北京市农村污水处理与再生水利用设施运行监测数据通信协议1.docx
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北京市农村污水处理与再生水利用设施运行监测数据通信协议1
北京市农村污水处理与再生水利用设施
运行监测数据通信协议
V1.2
修订文档历史记录
日期
版本
说明
作者
2017.1.18
1.0
初稿
2017.3.1
1.1
增加了遥测站、中心站地址表
2017.4
1.2
补充必要的参数和注释，增加视频传输协议
本标准规定了污水处理与再生水利用设施运行监测系统中测站与中心站之间的报文传输协议和视频传输协议。
1规范性引用文件
SL651-2014 《水文监测数据通信规约》
SL502-2010 《水文测站代码编制导则》
GB/T28181-2011《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》
ONVIF标准规范
2报文传输协议
2.1一般规定
2.1.1本协议在一种报文帧结构框架内，规定了HEX报文编码结构；其通信协议基于面向字符异步通信方式。
2.1.2在监测系统设计与建设时，应选择HEX编码帧结构，从本协议规定的报文结构中选择适宜的报文正文、要素编码组合，确定适合于信道传输的单帧报文长度。
数据报文、查询命令以及设置（控制）命令报文应采用同一种编码结构，不得交叉使用。
2.2报文帧结构框架
2.2.1帧基本单元
帧基本单元为字节，每字节包含8个数据位、1个起始位“0”和1个停止位“1”，无校验。
帧基本单元结构见表1。
表1 帧基本单元结构
起始位
8个数据位
停止位
“0”
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
“1”
2.2.2报文帧控制字符定义
报文帧控制字符定义见表2。
表2 控制字符定义
控制字符代码
对应编码
功能
SOH
7E7EH
帧起始
STX
02H
传输正文起始
SYN
16H
多包传输正文起始
ETX
03H
报文结束，后续无报文
ETB
17H
报文结束，后续有报文
ENQ
05H
询问
EOT
04H
传输结束，退出
ACK
06H
肯定确认，继续发送
NAK
15H
否定应答，反馈重发
ESC
1BH
传输结束，终端保持在线
2.2.3报文帧结构
2.2.3.1帧结构框架规定
通信协议应采用表3规定的上行报文帧结构框架，表4规定的下行报文帧结构框架。
传输顺序为高位字节在前，低位字节在后。
表3 上行报文帧结构框架
序号
名称
传输字节数
编码说明
1
报头
帧起始符
2
7E7EH。
2
中心站地址
1
范围为1～255
3
遥测站地址
5
4
密码
2
2字节HEX，见2.2.3.2
5
功能码
1
6
报文上下行标识及长度
2
7
报文起始符
1
STX/SYN。
8
包总数及序列号
3
报文起始符为SYN时编入该组，其他情况下省略。
9
报文正文
不定长
10
报文结束符
1
ETB/ETX。
11
校验码
2
校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：
X16+X15+X2+1，高位字节在前，低位字节在后。
表4 下行报文帧结构框架
序号
名称
传输字节数
说明
1
报头
帧起始符
2
7E7EH。
2
遥测站地址
5
3
中心站地址
1
范围为1～255
4
密码
2
5
功能码
1
6
报文上下行标识及长度
2
7
报文起始符
1
STX/SYN。
8
包总数及序列号
3
报文起始符为SYN时编入该组，其他情况下省略。
9
报文正文
不定长
10
报文结束符
1
ENQ/ACK/NAK/EOT/ESC。
11
校验码
2
见表3说明。
2.2.3.2密码编制规则
密码为2字节HEX码，由中心站生成，中心站应能远程统一修改遥测终端密码。
遥测终端应设定初始密码，入网后应及时更改。
2.2.3.3遥测站地址编码
遥测站地址编码由5字节构成（A5~A1），其中A5为高位字节，A1为低位字节。
编码为5字节BCD码，前3个字节A5、A4、A3采用行政区划编码前6位，A5为省（自治区、直辖市）码，A4为地（市、州、盟）码，A3为县（市、区、旗）码。
