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1、平台河南省地方标准公共服务ICS07.060N93DB41河南省地方标准DB41/T19202019水文自动监测数据传输规约2019-11-21发布2020-02-21实施河南省市场监督管理局发布河南省公共服务地方标准平台河南省地方标准公共服务平台DB41/T19202019目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语、定义、符号和代号.14总则.25数据采集传输规约.26报文传输规约.2附录A（规范性附录）中心站地址编码.11附录B（规范性附录）自动监测站分类码.12附录C（规范性附录）自动监测站信息编码要素及标识符.13附录D（规范性附录）CRC校验计算方法.15I河南省地方标准公共
2、服务平台DB41/T19202019前言本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。本标准共6章和4个附录，主要技术内容有：数据采集传输规约、报文传输规约。本标准由河南省水利厅提出并归口。本标准起草单位：河南省水文水资源局。本标准主要起草人：何俊霞、赵彦增、王一匡、陈磊、刘冠华、崔亚军、闫家珲、赵慧军、李四海、孟春丽、徐琼、郭广涛、翟延龙、张志松、罗晓丹、李莹。II河南省地方标准公共服务平台DB41/T19202019水文自动监测数据传输规约1范围本标准规定了水文自动监测系统中数据传输的符号、术语和定义、总则、数据采集传输规约、报文传输规约。本标准适用于江河、湖泊、水库、水电站、灌区及输引
3、水工程等各类水文自动监测数据传输。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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/T196772005水文仪器术语及符号GB/T197052017水文仪器信号与接口GB/T500952014水文基本术语和符号标准SL262012水利水电工程技术术语SL612015水文自动测报系统技术规范SL6512014水文监测数据通信规约3术语、定义、符号和代号3.1术语和定义GB/T196772005、GB/T197052017、GB/T500952014、SL262015、S
4、L612015、SL6512014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1自动监测站对水文要素采取无人值守自动监测的水文测站。根据水文测站对监测要素所采取的自动化观测程度分为全自动监测站或某要素自动监测站。SL6512014，定义3.6.53.1.2遥测终端机能自动完成水文数据的采集、暂存、编码及传输控制，并通过传输信道自动完成数据传输的仪器。GB/T500952014，定义11.12.63.1.3智能传感器1序号符号和代号内容1ASCII基于拉丁字母的一套电脑编码系统，规定了常用符号的二进制数表示方法2GSM-SMS移动通信中的短消息业务3GSM-GPRS基于全球移动通信系统的通用无
5、线分组交换技术4CRC循环冗余校验码5VSAT甚小口径卫星终端站，也称卫星小数据站地方标准河南省公共服务平台DB41/T19202019特指配备数据通信接口并具有数据处理与通信功能的传感器。SL6512014，定义3.1.23.1.4中心站在水文自动监测系统中，负责实时数据收集、处理和发布，并根据需要能对监测站（监控站）进行遥控/遥调的总控制中心。GB/T500952014，定义11.12.1.33.1.5召测中心站向自动监测站发出监测数据采集并上报指令，自动监测站在收到指令后完成监测数据采集并上报。3.1.6遥调中心站通过命令设定及调整监测站设备的相关参数及配置。3.2符号和代号GB/T19
6、6772005、GB/T197052017、GB/T500952014、SL262015、SL612015、SL6512014界定的以及下列符号和代号适用于本文件。符合和代号见表1。表1符号和代号4总则4.1各类水文自动监测系统的设计与建设以及采用相关设备应符合本标准的规定。4.2自动监测站所用终端设备与智能传感器之间的接口及数据传输协议应符合数据采集传输规约；中心站与自动监测站之间的数据传输协议应符合报文传输规约。5数据采集传输规约数据采集传输规约按SL651规定的数据采集通信规约执行。6报文传输规约2控制字符代码功能使用说明*(帧起始ASCII字符编码报文帧起始)帧结束ASCII字符编码报
