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ICS?????? 点击此处添加中国标准文献分类号 ????? SL 中华人民共和国水利行业标准 SL/T XXXXX―XXXX ????? 水文监测数据通信规约 Hydrologic monitoring system data transmission protocols 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 ????? XXXX - XX - XX发布 XXXX - XX - XX实施 中华人民共和国水利部???发布 目??次 前言 II

1 范围

1 2 规范性引用文件

1 3 术语、符号和代号

1 3.

1 术语

1 3.2 符号和代号

1 4 总则

3 5 数据采集通信规约

4 5.1 一般规定

4 5.2 智能传感器通信协议

4 6 报文传输规约

6 6.1 一般规定

6 6.2 报文帧结构框架

6 6.3 链路传输规约

9 6.4 ASCⅡ字符编码传输报文帧结构

12 6.5 HEX/BCD编码传输报文帧结构

14 6.6 报文正文结构

16 附录A(规范性附录) 遥测站分类码

39 附录B(规范性附录) 功能码定义

40 附录C(规范性附录) 遥测信息编码要素及标识符汇总表

41 附录D(规范性附录) 遥测站参数配置表定义

46 附录E(规范性附录) 水文信息报文编码格式

53 附录F(资料性附录) 蒲福氏风力等级表

68 附录G(资料性附录) 人工置数编码要素及标识符

69 附录H(资料性附录) 条文说明

75 前??言 本标准是依据GB/T 1.1―2009《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写》的规则起草. 本标准由水利部水文局提出. 本规范由水利部水文局归口并负责解释. 本规范起草单位:水利部水利信息中心、长江水利委员会水文局、淮河水利委员会水文局、北京大学、浙江省水文局、水利部南京水利水文自动化研究所、水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心 本规范主要起草人:蔡阳、倪伟新、吴恒清、高繁民、林灿尧、陆云扬、陈智、何青、牛睿平、陈卫、丁强、祝明、孙春鹏、陈祖华、徐海峰、张建刚、王志毅 本标准出版发行单位: 本标准技术审查人: 本标准体例格式审查人: 水文监测数据通信规约 范围 本标准规定了水文监测系统中智能传感器与遥测终端的接口及数据通信协议、测站与中心站之间的数据通信协议. 本标准适用于江河、湖泊、水库、近海、水电站、灌区及输水工程等各类水文监测系统和水资源监测(控)系统,亦适用于其他水利监测系统. 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,仅所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/T 2260―2007 中华人民共和国行政区划代码 GB/T 19677―2005 水文仪器术语及符号 GB/T 19705―2005 水文仪器信号与接口 GB/T

50095 水文基本术语和符号标准 SL

26 水利水电基本术语标准 SL

61 水文自动测报系统技术规范 SL 330―2011 水情信息编码 SL

502 水文测站代码编制导则 术语、符号和代号 术语 GB/T

50095、SL 26界定的以及下列术语和定义适用于本标准. 水文监测系统 hydrologic monitoring system 是指用于对各类水文要素实施采集、传输、处理的设施以及软硬件设备的总称. 智能传感器 intelligent sensor 特指配备串行接口并具有数据处理与通信功能的传感器. 水位基值 water level reference value 是指水文监测系统中用于水位监测的假定基面,它的取值是低于历史最低水位或河床最低点的高程值.对于水文测站,该值可采用测站基面. 相对水位 relative water level 是指水位真值与水位基值的差值. 水位修正基值correction reference value of water level 是指相对水位与传感器采集水位值之间的差值. 注:它与水位真值之间的关系是:水位修正基值=水位真值-水位基值-传感器采集水位值. 累计降水量 accumulative total rainfall 是指从某个时间起点开始(一般为1月1日的日起始时间)至统计结束时间(一般为报文编制相对应的观测时间)的降水量总值. 日降水量 daily total rainfall 是指24小时降水量总值. 注:统计时间起点一般为前一天日起始时间,截止时间为今日日起始时间.其观测时间用截止时间. 当前降水量current total rainfall 是指最近日起始时间开始统计至当前时刻的降水总量. 当前蒸发量current total evaporation 是指最近日起始时间开始统计至当前时刻的蒸发总量. 时间步长measuring time interval 表示等时段水文(水资源)要素数据观测时间的间隔. 符号和代号 GB/T 19677―

2005、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标准. 符号、代号和缩略语 序号 符号、代号和缩略语 内容

