DB32∕T 2197-2022 水文自动测报系统数据传输规约(修订)(江苏省).pdf
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1、 ICS 07.060 CCS N 93 DB32/T 21972022 代替 DB32/T 21972012 江苏省地方标准 DB32 水文自动测报系统数据传输规约 Data transmission protocol for hydrologic data acquisition system 2022-07-04 发布 2022-08-04 实施 江苏省市场监督管理局 发布 DB32/T 21972022 I 目 次 目 次. I 前 言. II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义、符号和代号 . 1 3.1 术语和定义 . 1 3.2 符号和代号 . 2 4
2、总体要求 . 3 5 数据报文传输规约 . 3 5.1 帧结构 . 3 5.2 链路传输 . 11 5.3 物理层规约 . 13 6 数据传输报文及数据结构 . 14 6.1 链路检测 . 14 6.2 参数设置及查询 . 15 6.3 控制命令 . 48 6.4 自报数据 . 52 7 通信方式和误码率 . 58 7.1 通信方式 . 58 7.2 误码率 . 61 8 传感器与终端通信的接口和规约 . 61 8.1 通信接口 . 61 8.2 通信规约 . 61 9 数据传输考核 . 61 9.1 考核内容和指标 . 61 9.2 考核方法 . 62 附录 A(资料性)事件记录表 . 63
3、 参考文献 . 645 DB32/T 21972022 II 前 言 本文件是依据GB/T 1.12020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修编。 本文件共9章1个附录1个参考文献,主要技术内容有: 数据报文传输规约、数据传输报文及结构、通信方式和误码率、传感器与终端通信的接口和规约、数据传输的考核。 本文件代替DB32/T 2197-2012江苏省水文自动测报系统数据传输规约,与DB32/T 2197-2012相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下: a) 增加瞬时风速风向、平均风速风向、最大风速风向的约定; b) 增加了RTU自动上送蓄电池电压的具体数值功
4、能; c) 增加了流量自动监测的过程参数包括流量、 面积、 点流速、 回波强度、 平均流速 (指标流速)、正北偏角、横摇、纵摇等; d) 删除不能自动监测的水质项目,增加 “总有机碳、溶解性有机碳、亚硝酸盐氮、UV254t”以及“总磷、叶绿素a、锑、藻密度”8个水质监测项目; e) 修改原规约中固态存储数据的召测限定为24小时, 增加针对任意时段固态存储数据的召测功能; f) 修订查询(自报)综合参数指令,取消八种参数的数量各不多于一个的限制; g) 修改时间标签Tp结构,增加年月,并在自报数据响应帧中增加时间标签Tp信息; h) 新增泥沙自动监测参数,对应控制域字节中的功能码定义为15。 请
5、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。 本文件由江苏省水利厅提出并归口。 本文件起草单位:江苏省水文水资源勘测局、水利部南京水利水文自动化研究所。 本文件主要起草人:辛华荣、高祥涛、王美玲、曹晓宁、王萍、钱进、单延功、张泉荣、陈宁、董万钧、王培、张磊、朱月、陆敏 、严峰、张然、周洪顺。 本文件及其所替代文件的历次版本发布情况为: 2012年首次发布为DB32/T 2197-2012; 本次为第一次修订。 DB32/T 21972022 1 水文自动测报系统数据传输规约 1 范围 本文件规定了水文自动测报系统数据传输的数据报文传输规约、数据传输报文及结构、通信方
6、式和误码率、传感器与终端通信的接口和规约、数据传输考核等。 本文件适用于各类水文自动测报系统中遥测站与中心站之间的数据传输、 遥测终端与传感器之间的数据采集,及自动测报系统的设计、建设和管理,及与水相关的测报系统。 2 规范性引用文件 下列文件的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件,仅该日期的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 22602017 中华人民共和国行政区划代码 GB/T 18657.32002 远动设备及系统 第五部分 传输规约 GB/T 50095 水文基本术语和符号标准 SL 2