7、文帧结束STX传输正文起始SYN多包传输正文起始多包发送，一次确认的传输模式中使用ETB报文结束，后续有报文在报文分包传输时作为报文结束符，表示传输未完成，不可退出通信ENQ询问作为下行查询及控制命令帧的报文结束符EOT传输结束，退出作为传输结束确认帧报文结束符，表示可以退出通信ETX报文结束，后续无报文作为报文结束符，表示传输完成，等待退出通信ACK肯定确认，继续发送作为有后续报文帧的“确认帧”报文结束符NAK否定应答，反馈重发用于要求对方重发某数据包的报文结束符ESC传输结束，终端保持在线在下行确认帧代替EOT作为报文结束符，要求终端在线。保持在线10min内若没有接收到中心站命令，终端退
8、回原先设定的工作状态起始位8个数据位停止位“0”D0D1D2D3D4D5D6D7“1”地方标准公共服务平台河南省DB41/T192020196.1一般规定6.1.1本标选用ASCII字符报文编码结构；其传输协议基于面向字符异步通信方式。6.1.2水文自动监测系统设计与建设时，应根据采用的数据传输信道类型及其特性和项目需求，使用相应帧结构，从本标准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。短信报文单帧长度不宜超过140个ASCII字符，北斗卫星短报文单帧长度不宜超过70个ASCII字符。6.1.3中心站地址编码见附录A，自动监测站分类码编码见附录B，信息
9、编码要素及标识符见附录C。对于未做规定的中心站地址编码、自动监测站分类码、信息编码要素及标识符，可在预留的自定义区间内加以扩展定义。在编码帧结构中，中心站地址编码、自动监测站分类码、信息编码要素及标识符、自动监测站参数配置应采用相应的编码方式。6.1.4不同信道传输波特率的选择应符合SL61的规定。6.2报文帧结构框架6.2.1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2。表2帧基本单元结构6.2.2报文帧控制字符定义报文帧控制字符定义见表3。表3控制字符定义6.2.3报文帧结构3序号名称说明1报头帧起始符*（2自动监测站地
10、址8位自动监测站编码3中心站地址范围为1255（两字节16进制）4密码5功能码6帧长度7报文起始符STX/SYN8包总数及序列号报文起始符为SYN时编入该组，其他情况下省略9报文正文10控制符ENQ/ACK/NAK/EOT/ESC11CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后12帧结束符）序号名称编码说明1报头帧起始符*（2中心站地址码范围为1255（两字节16进制）3自动监测站编码8位自动监测站编码4帧长度为该值以后所有数据的字节数，为2字节ASCII码5系统数据帧功能代码4字节ASCII6电池电压2字节ASCII码
11、7故障属性2字节ASCII码8报文正文9流水号2字节ASCII码10CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后11控制字符ETB/ETX12帧结束符）公共服务地方标准河南省平台DB41/T192020196.2.3.1帧结构框架规定水文自动监测数据传输时应采用表4规定的上行报文帧结构框架，表5规定的下行报文帧结构框架。传输数据帧应满足此帧结构框架规定，传输顺序为高位字节在前，低位字节在后。表4上行报文帧结构框架表5下行报文帧结构框架6.2.3.2中心站地址编码中心站地址编码为2字节ASCII码，中心站地址编码见附录A中
12、心站地址编码。6.2.3.3系统数据帧功能代码4序号故障属性代码故障信息101蓄电池电压过低报警202GSM/GPRS通信模块故障303卫星通信设备故障404主站短传电台故障505从站短传电台无应答606RTU设备存储设备异常707雨量计设备异常808浮子水位计设备异常909压力水位计设备异常100A雷达水位计设备异常110B电子水尺设备异常120C气泡水位计设备异常130D10CM处墒情传感器异常140E20CM处墒情传感器异常150F40CM处墒情传感器异常1610蒸发设备异常1711充电系统故障1812SIM卡故障1913卫星通信卡故障2014流量计设备故障2115图像、视频采集设备故障
13、2216-FF预留故障属性代码河南省地方标准公共服务平台DB41/T19202019系统数据帧功能代码为4字节ASCII码。报文类型占用前两个字节，其内容规定如下：a)正点发报和遥测站按照规定段次发布的报文：“AA”；b)人工置数：“BB”；c)加报或召测信息：“CC”；d)测试信息：“TT”。系统数据帧功能代码部分预留后两个字节的内容，不再规定具体内容，可根据设备情况由设备提供商自行规定内容，若不利用这两个字节充0。6.2.3.4电池电压电池电压信息为两字节ASCII码,16进制，为自动监测站蓄电池电压的伏特值，前一字节表示电压整数值，后一字节表示电压小数值。6.2.3.5故障属性故障属性代
