同意请求,返回ok命令5秒内收到ok命令,发送hh:00时次数据报文校时命令服务器每个半点以校时命令代替补报命令,本次校时命令的校时时间戳为hh:30:50实时数据报文发送成功,并且有校时命令,如果与本地时间差距小于30秒,则忽略校时操作,否则以校时时间戳替代本地时间第10秒钟,发送GPRS?命令,请求交互同意请求,返回ok命令5秒内收到ok命令,发送hh:00时次数据报文常规确认命令TlME图7校时示例6交互指令6.1传输请求指令6.1.1数据采集器在每分钟的第10s向接收服务器发送传输请求指令，提出发送请求，指令为：GPRS?，传输请求指令见表1。表1传输请求指令52DB34/T4343—202296.1.2接收服务器两种应答分别如下：a)正常，同意发送数据时，回复请求允许指令，指令为：OK，请求允许指令见表2。数据采集器在接收到“OK”后，立刻将当前分钟数据报文发送给接收服务器，并等待接收服务器的反馈指令。表2请求允许指令22b)网络状态忙，服务器端异常等不适合接收数据时，回复请求拒绝指令，指令为：ER，请求拒绝指令见表3。数据采集器在接收到“ER”，本分钟内将不再进行任何操作，等待下一分钟第10s时，再向接收服务器提出发送请求。数据采集器发送GPRS?后15s内未收到任何回复时，需重新发送GPRS?命令。当网络状态不好时，数据采集器会在10s、25s、40s三次问询接收服务器，如果均未答复，本分钟不再发送任何指令。表3请求拒绝指令226.2常规数据报文确认指令数据采集器每发送一个数据报文后，需等待接收服务器应答，以确定数据是否到达服务器。当接收服务器接收到数据报文且没有校时、补报等需求的时候，回复常规数据报文确认指令，指令中所包含时间戳来自当前接收到的数据报文，用以标记此时间报文已收到。指令为：X202101010000，常规数据报文确认指令见表4。数据采集器收到该指令之后，确认对应报文已经传输成功，将进行自动补报操作，发送过去没有成功发送的报文。表4常规数据报文确认指令X126.3补报指令6.3.1当接收服务器接收到数据报文且需要数据采集器进行补报的时候，回复补报指令，指令中所包含时间戳来自当前接收到的数据报文，用以标记此时间报文已收到，所含补报时间戳用于标示需要补报的起止时间。补报指令分为分钟数据补报指令与正点数据补报指令，分钟数据补报指令见表5。示例：分钟数据补报指令：C2021010100DB34/T4343—2022表5分钟数据补报指令C126.3.2补报起始时间戳≤补报结束时间戳。数据采集器接收到服务器补报指令后，在不影响实时数据采集发送的情况下，把需要补发的分钟数据报文依次（由近到远）进行重发，并且保证每个数据报文获得服务器接收确认。如果采集器同一时段内接收到多个补报指令，则执行最后一条指令。无补报指令可终止采集器响应当前正在执行的补报指令。如果采集器内未存储需要补发的某条数据，则跳过该条数据，继续补发下一条，正点数据补报指令见表6。示例：正点数据补报指令：D2021010100表6正点数据补报指令D126.3.3补报起始时间戳≤补报结束时间戳。数据采集器接收到服务器补报指令后，在不影响实时数据采集发送的情况下，把需要补发的正点数据报文依次（由近到远）进行重发，并且保证每个数据报文获得服务器接收确认。如果采集器同一时段内接收到多个补报指令，则执行最后一条指令。无补报指令可终止采集器响应当前正在执行的补报指令。如果采集器内未存储需要补发的某条数据，则跳过该条数据，继续补发下一条。6.4终止补报指令6.4.1当接收服务器接收到数据报文且不需要数据采集器进行补报的时候，回复终止补报指令，指令中所包含时间戳来自当前接收到的数据报文，用以标记此时间报文已收到。指令为：W202101010000，终止补报指令见表7。表7终止补报指令W126.4.2采集器收到该指令之后，确认对应报文已经传输成功，并且终止所有补报工作，标记所有历史报文已经发送成功，直到有新的报文传输失败时再次进行自动补报工作。DB34/T4343—20226.5校时指令6.5.1接收服务器在每小时第30分钟时，收到数据报文之后，回复校时指令，指令中所包含时间戳来自当前接收到的数据报文，用以标记此时间报文已收到，所含校时时间戳来自本地服务器，用于校时。软硬件设备（辐射类数据除外）均采用北京时，数据采集器需具备对时功能，校时指令见表8。表8校时指令B126.5.2校时时间戳为接收服务器主机时间，精确到秒，提供给采集器对时用。采集器接收到“校时时间戳”，并且当采集器当前时间与其相差超过10s时，才进行校时，避免时钟高度统一造成上传拥挤。7数据报文格式7.1.1数据报文采用ASCII字符（8bit由五个部分构成，由英文半角空格分割，组成如下：——帧头：AHQX；——区站号：由大写字母或数字表示，如I1234；——气象要素数据段：包括观测时间、观测数据索引、观测数据、质量控制标志四个部分；——校验码：校验内容为数据报文中校验码位之前所有ASCII码（包含质量控制标志与校验码之间的空格），校验算法为CRC-16/IBM，查询表格应按照附录A的规定执行。校验结果以4个字节大写ASCII码表示，高位在前；——结束符：回车换行，即0DH0AH。7.1.2报文示例详见数据包示例（附录B）。7.2气象要素数据段说明数据段中的观测时间、观测数据索引、观测数据、质量控制标志及多个观测数据之间由英文半角空格分割。观测数据索引由一串（89位定长）连续的0和1表示，观测项目对应位序索引为1时，表示包含对应项观测数据，为0则不包含。数据段详细说明见表9。DB34/T4343—2022表9数据段详细说明观测数据123456789DB34/T4343—2022表9（续）观测数据20cm、40cm、80cm、160cm、32D）。DB34/T4343—2022表9（续）观测数据DB34/T4343—2022表9（续）观测数据DB34/T4343—2022CRC校验本文件要求对数据报文中校验码位之前所有ASCII码进行校验，使用的校验算法为CRC-16/IBM，查询内容如下：//CRC高位字节值表{0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40};//CRC低位字节值表{0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0xCC,0x0C,0x0D,0xCD,0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,0x3E,0xFE,0xFA,0x3A,0x3B,0xFB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,DB34/T4343—20220x28,0xE8,0xE9,