上海市水污染源在线监测系统通信技术规范(试行)

上海市水污染源在线监测系统通信技术

规范（试行）

Communication technical guidelines for wastewater

on-line monitoring system in Shanghai

（发布稿）

2006-11-22发布 2006-11-22试行

上海市环境保护局 发布

I

目 次

前言 ............................................................................... III

1 范围 ............................................................................... 1

2 引用标准 ........................................................................... 1

3 定义 ............................................................................... 1

3.1 污染源自动监控系统 ............................................................... 1

3.2 信息综合子系统 ................................................................... 1

3.3 数据收集子系统 ................................................................... 1

3.4 数据采集传输仪 ................................................................... 1

4 系统结构 ........................................................................... 1

5 协议层次 ........................................................................... 2

6 通讯协议 ........................................................................... 3

6.1 应答模式 ......................................................................... 3

6.2 超时重发机制 ..................................................................... 3

6.2.1 请求回应的超时 .................................................................. 3

6.2.2 执行超时 ........................................................................ 3

6.3 通讯协议数据结构 (见图4) ......................................................... 4

6.3.1 通讯包结构组成（见表2） ........................................................ 4

6.3.2 数据段结构组成（见表3） ........................................................ 5

6.3.3 数据区 .......................................................................... 5

6.4 通讯流程 ......................................................................... 7

6.4.1 请求命令（四步或者三步）（见图5） .............................................. 7

6.4.2 上传命令（一步）（见图6） ...................................................... 7

6.4.3 通知命令（两步）（见图7） ...................................................... 7

6.5 代码定义 ......................................................................... 8

附录A （资料性附录） 循环冗余校验（CRC）算法 ...................................... 11

附录B （规范性附录） 常用部分污染物编码表 .......................................... 12

附录C （规范性附录） 数据传输参数编码表（可扩展） .................................. 15

图1 数据收集子系统构成方式一 ........................................................ 2

图2 数据收集子系统构成方式二 ........................................................ 2

图3 协议结构 ........................................................................ 3

图4 通讯协议数据结构 ................................................................ 4

图5 通讯流程一：请求命令 ............................................................ 7

图6 通讯流程二：上传命令 ............................................................ 7

图7 通讯流程三：通知命令 ............................................................ 8

表1 缺省超时定义表 .................................................................. 4

表2 通讯包结构组成 .................................................................. 4

表3 数据段结构组成 .................................................................. 5

表4 字段对照表 ...................................................................... 6

表5 系统编码表（可扩充） ............................................................ 8

表6 执行结果定义表（可扩充） ........................................................ 8

表7 请求返回表（可扩充） ............................................................ 9

表8 命令列表（可扩充） .............................................................. 9

前 言

为了有效地指导污染源自动监控系统的建设，规范数据传输，提高各种环境监测仪器、传输网络和有关部门应用软件系统之间的互操作能力，特制定本规范。本规范规定了系统中上位机和现场机之间数据通讯、控制和报警等信息的传输协议。本规范的附录A、B、C、D是规范的附录。 本规范由上海市环境保护局提出并归口。

本规范由上海市环境监测中心负责起草。

本规范由上海市环境保护局负责解释。

本规范为首次发布，自2006年11月22日起试行。

当本规范与国家新颁布的相关标准有冲突时，以国家颁布的标准为准。

III

上海市水污染源在线监测系统通信技术规范（试行）

1 范围

本规范适用于上海市污染源自动监控系统数据收集子系统和信息综合子系统之间的数据交换传输。本规范规定了数据传输的过程及系统对参数命令、交互命令、数据命令和控制命令的数据格式和代码定义，本规范不限制系统扩展其他的信息内容，在扩展内容时不得与本协议中所使用或保留的控制命令相冲突。