后2个字节A2，A1为遥测站地址参考遥测站地址表，（例如：
测站地址为“行政区号+站点编号”，以昌平区上东廓村为例，遥测站地址为：
1101140001）。
2.3HEX编码传输报文帧结构
2.3.1应用HEX编码报文帧结构时，报文信息组不管是HEX、BCD编码或ASCⅡ字符均采用原编码传输。
2.3.2对于HEX编码M1/M2/M4模式，遥测站向中心站发送信息应采用表5上行帧结构；中心站向遥测站发送响应信息应采用表6下行帧结构，对于M1传输模式类型无下行报文。
表5 HEX编码M1/M2/M4模式上行帧结构定义
序号
名称
传输字节数
说明
1
报头
帧起始符
2
SOH
2
中心站地址
1
1字节HEX，范围为1～255。
3
遥测站地址
5
见附录
4
密码
2
2字节HEX，见2.2.3.2
5
功能码
1
1字节HEX码，定义见附录。
6
报文上下行标识及长度
2
用2字节HEX编码。
高4位用作上下行标识（0000表示上行，1000表示下行）；其余12位表示报文正文长度，表示报文起始符之后、报文结束符之前的报文字节数，允许长度为0001～4095。
7
报文起始符
1
STX。
8
报文正文
不定长
自报数据、响应帧内容等。
9
报文结束符
1
控制符ETX、ETB。
10
校验码
2
校验码由2字节HEX构成，是校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：
X16+X15+X2+1，高位字节在前，低位字节在后。
表6 HEX编码M2/M4模式下行帧结构定义
序号
名称
传输字节数
说明
1
报头
帧起始符
2
SOH
2
遥测站地址
5
见表5说明。
3
中心站地址
1
见表5说明。
4
密码
2
见表5说明。
5
功能码
1
见表5说明。
6
报文上下行标识及长度
2
见表5说明。
7
报文起始符
1
STX。
8
报文正文
不定长
确认帧、数据查询/控制命令帧内容等。
9
报文结束符
1
分别是控制符ENQ、ACK、EOT、ESC。
10
校验码
2
见表5说明。
2.3.3对于M3模式，遥测站向中心站发送信息应采用表7上行帧结构，中心站向遥测站发送信息应采用表8下行帧结构。
表7 HEX编码M3模式上行帧结构定义
序号
名称
传输字节数
说明
1
报头
帧起始符
2
SOH7E7EH帧起始
2
中心站地址
1
见表5说明。
3
遥测站地址
5
见表5说明。
4
密码
2
见表5说明。
5
功能码
1
见表5说明。
6
报文上下行标识及长度
2
表示SYN控制符之后，结束符之前的报文字节数，用HEX编码，允许长度为0001H～FFFFH。
7
报文起始符
1
SYN。
8
包总数及序列号
3
采用HEX码。
高12位表示包总数，低12位表示本次发送数据包的序列号，范围为1～4095。
9
报文正文a
不定长
遥测站多帧自报数据等。
10
报文结束符
1
分别是控制符ETX、ETB
11
校验码
2
见表5说明。
a当报文正文较长时，需要对报文正文进行分包传输。
发送端对完整的报文正文进行分割，分成若干个数据包，再按照传输规则进行传输。
接收端对分割传输的数据包进行组合，恢复成完整报文正文。
表8 HEX编码M3模式下行帧结构定义
序号
名称
传输字节数
说明
1
报头
帧起始符
2
SOH
2
遥测站地址
5
见表5说明。
3
中心站地址
1
见表5说明。
4
密码
2
见表5说明。
5
功能码
1
见表5说明。
6
报文上下行标识及长度
2
见表5说明。
7
报文起始符
1
SYN。
8
包总数及序列号a
3
见表5说明。
9
报文正文
不定长
中心站否认/确认帧内容等。
10
报文结束符
1
分别是控制符ENQ、NAK、EOT、ESC。
11
校验码
2
见表5说明。
a在应答帧中，包总数取自上行帧。
响应NAK时包序列号是对应错误帧的序列号（1个错误包序列号，每包单独重发）；响应EOT/ESC时，序列号是最后一帧的序列号，即包总数。
2.4报文正文结构
2.4.1报文正文基本结构
报文正文上行报文正文基本结构见表9，下行报文正文基本结构见表10。
表9 上行报文正文基本结构
序号
编码名称
编码结构
编码说明
1
流水号
流水号
2字节HEX码，范围1～65535