14、码为两字节ASCII码，16进制，表示自动监测站设备和传感器的故障类型，用于中心站监控、判断自动监测站故障类型，管理维护人员据此信息处理自动监测站相应设备故障，故障属性代码见表6。表6中未列出的自动监测站设备和传感器的故障类型可在预留故障属性代码中自行选择故障属性代码。表6故障属性代码5河南省地方标准公共服务平台DB41/T192020196.2.3.6流水号流水号为发送报文编号，为两字节ASCII码，采用两位十六进制计数，在00FF范围内循环记数，每发送一次记一次。6.3链路传输规约6.3.1链路传输模式及其应用规定6.3.1.1链路传输模式种类链路传输模式种类按照SL6512014中6.3
15、.1.1的规定执行。6.3.1.2链路传输模式应用规定链路传输模式应用应符合下列规定：a)M1，自动监测站为通信发起端。自动监测站发出报文后，中心站不需响应。可用于发送自报报文或响应中心站召测指令上报数据，包括测试报、定时报、加报、人工置数报；无下行帧。b)M2，自动监测站为通信发起端。自动监测站发出报文后，中心站接收报文正确，应响应发送“确认”报文；中心站接收报文无效，则不响应。自动监测站收不到响应报文应启动重发机制，最多重发2次。可用于发送自报报文或响应中心站召测指令上报数据，包括测试报、定时报、加报、小时报、人工置数报；其上行帧控制字符为ETB/ETX；下行帧为“确认”帧，控制字符为EO
16、T/ESC。c)M3，自动监测站为通信发起端。自动监测站连续发出多包报文后，中心站在正确接收全部数据包后仅应回答1次确认报文；若有错误或丢失数据包，中心站应发送包括错误或丢失数据包序列号（包序列号，每包单独重发）的响应包，自动监测站重发相应序列号包数据，最多重发2次。可用于发送多帧自报报文或响应中心站召测指令上报数据。其上行帧报文控制符为ETB/ETX（收到NAK的重发包用ETX）；下行帧为“确认/否认”帧，报文控制符为EOT/NAK/ESC。d)M4，中心站为通信发起端。中心站发出召测或遥调报文后，自动监测站接收召测或遥调报文正确，应发送响应帧；如自动监测站接收召测或遥调报文无效，则不响应。
17、用于查询自动监测站数据，设置（修改）运行状态参数、控制自动监测站运行。下行帧为“查询/确认”帧，报文控制符为ENQ/ACK/EOT；上行帧为响应帧，报文控制符为ETB/ETX。6.3.2链路传输基本规则6.3.2.1数据帧的字符之间无线路空闲间隔；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、波特率等因素；在两个数据包之间应至少等待一个线路空闲间隔。6.3.2.2对于自报式工作制式，通信发起端是自动监测站，接收端是中心站；对于查询应答工作制式，通信发起端是中心站，接收端是自动监测站。发起端在规定时间内没有正确收到响应报文，应作为超时出错处理，超时等待时间应根据不同的信道类
18、型来确定；超时出错后发起端应启动重发机制。6.3.2.3数据重发由通信发起端控制，应重发2次；若连续三次超时，应退出通信，等待下次重新建立链路。6.3.2.4对于GSM-SMS短信信道或北斗卫星短报文信道，自动监测站发完报文即退出传输链路。对于GPRS、3G、4G、5G等数据信道，中心站负责控制是否退出传输链路。中心站“确认”帧报文结束符为ESC时，自动监测站应保持通信设备带电值守，以随时响应中心站召测或遥调命令；“确认”帧报文结束符是EOT时，自动监测站退出传输链路。6序号名称编码说明1报头帧起始符*（2中心站地址码范围为1255（两字节16进制）3自动监测站地址码8位自动监测站编码4帧长度
19、为该值以后所有数据的字节数，为2字节ASCII码5系统数据帧功能代码4字节ASCII6电池电压2字节ASCII码7故障属性2字节ASCII码8报文正文9流水号2字节ASCII码10CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后11帧结束符）序号名称编码说明1报头帧起始符*（2中心站地址码范围为1255（两字节16进制）3自动监测站地址码8位自动监测站编码4帧长度为该值以后所有数据的字节数，为2字节ASCII码5系统数据帧功能代码4字节ASCII地方标准河南省公共服务平台DB41/T192020196.3.2.5自动监测站上
20、行报文结束符ETB时，表示后续有报文，不可退出传输链路；报文结束符是ETX时，表示后续无报文，可退出传输链路。6.3.3报文传输链路6.3.3.1水文自动监测系统数据流向为自动监测站直接将监测采集的数据上传至省中心站，省中心站统一对数据进行处理并分发至各地市中心站。6.3.3.2根据水文自动监测系统数据流向及信道特点，使用GSM-SMS短信信道，北斗卫星短报文信道的自动监测站点上行报文使用M1链路传输模式，发出报文后，不需要中心站响应；召测、遥调自动监测站运行状态参数、控制自动监测站运行等下行报文使用M4链路传输模式。使用GPRS、3G/4G/5G移动数据信道或VSAT（甚小口径卫星终端）卫星