根据通信技术的发展，本规范将适时修订。

2 引用标准

以下标准和规范所含条文，在本规范中被引用即构成本规范的条文，与本规范同效。

RFC 826 ARP, RFC 791 IP, RFC 792 ICMP, RFC 768 UDP, RFC 793 TCP, RFC 1321 MD5, RFC 1497 BOOTP Extension, RFC1661 PPP, RFC 1700 Assigned Numbers, RFC 2131 DHCP, RFC 2637 PPTP 等 IEEE 802.x 相关标准YD/T 1093-2000 900/1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网通用分组无线业务（GPRS）。

隧道协议技术规范YD/T 1323-2004 接入网技术要求——非对称数字用户环路（ADSL） YD/T 1334-2004 800MHz CDMA 数字蜂窝移动通信网无线智能网（WIN）阶段2：智能外设（IP）设备技术要求EIA RS-232C 数据终端设备与使用串行二进制数据进行交换的数据通信设备之间的接口GB/T16706-1996 环境污染源类别代码。

3 定义

3.1

污染源自动监控系统

由对污染源主要污染物排放实施监控的数据收集子系统和信息综合子系统组成。

3.2

信息综合子系统

安装在各级有关部门，有权限对现场机发出查询和控制等本规范规定指令的数据接收和数据处理系统，包括计算机信息终端设备、监控中心系统等。本规范简称上位机。

3.3

数据收集子系统

安装在污染源排放口现场，是污染治理设施的组成部分，用于监控污染源排污状况及完成与上位机的数据通讯传输的单台或多台设备及设施，包括污染物排放监控（监测）仪器、流量（速）计、污染治理设施运行记录仪和数据采集传输仪等自动监控仪器。本规范简称现场机。

3.4

数据采集传输仪

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通讯传输功能的单片机、工控机、嵌入式计算机或可编程控制器等。

4 系统结构

污染源自动监控系统从底层逐级向上可分为现场机、传输网络和上位机三个层次，见图1。上位机通过传输网络和现场机相互作用，交换数据、应答指令。

数据收集子系统有两种构成方式：

1）一台（套）现场机集自动监控（监测）、存储和通讯传输功能为一体，可直接通过传输网络与

1

上位机

传输网络

现场机

图1 数据收集子系统构成方式一

2）现场有一套或多套监控仪器、仪表，监控仪器、仪表具有模拟或数字输出接口，挂接于独立的数据采集传输仪，上位机通过数据采集传输仪实现数据交换和收发指令，见图2。本规范不规定数据采集传输仪与监控仪器仪表的通讯方式，推荐采用modbus 标准。

图2 数据收集子系统构成方式二

5 协议层次

现场机对上位机通讯接口应满足选定的传输网络的要求，本规范不作限制。

本规范规定的数据传输通讯协议对应于ISO/OSI 定义的7 层协议的应用层，在基于不同传输网络的现场机和上位机之间提供交互通讯。

协议结构如下图3所示：

2

上位机 现场机

图3 协议结构

基础传输层依据不同的传输网络可有两类实现方式：

1）基于TCP/IP 的，此方式的使用建立在TCP/IP 基础之上，其基础传输层就是Internet 的TCP/IP（请求方是客户端－Client，应答方是服务端－Server）。如：

 通用无线分组业务（Gerneral Packer Radio Service 缩写GPRS）

 非对称数字用户环路（Asymmetrical Digital Subscriber Loop 缩写ADSL）

 码分多址(Code Division Multiple Access 缩写 CDMA)等

2）非TCP/IP 的，此类方式的使用建立在点对点的通讯链路上，其基础传输层就是简单的点对点通讯链路。如：

 公共电话交换网（Public switched telephone network 缩写PSTN）

 短消息数据通讯等

应用层依赖于所选用的传输网络，在选定的传输网络上进行应用层的数据通讯，在基础传输层已经建立的基础上，整个应用层的协议和具体的传输网络无关。本规范体现通讯介质无关性。

6 通讯协议

6.1 应答模式

完整的命令由请求方发起，响应方应答组成,具体步骤如下:

1) 请求方发送请求命令给响应方，

2) 响应方接到请求命令后应答，请求方收到应答后认为连接建立，

3) 响应方执行请求的操作，

4) 响应方通知请求方请求执行完毕，没有应答按超时处理，

5) 命令完成。

6.2 超时重发机制

6.2.1 请求回应的超时

 在一个请求命令发出后在规定的时间内未收到回应，认为超时。

 超时后重发，重发规定次数后仍未收到回应认为通讯不可用，通讯结束。

 超时时间根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。

 超时重发次数根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。

6.2.2 执行超时

3

请求方在收到请求回应（或一个分包）后规定时间内未收到返回数据或命令执行结果，认为超时，命令执行失败，结束。缺省超时定义表（可扩充）见表1：

6.3 通讯协议数据结构

通讯协议数据结构见图4。

所有的通讯包都是由ACSII 码字符组成(CRC 校验码除外)。

图4 通讯协议数据结构

6.3.1 通讯包结构组成

通讯包结构组成见表2。

表2 通讯包结构组成

4

6.3.2 数据段结构组成

数据段结构组成见表3。

6.3.3 数据区

6.3.3.1 结构定义

字段与其值用“=”连接；在数据区中，同一项目的不同分类值间用“,”来分隔，不同项目之间用“;”来分隔。

6.3.3.2 字段定义

6.3.3.2.1 字段名

字段名要区分大小写，单词的首个字符为大写，其他部分为小写。

6.3.3.2.2 数据类型

 C4：表示最多4 位的字符型字串，不足4 位按实际位数。

 N5： 表示最多5 位的数字型字串，不足5 位按实际位数。

 N14.2： 用可变长字符串形式表达的数字型，表示14 位整数和2 位小数，带小数点，带符号，最大长度为18 。

 YYYY：日期年，如2005 表示2005 年MM：日期月，如09 表示9 月DD：日期日，如 23 表示 23 日HH：时间小时MM：时间分钟

 SS：时间秒ZZZ：时间毫秒

5

6.3.3.2.3 字段对照表

字段对照表见表4。

表4 字段对照表

*6

* 其中：xxx：代表某个污染物编号，见附录B。SB1：设备编号

6.4 通讯流程 6.4.1 请求命令

请求命令分四步或者三步，见图5。

图5 通讯流程一：请求命令

6.4.2 上传命令（一步） 上传命令见图6。

图6 通讯流程二：上传命令

6.4.3 通知命令（两步）

通知命令见图7。

7

图7 通讯流程三：通知命令

6.5 代码定义 本协议使用的代码定义见下表5、表6、表7、表8。

表5 系统编码表（可扩充）

注：本表采用标准GB/T16706-1996（见《环境信息标准化手册》第一卷第236 页）

8

表7 请求返回表（可扩充）

9

10

（资料性附录）

循环冗余校验（CRC）算法

CRC 校验（Cyclic Redundancy Check ）是一种数据传输错误检查方法，CRC 码两个字节，包含一16 位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC 域中的值比较，如果两值不同，则有误。

CRC 是先调入一值是全“1”的16 位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8 位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit 数据对CRC 有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。

CRC 校验字节的生成步骤如下：

1. 装一个16 位寄存器，所有数位均为1。

2. 取被校验串的一个字节与16 位寄存器的高位字节进行“异或”运算。运算结果放入这个16

位寄存器。

3. 把这个16 寄存器向右移一位。

4. 若向右（标记位）移出的数位是1，则生成多项式1010 0000 0000 0001 和这个寄存器进行

“异或”运算；若向右移出的数位是0，则返回③。 5. 重复3和4，直至移出8 位。 6. 取被校验串的下一个字节 7. 重复步骤3～6，直至被校验串的所有字节均与16 位寄存器进行“异或”运算，并移位8 次。 8. 这个16 位寄存器的内容即2 字节CRC 错误校验码。

校验码按照先高字节后低字节的顺序存放。

11

（规范性附录） 常用部分污染物编码表

（引自《中国环境标准化手册》第三卷）

12

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14

附 录 C （规范性附录）

数据传输参数编码表（可扩展）

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