7、6 水利水电工程技术术语标准 SL 5022010 水文测站代码编制导则 3 术语和定义、符号和代号 3.1 术语和定义 GB/T 50095、SL 26界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 终端地址 terminal address 系统中终端设备的地址编码。 3.1.2 中继站地址 relay station address 系统中用于中转数据和监控命令的中继站的地址编码。 3.1.3 报文 report text 系统中交换与传输的完整数据信息。 DB32/T 21972022 2 3.1.4 帧 frame 数据链路传输单元。 3.1.5 启动站 initiative s
8、tation 一次报文传输过程,主动发出报文的站。 3.1.6 从动站 driven station 一次报文传输过程,接收报文并作出响应的站。 3.1.7 随时在线 always online 通信设备时刻处在可以接收或发送的状态。 3.1.8 在线保持 online conservation 采用技术措施使通信链接不被中断,维持通信链接保持在线状态。 3.1.9 水位基值 the base of water level 测站所测相对水位的基面高程的修正基准值。 3.2 符号和代号 GB/T 50095、SL 26等标准界定的以及表1中符号、代号和缩略语适用于本文件。 表 1 符号、代号和缩
9、略语 序号 符号、代号和缩略语 内容 1 A 终端、中继地址 2 ADSL 非对称数字用户环路 3 AFN 应用层功能码 4 AUX 附加信息 5 BCD 二十进制编码 6 BIN 二进制编码 7 C 控制域 8 CDMA Code Division Multiple Access,码分多址。CDMA 系统是基于码分技术(扩频技术)和多址技术的通信系统 9 CRC 循环冗余校验 10 CS 帧校验码 11 DIR 传输方向位 12 DIV 拆分标志位 13 DIVS 拆分计数 14 ERC 事件记录代码 DB32/T 21972022 3 序号 符号、代号和缩略语 内容 15 GPRS Gen
10、eral Packet Radio Service 通用分组无线服务,是 GSM 系统的通用无线分组业务。 16 HEX 十六进制编码 17 IP 地址 “互联网协议(Internet Protocol)”规定计算机在网络上的标识 18 L 用户数据区长度 19 MODBUS 应用于可以将不同厂商生产的控制设备可以连成网络进行集中监控的通用协议和工业标准。国家标准号 GB/T195822008 20 Pc 校验位 21 PSTN Public Switched Telephone Network 公用电话交换网 22 PW 密码 23 SMS 移动通信中的短消息业务 24 SDI-12 欧美国
11、家监测传感器串行数据通讯接口协议。该协议支持一对多点总线远距离连接和传送 25 Tp 时间标签 26 VPN Virtual Private Network 虚拟专用网。 27 4G 4th Generation Mobile Communication Technology 第四代移动通信技术 28 5G 5th Generation Mobile Communication Technology 第五代移动通信技术 4 总体要求 4.1 为规范水文自动测报系统的设计、建设和管理,统一数据采集和传输规约,形成科学合理、相互兼容、资源共享的信息管理体制,以适应水利信息化建设和管理的需要,制定本
12、文件。 4.2 本文件中涉及的仪器设备等产品应符合相应国家标准、行业标准的要求。 4.3 数据采集和传输除应符合本文件规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 5 数据报文传输规约 5.1 帧结构 5.1.1 帧结构的制定 参考GB/T18657.32002规定的增强性三层参考模型,结合水文自动测报系统数据传输的特点,制定实用的帧结构。 5.1.2 字节格式为帧的基本单元字节 传输顺序为低位在前,高位在后;低字节在前,高字节在后。 5.1.3 帧格式 5.1.3.1 本文件采用异步式传输帧格式。 DB32/T 21972022 4 定义见表 2。 表 2 帧格式定义 起始字符(68H) 长度