21、数据信道的站点发送定时报、加报等上行报文时应选择M2模式，在上传历史数据等需要大量发送数据时使用M3模式，召测、遥调自动监测站运行状态参数、控制自动监测站运行等下行报文使用M4链路传输模式。6.4传输报文帧结构6.4.1传输报文帧数据编码应采用ASCII字符。6.4.2对于使用GSM-SMS短信信道、北斗卫星短报文信道的M1模式帧，自动监测站向中心站发送信息应采用表7上行帧结构，无控制字符。M2/M4模式采用表8上行帧结构，加入控制字符。M1/M2/M4模式下行报文用于对遥测站发送信息响应、传输链路控制、数据召测、设备遥调，采用表9下行帧帧结构。表7M1模式短信信道、北斗卫星短报文信道上行帧结
22、构表8M2/M4模式上行帧结构7序号名称说明1报头帧起始符*（2自动监测站地址8位自动监测站编码3中心站地址范围为1255（两字节16进制）4密码5功能码6系统数据帧功能代码7报文起始符STX9报文正文10CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后11控制字符EOT/ESC12帧结束符）序号名称编码说明1报头帧起始符*（2中心站地址码范围为1255（两字节16进制）3自动监测站地址码8位自动监测站编码4帧长度为该值以后所有数据的字节数，为2字节ASCII码5系统数据帧功能代码4字节ASCII6电池电压2字节ASCII码
23、7故障属性2字节ASCII码8报文正文9包总数及系列号6字节ASCII码，前三个ASCII字符表示包总数，后三个ASCII字符表示本次发送数据包的序列号，范围14095序号名称编码说明6报头电池电压2字节ASCII码7故障属性2字节ASCII码8报文正文9流水号2字节ASCII码10CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后11控制符ETB/ETX12帧结束符）8服务地方标准公共河南省平台DB41/T19202019表8M2/M4模式上行帧结构（续）表9M1/M2/M4下行报文帧结构6.4.3对于M3模式，自动监测站向
24、中心站发送信息应采用表10上行帧结构，中心站向自动监测站发送信息应采用表11下行帧结构。表10M3模式上行帧结构序号名称编码说明1报头帧起始符*（2自动监测站地址码8位自动监测站编码3中心站地址码范围为1255（两字节16进制）4密码5功能码6系统数据帧功能代码7报文起始符SYN。8包总数及系列号6字节ASCII码，前三个ASCII字符表示包总数，后三个ASCII字符表示本次发送数据包的序列号，范围140959报文正文11CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后12报文结束符ENQ/ACK/NAK/EOT/ESC13
25、帧结束符）注：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。序号名称编码说明10CRC校验码校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X16+X14+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后11控制符ETX、ETB12帧结束符）10CRC校验码1614校验码前所有字节的CRC校验，生成多项式：X+X+1，4字节ASCII码高位字节在前，低位字节在后11控制符ETX、ETB注：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，
26、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序号编码名称编码结构1自动监测站分类码自动监测站分类码标识符2自动监测站站码自动监测站站码3观测时间观测时间4要素（或参数）信息组要素（或参数）标识符服务公共地方标准河南省平台DB41/T19202019表10M3模式上行帧结构（续）表11M3模式下行帧结构6.5报文正文结构6.5.1上行报文正文用于编报所需上报的自动监测数据，下行报文用于传输遥调、召测等控制命令。报文正文上行报文基本结构见表12,下行报文基本结构不做硬性规定。表12上行报文正文基本结构9序号编码名称编码结构5数据数据1河南省地方标准公共服务平台DB4