2
发报时间
发报时间
6字节BCD码，YYMMDDHHmmSS
3
遥测站地址
地址标识符
遥测站地址
4
遥测站分类码
遥测站分类码标识符
根据功能码定义选编
5
观测时间
观测时间标识符
根据功能码定义选编
观测时间
6
要素（或参数）信息组
要素（或参数）标识符1
见附录
数据1
不定长
要素（或参数）标识符2
见附录
数据2
不定长
……
……
表10 下行报文正文基本结构
序号
编码名称
编码结构
编码说明
1
流水号
流水号
2字节HEX码，范围1～65535
2
发报时间
发报时间
6字节BCD码,YYMMDDHHmmSS
3
遥测站地址
地址标识符
根据功能码定义选编
遥测站地址
4
要素（参数）
要素（参数）标识符1
由一组或多组命令参数组成，根据功能码定义选编
要素（参数）标识符2
……
2.4.2常用报文正文结构
2.4.2.1链路维持报
用于动态分配IP地址的网络型通信链路保持在线，功能码为2FH。
在遥测站收到中心站下发命令中的“ESC”控制字符时，为使获得动态IP地址的遥测站能保持在线，空闲状态下遥测站应定时等间隔（间隔在1～255秒选择，推荐40秒）向中心站发送通信链路维持报。
链路维持报上行报文正文结构见表11，其流水号采用最后一次数据报文的流水号，且不累加；没有下行报文。
表11 遥测站链路维持报的上行报文正文结构
序号
编码名称
编码结构
编码说明
1
流水号
流水号
2字节HEX码，范围1～65535
2
发报时间
发报时间
6字节BCD码，YYMMDDHHmmSS
2.4.2.2遥测站定时报
遥测站以时间为触发事件，按设定的时间间隔向中心站报送实时水文信息，功能码为32H。
定时报兼具有“平安报”功能，同时上报遥测站电源电压及报警等遥测站工作状态信息。
遥测站定时报上行报文正文通用结构见表12。
下行报文正文结构见表13。
上报的要素根据项目实际所接表数量、表类型选编。
现场实际接入的量必须上报。
表12 遥测站定时报上行报文正文结构
序号
编码名称
编码结构
编码说明
1
流水号
流水号
2字节HEX码，范围1～65535
2
发报时间
发报时间
6字节BCD码，YYMMDDHHmmSS
3
遥测站地址
地址标识符
见附录
遥测站地址
4
遥测站分类码
遥测站分类码
见附录
5
观测时间
观测时间标识符
见附录
观测时间
5字节BCD码，YYMMDDHHmm
6
水量
水量1要素标识符+数据
……
水量N要素标识符+数据
7
用电量
用电量要素标识符+数据
8
水质
PH1要素标识符+数据
浊度1要素标识符+数据
电导率1要素标识符+数据
氨氮1要素标识符+数据
COD1要素标识符+数据
….
PHN要素标识符+数据
浊度N要素标识符+数据
电导率N要素标识符+数据
氨氮N要素标识符+数据
CODN要素标识符+数据
9
三相电压
三相电流
A相电压要素标识符+数据
B相电压要素标识符+数据
C相电压要素标识符+数据
A相电流要素标识符+数据
B相电流要素标识符+数据
C相电流要素标识符+数据
10
遥测站状态
遥测站状态要素标识符+数据
11
信号质量
信号质量要素标识符+数据
表13 遥测站定时报下行报文正文结构
序号
编码名称
编码结构
编码说明
1
流水号
流水号
2字节HEX码，范围1～65535
2
发报时间
发报时间
6字节BCD码，YYMMDDHHmmSS
2.4.2.3测试报
测试报用于遥测站安装或检修时的数据传输测试，功能码为30H，在中心站其数据应写入测试数据库。
遥测站测试报的上行报文正文结构见表12，下行报文正文结构见表13。
2.4.2.4遥测站人工置数报
遥测站报送人工观测、人工置入的水文信息，功能码为35H。
一般情况下人工置数数据编码按照SL330—2011规定执行，但编码结束符“NN”应省略，其编码要素及标识符见附录G；也可以置入其他预先约定的人工置数编码格式。
人工置数数据信息组内应包含遥测站地址、测站分类码、观测时间等信息。
人工置数数据报中只编报人工置数信息，不得同时编报其他要素信息。
遥测站人工置数报上行报文正文结构见表14，下行报文正文结构见表15。
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