13、L 固定长度的报文头 起始字符(68H) 控制域 C 控制域 用户数据区 地址域 A 地址域 用户数据域 用户数据 校验 CS 帧校验 结束字符(16H) 5.1.3.2 传输规则应按以下规定执行: a) 线路空闲状态为二进制 1; b) 帧的字符之间无线路空闲间隔;两帧之间的线路空闲间隔应考虑信道网络延时、中间环节延时、终端响应时间等因素; c) 帧校验位(CS)是用户数据区的 CRC 校验; d) 接收方校验,如检出了差错,舍弃此帧。两帧之间应考虑线路的空闲间隔; e) 每个字符应校验起动位、停止位、偶校验位(在超短波通信等自定义字符时用); f) 每帧应按以下规定执行: 1) 帧固定报文
14、头中的开头和结束所规定的字符; 2) 1 个字节长度 L; 3) 接收的字符数最少帧长度 L+5; 4) 帧校验; 5) 结束字符; 6) 若这些校验有一个失败,舍弃此帧;若无差错,则此帧数据有效。 5.1.4 链路层 5.1.4.1 链路层长度 L 应按以下规定执行: DB32/T 21972022 5 a) 用户数据区长度 L 由 1 字节组成,见表 3。本规约除特别指出 L 采用 2 字节的报文之外,其他报文的 L 均采用 1 字节。 表 3 用户数据长度 L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 b) 用户数据区长度 L,采用 BIN 码,长度 1 字节,由 D7D0 组成,
15、是控制域、地址域、用户数据域(应用层)的字节总数。数据为图片数据流时,数据长度为 L*1K。采用无线数传信道,帧字节总数不宜超过通信设备单次传输的长度限制。 5.1.4.2 控制域 C 应按以下规定执行: a) 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,定义见表 4。 表 4 控制域 C D7 D6 D5D4 D3D0 传输方向位 DIR 拆分标志位 DIV 帧计数位 FCB 功能码 b) 传输方向位 DIR 应按以下规定执行: 1) DIR=0,表示此帧报文是由中心站发出的下行报文; 2) DIR=1,表示此帧报文是由终端发出的上行报文; 3) 在每帧报文的通信过程中是不变的
16、。 c) 拆分标志位 DIV 应按以下规定执行: 1) DIV =1,表示此报文已被拆分为若干帧,接收后应拼接。此时控制域 C 后增加一个字节,为拆分帧计数 DIVS,采用 BIN 倒计数(2551),当 DIVS 为 1 时表示最后一帧。启动站发送时自动加上发送,从动站返回帧时对应加上确认; 2) DIV =0,表示此帧报文为单帧。 d) 帧计数位 FCB 应按以下规定执行: 1) FCB 表示每个站连续的发送/确认或者请求/响应的变化位。FCB 位用来防止信息传输的丢失和重复; 2) 启动站向同一从动站传输新的发送/确认或请求/响应传输时,启动站将设置 FCB值,若超时未收到从动站的报文,
17、或接收出现差错,则启动站将 FCB 减 1,重复原来的发送/确认或者请求/响应,直到FCB 值为0,表示本次传输服务失败; 3) 从动站收到启动站 FCB 值不为 0 的报文并按照要求确认或响应时, 返回相应的FCB 值。 e) 功能码定义应按以下规定执行: DB32/T 21972022 6 1) 传输方向位 DIR =0,下行帧具体定义见表 5; 2) 传输方向位 DIR =1,上行帧具体定义见表 6。 表 5 下行帧传输方向(DIR=0) 功能码 帧类型 分类 0 发送确认 命令 1 查询响应帧 雨量参数 2 查询响应帧 水位参数 3 查询响应帧 流量参数 4 查询响应帧 流速参数 5
18、查询响应帧 闸位参数 6 查询响应帧 功率参数 7 查询响应帧 气象参数 8 查询响应帧 风速参数 9 查询响应帧 水温参数 10 查询响应帧 水质参数 11 查询响应帧 土壤含水率参数 12 查询响应帧 蒸发量参数 13 查询响应帧 报警或状态参数 14 查询响应帧 综合参数 15 查询响应帧 含沙量 表 6 上行帧传输方向(DIR=1) 功能码 帧类型 分类 0 确认 认可 1 自报帧 雨量参数 2 自报帧 水位参数 3 自报帧 流量参数 4 自报帧 流速参数 5 自报帧 闸位参数 6 自报帧 功率参数 7 自报帧 气象参数 8 自报帧 风速参数 9 自报帧 水温参数 10 自报帧 水质参
19、数 11 自报帧 土壤含水率参数 12 自报帧 蒸发量参数 13 自报帧 报警或状态参数 14 自报帧 综合参数 DB32/T 21972022 7 功能码 帧类型 分类 15 自报帧 含沙量 5.1.4.3 地址域 A 按照以下执行,有水文测站编码的用第一种方式: a) 第一种方式的地址域由地区水文特征码、水文测站编码组成,为 5 个字节。其中水文特征码取 00H,水文测站编码码应符合 SL 5022010 的相关规定,由 8 位 HEX码构成。地址域格式见表 7; 表 7 第一种方式地址域格式 地址域格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 BYTE 1 水文特征码 BYTE