27、1/T19202019表12上行报文正文基本结构（续）6.5.2报文正文信息组编码由要素（参数）标识符与相应数据构成，标识符编列在前，数据编列在后。各要素（参数）标识符、数据之间均用“空格”作为分隔符，“编码结构”表示为“要素（参数）标识符空格数据空格”。报文正文最后用1个空格将结束符NN隔开。6.5.3自动监测站分类码标识自动监测站类型，采用附录B规定的“自动监测站分类码”。6.5.4要素标识符采用附录C规定的“标识符”。6.5.5观测时间表示发送数据观测的时间，在观测时取于实时时钟，由月、日、时、分组成，编码格式为MMDDHHmm。其中：a)MM表示月份，2位数字，取值0112；b)DD表
28、示日期，2位数字，取值0131；c)HH表示小时，2位数字，取值0023；d)mm表示分钟，2位数字，取值0059。6.5.6数据监测发送段次要求如下：a)每日早8时必发仪器检测信息；b)有雨量监测任务站点每日8时必发日雨量数据；10分钟有雨即报；c)有水位监测任务站点每日8时必发水位数据；水位数据一小时1上报1次；水位变幅超过1cm即时加报；d)其它要素监测任务站点根据实际需要确定。10中心站名称地址分配（16进制）省中心站01信阳中心站02南阳中心站03漯河中心站04周口中心站05许昌中心站06平顶山中心站07郑州中心站08开封中心站09洛阳中心站0A新乡中心站0B安阳中心站0C濮阳中心站
29、0D驻马店中心站0E商丘中心站10三门峡中心站13焦作中心站14鹤壁中心站17济源中心站18服务公共地方标准河南省平台DB41/T19202019AA附录A（规范性附录）中心站地址编码中心站地址编码见表A.1。表A.1中心站地址编码表11序号自动监测站类别自动监测站分类码可编报信息1降水P降水;蒸发2河道H降水;蒸发;河道水情3水库(湖泊)K降水;蒸发;水库水情4闸坝Z降水;蒸发;闸坝水情5泵站D降水;蒸发;泵站水情6潮汐T降水;蒸发;潮汐水情7墒情M降水;蒸发;墒情8地下水G埋深;水质;开采量9水质Q水质;流量;水位10取水口I水位;水质;水量水压等11排水口O水位;水质;水量水压等12其他
30、服务公共地方标准河南省平台DB41/T19202019BB附录B（规范性附录）自动监测站分类码自动监测站分类码见表B.1。表B.1自动监测站分类码表12序号标识符编码要素量和单位数据定义1P11小时时段降水量毫米N(5,1)2P22小时时段降水量毫米N(5,1)3P33小时时段降水量毫米N(5,1)4P66小时时段降水量毫米N(5,1)5P1212小时时段降水量毫米N(5,1)6PD日降水量毫米N(5,1)7PN011分钟时段降水量毫米N(5,1)8PN055分钟时段降水量毫米N(5,1)9PN1010分钟时段降水量毫米N(5,1)10PN3030分钟时段降水量毫米N(5,1)11WS天气状况
31、12ED日蒸发量毫米N(5,1)13EX旬蒸发毫米N(5,1)14EM月蒸发毫米N(5,1)15EY年蒸发毫米N(5,1)16ES蒸发器型号17Z瞬时河道水位、潮位米N(7,3)18ZB库(闸、站)下水位米N(7,3)19ZU库(闸、站)上水位米N(7,3)20Z1取(排）水口水位1米N(7,3)21Z2取(排）水口水位2米N(7,3)22Z3取(排）水口水位3米N(7,3)23Z4取(排）水口水位4米N(7,3)24Z5取(排）水口水位5米N(7,3)25Z6取(排）水口水位6米N(7,3)26Z7取(排）水口水位7米N(7,3)27Z8取(排）水口水位8米N(7,3)28Q瞬时流量、抽水流
32、量立方米/秒N(9,3)29Q1取(排）水口流量1立方米/秒N(9,3)30Q2取(排）水口流量2立方米/秒N(9,3)服务平台河南省地方标准公共DB41/T19202019CC附录C（规范性附录）自动监测站信息编码要素及标识符自动监测站信息编码要素及标识符见表C.1编码要素及标识符汇总表。表C.1编码要素及标识符汇总表13序号标识符编码要素量和单位数据定义31Q3取(排）水口流量3立方米/秒N(9,3)32Q4取(排）水口流量4立方米/秒N(9,3)33Q5取(排）水口流量5立方米/秒N(9,3)34Q6取(排）水口流量6立方米/秒N(9,3)35Q7取(排）水口流量7立方米/秒N(9,3)
33、36Q8取(排）水口流量8立方米/秒N(9,3)37QA总出库流量、过闸总流量立方米/秒N(9,3)38QZ输水设备流量、过闸(组)流量立方米/秒N(9,3)39GN输水设备、闸门(组)编号N(3)40GS输水设备类别N(1)41GT水库、闸坝闸门开启孔数孔N(3)42H地下水瞬时埋深米N(6,2)43M1010厘米处土壤含水量百分比N(4,1)44M2020厘米处土壤含水量百分比N(4,1)45M3030厘米处土壤含水量百分比N(4,1)46M4040厘米处土壤含水量百分比N(4,1)47M5050厘米处土壤含水量百分比N(4,1)48M6060厘米处土壤含水量百分比N(4,1)49M8080厘米处土壤含水量百分比N(4,1)50M100100厘米处土壤含水量百分比N(4,1)服务平台河南省地方标准公共DB41/T19202019表C.1编码要素及标识符汇总表（续）