0x29,0xEB,0x2B,0x2A,0xEA,0xEE,0x2E,0x2F,0xEF,0x2D,0xED,0xEC,0x2C,0xE4,0x24,0x25,0xE5,0x27,0xE7,0xE6,0x26,0x22,0xE2,0xE3,0x23,0xE1,0x21,0x20,0xE0,0xA0,0x60,0x61,0xA1,0x63,0xA3,0xA2,0x62,0x66,0xA6,0xA7,0x67,0xA5,0x65,0x64,0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F,0x6E,0xAE,0xAA,0x6A,0x6B,0xAB,0x69,0xA9,0xA8,0x68,0x78,0xB8,0xB9,0x79,0xBB,0x7B,0x7A,0xBA,0xBE,0x7E,0x7F,0xBF,0x7D,0xBD,0xBC,0x7C,0xB4,0x74,0x75,0xB5,0x77,0xB7,0xB6,0x76,0x72,0xB2,0xB3,0x73,0xB1,0x71,0x70,0xB0,0x50,0x90,0x91,0x51,0x93,0x53,0x52,0x92,0x96,0x56,0x57,0x97,0x55,0x95,0x94,0x54,0x9C,0x5C,0x5D,0x9D,0x5F,0x9F,0x9E,0x5E,0x5A,0x9A,0x9B,0x5B,0x99,0x59,0x58,0x98,0x88,0x48,0x49,0x89,0x4B,0x8B,0x8A,0x4A,0x4E,0x8E,0x8F,0x4F,0x8D,0x4D,0x4C,0x8C,0x44,0x84,0x85,0x45,0x87,0x47,0x46,0x86,0x82,0x42,0x43,0x83,0x41,0x81,0x80,0x40};DB34/T4343—2022数据包示例为方便浏览，报文中空格以“_”显示，且报文中的校验码均经过计算正确。单雨量数据报文：AHQX_I0001_2018-01-01_01:01_10000000000000000000000000001110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000_130_0_0_000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000_00000000000000000000_0000_B1BA1)AHQX——报头。2)I0001——区站号。3)2018-01-0101:01——2018年1月1日1时1分。4)10000000000000000000000000001110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000——数据项索引，分别对应电源电压、分钟降水量、小时降水量、分钟雨量。5)130——电源电压。6)00——分钟降水量、小时降水量。7)000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000——分钟雨量。8)0000——索引为1的数据项质量控制码。9)B1BA——校验码。单能见度数据报文：AHQX_I0002_2018-01-01_01:02_10000000000000000000000000000001111000000000000000000000000000000000000000000000000000000_130_3000_2500_2000_0101_00000_44DD1)AHQX——报头。2)I0002——区站号。3)2018-01-0101:02——2018年1月1日1时2分。4)10000000000000000000000000000001111000000000000000000000000000000000000000000000000000000——数据项索引，分别对应电源电压、1min能见度、10min平均能见度、最小平均能见度、最小平均能见度出现时间。5)130——电源电压。6)3000250020000101——1min能见度、10min平均能见度、最小平均能见度、最小平均能见度出现时间。7)00000——索引为1的数据项质量控制码。8)44DD——校验码。常规四要素（温度、雨量、风向和风速）数据报文：AHQX_I4578_2018-03-07_15:07_11111100000000001111111111111110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000_122_43_43_1501_43_1501_343_3_333_7_335_7_1506_343_5_357_17_1505_0_0_00000000000DB34/T4343—20220000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000_00000000000000000000_2F211)AHQX——报头。2)I4578——区站号。3)2018-03-0715:07——2018年3月7日15时07分。4)11111100000000001111111111111110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000——数据项索引，分别对应温度、雨量、风向和风速的瞬时值和统计值。5)122——电源电压。6)43431501431501——气温、最高气温、最高气温出现时间、最低气温、最低气温出现时间7)34333337335715063435357171505——2min平均风向、2min平均风速、10min平均风向、10min平均风速、最大风速的风向、最大风速、最大风速出现时间、分钟内最大瞬时风速的风向、分钟内最大瞬时风速、极大风向、极大风速、极大风速出现时间。8)00——分钟降水量、小时累计降水量。9)000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000——小时内60个分钟降水量。10)00000000000000000000——索引为1的数据项质量控制码。11)2F21——校验码。常规六要素（温度、雨量、湿度、风向、风速和气压）数据报文：AHQX_AH001_2017-09-01_12:26_11111111111111111111111111111110000000000000000000000000000000000000000000000000000000000_138_270_27_1201_2