20、2 水文测站编码第 8 位(高位) 水文测站编码第 7 位 BYTE 3 水文测站编码第 6 位 水文测站编码第 5 位 BYTE4 水文测站编码第 4 位 水文测站编码第 3 位 BYTE 5 水文测站编码第 2 位 水文测站编码第 1 位(低位) b) 第二种方式的地址域由行政区划码 A1、终端地址 A2 组成,格式见表 8。行政区划码 A1,按 GB 22602017 的规定执行。具体编码方法:用 4 位十进制数字表示,前两位为省(区、市)码,后两位数字为地(市)码。终端、中继地址 A2、地址控制编码 A3,格式见表 9、表 10。 1) 控制编码 A3 为 010B 时,D0-D20
21、为终端地址;控制编码 A3 为 101B 时,D0-D20为中继地址; 2) 终端、中继地址 A2 选址范围为 000001H1FFFFEH。1FFFFFH 为广播地址,000000H 为无效地址。 表 8 地址域 A 地址域 数据格式 字节数 行政区划码 A1 BCD 2 终端、中继地址 A2 BIN 3 表 9 终端、中继地址 A2 Byte2 Byte1 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 终端、中继地址 A2 Byte3 DB32/T 21972022 8 D23 D22 D21 D20 D19 D18 D17 D
22、16 控制编码 A3 终端、中继地址 A2 表 10 地址控制编码 A3 D23 D22 D21 0 1 0 终端地址 1 0 1 中继地址 其它编码 备 用 5.1.4.4 帧校验 CS 是控制域、地址域、链路用户数据(应用层)的字节的 CRC 校验,生成多项式:X7+X6+X5+X2+1。校验失败时,舍弃此帧;无差错时,则此帧数据有效。 5.1.5 应用层 5.1.5.1 应用层(链路用户数据)格式定义见表 11。 表 11 应用层格式 应用层功能码 AFN 数据域 附加信息域 AUX 5.1.5.2 应用层功能码 AFN 由 1 个字节组成,采用 HEX 编码表示,定义见表 12。 表
23、12 应用层功能码 AFN 应用功能码 应用功能定义 发出端 响应端 00H01H 备用 02H 链路检测 中心站 遥测终端,中继站 03H0FH 备用 10H 设置遥测终端、中继站地址 中心站 遥测终端,中继站 11H 设置遥测终端、中继站时钟 中心站 遥测终端,中继站 12H 设置遥测终端工作模式 中心站 遥测终端 13H16H 水资源监控管理系统规约用 17H 设置遥测终端的水位基值、水位上下限 中心站 遥测终端 18H 水资源监控管理系统规约用 中心站 遥测终端 19H 设置遥测终端水质参数种类、上限值 中心站 遥测终端 1AH 设置遥测终端水质参数种类、下限值 中心站 遥测终端 1B
24、H 水资源监控管理系统规约用 1CH 设置遥测终端转发中继引导码长 中心站 遥测终端 1DH 设置中继站转发终端地址 中心站 中继站 1EH 设置中继站工作机自动切换,自报状态 中心站 中继站 1FH 设置遥测终端流量参数上限值 中心站 遥测终端 DB32/T 21972022 9 应用功能码 应用功能定义 发出端 响应端 20H 设置遥测终端检测参数启报阈值及固态存储时间段间隔 中心站 遥测终端 21H2FH 备用 30H34H 水资源监控管理系统规约用 35H4FH 备用 50H 查询遥测终端、中继站地址 中心站 遥测终端、中继站 51H 查询遥测终端、中继站时钟 中心站 遥测终端、中继站
25、 52H 查询遥测终端工作模式 中心站 遥测终端 53H 查询遥测终端的数据自报种类及时间间隔 中心站 遥测终端 54H 查询遥测终端需查询的实时数据种类 中心站 遥测终端 55H56H 水资源监控管理系统规约用 57H 查询遥测终端水位基值、水位上下限 中心站 遥测终端 58H 水资源监控管理系统规约用 59H 查询遥测终端水质参数种类、上限值 中心站 遥测终端 5AH 查询遥测终端水质参数种类、下限值 中心站 遥测终端 5BH5CH 水资源监控管理系统规约用 5DH 查询遥测终端的事件记录 中心站 遥测终端 5EH 查询遥测终端状态和报警状态 中心站 遥测终端 5FH 水资源监控管理系统规
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