1 3G 第三代移动通信技术,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术

2 ADSL 非对称数字用户线环路

3 ASCⅡ 是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.

4 BCD 二~十进制编码

5 BSC 由IBM公司提出,是面向字符支持半双工通信的同步通信规程

6 CDMA-1X 基于码分多址的蜂窝数字移动通信系统网络分组交换技术

7 CRC 循环冗余码校验

8 GSM-GPRS 基于全球移动通信系统的通用无线分组交换技术

9 DDN 是利用数字信道传输数据信号的数据传输网

10 GSM-SMS/CDMA-SMS 指移动通信中的短消息业务

11 HEX 十六进制编码

12 IC 集成电路

13 IP 互联网协议,也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议

14 JPG 全名JPEG,是24位的图像文件格式,是面向连续色调静止图像的一种压缩标准

15 MODBUS-RTU 是应用于电子控制器上的一种通用协议和工业标准,通过它可以将不同厂商生产的控制设备连成网络进行集中监控

16 PSTN 公用电话交换网

17 RS-232C 数字终端设备和数据电路终端设备间使用串行二进制数据交换的接口标准

18 RS-422 EIA-422和RS-422是同义词,RS-422标准全称是 平衡电压数字接口电路的电气特性 ,它定义了接口电路的特性

19 RS-485 平衡数字多点系统用发生器和接收机的电特性接口标准

20 SDH 是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络

21 SDI-12 基于微处理器的智能化监测传感器串行单一通道数据通信接口协议.在该协议支持下可实现一对多点总线远距离连接和传送.

22 VSAT 甚小口径卫星终端站,也称为卫星小数据站(小站) 总则 各级各类水文监测系统的设计与建设以及相关设备的生产制造应符合本标准的规定. 数据采集通信规约是针对水文监测系统中智能传感器与遥测终端设备之间的接口及数据通信协议的规定;

报文传输规约是针对遥测站与中心站之间的数据传输通信协议的规定. 本标准未能详尽的其他水利数据采集、传输规约可在本标准规定的框架下扩充. 水文监测系统涉及的仪器设备产品制造除应符合本标准规定外,还应符合相应国家标准、行业标准的要求. 数据采集通信规约 一般规定 智能传感器宜采用RS-485/

422、RS-232C、SDI-12等通用接口标准;

通信协议宜采用Modbus-RTU协议和SDI-12通信协议. 其他接口类水文仪器参照GB/T 19705-2005. 智能传感器通信协议 智能传感器Modbus-RTU通信协议 通信速率和字节帧结构 通信波特率宜采用1 200bps,2 400bps ,4

800 bps ,9 600bps ,19 200bps;

字节帧结构为1个起始位

0 ,8个数据位,1位停止位

1 ,无奇偶校验位;

低位在前,高位在后. 数据帧基本格式 数据帧基本格式见表2.传输顺序为低位字节在前,高位字节在后. 数据帧基本格式 地址 功能代码 数据 校验 1字节 1字节 不定长 2字节 地址 地址域在帧的开始部分,由一个字节组成,范围为0~255. 功能代码 Modbus-RTU通信协议功能代码分为三类:公共功能码,用户定义功能码和保留功能码,分配表见表3. Modbus-RTU通信协议功能码分配表 代码区域 代码类别 1~64 公共功能码 65~72 用户定义功能码 73~119 非法功能码 120~127 留作内部使用 128~255 用于异常应答 常用公共功能代码见表4. 常用公共功能代码 序号 功能码 说明

1 01H 读取线圈状态

2 02H 读取输入状态

3 03H 读取保持寄存器

4 04H 读取输入寄存器

5 05H 写单个线圈

6 06H 写单个寄存器

7 07H 读取异常状态

8 08H 回送诊断校验

9 0BH 读取事件计数

10 0FH 写多个线圈

11 10H 写多个寄存器

12 11H 报告从机标识

13 13H 重置通信链路 数据 数据包含了智能传感器执行特定功能所需要的数据或者智能传感器响应查询时采集到的数据.数据类型可以是整型数、定点数、十进制浮点数.常用水文要素在协议中所用寄存器地址及数据长度应符合表5的规定. 常用水文要素所用寄存器地址及数据长度 水文参量传感器 寄存器地址 数据字节数 数据结构 说明 智能降雨量传感器 0000H

4 十六进制整型数 数据为累计量,量纲为0.1毫米 智能水位传感器 0002H

4 十六进制整型数 单位为毫米 其他传感器 0004H 自定义 校验 校验使用16位循环冗余码(CRC16),校验码前所有字节参与校验计算,生成多项式为:X16+X15+X2+1. 查询数据 标准通信方式采用遥测终端设备(主机)发出查询数据帧,传感器返回响应数据帧或错误指示帧.通常采用公共功能代码03H读寄存器数据.查询数据帧结构见表6,响应数据帧结构见表7,错误指示帧结构见表8. 查询数据帧结构 序号 名称 字节数 说明

1 传感器地址

1 0~FFH

2 功能代码

1 03H

3 起始地址

2 0~FFFFH

4 寄存器数量

2 01~7D0H

5 校验

2 CRC16,低位字节在前 响应数据帧结构 序号 名称 字节数 说明

1 传感器地址

1 0~FFH

2 功能代码

1 03H

3 数据长度

1 2*N

4 寄存器值 2*N N为寄存器的数量

5 校验

2 CRC16,低位字节在前 错误指示帧 序号 名称 字节数 说明

1 传感器地址

1 0~FFH

2 功能代码(差错)

1 83H

3 异常码

1 01或02 或03 或04

4 校验

2 CRC16,低位字节在前 智能传感器SDI-12通信协议 智能传感器采用SDI-12通用接口标准时,应采用SDI-12串行数据接口通信协议,遵照SDI-12标准V1.3版本的相关规定执行.智能传感器采用RS-

485、RS-232C等通用接口标准时,也可参照SDI-12串行数据接口通信协议执行. 报文传输规约 一般规定 本规约在一种报文帧结构框架内,规定了ASCⅡ字符编码和HEX/BCD编码的两种报文编码结构;

其通信协议基于面向字符异步通信方式. 在水文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,选择ASCⅡ字符编码或HEX/BCD编码帧结构,从本规约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. 遥测站分类码编码规定见附录A,功能码定义见附录B,编码要素及标识符规定见附录C,遥测站参数配置标识符见附录D.对于未做规定的遥测站分类码、功能码、编码要素及标识符、遥测站参数配置标识符,可在预留的自定义区间内加以扩展定义.在ASCⅡ字符编码或HEX/BCD编码帧结构中,功能码、编码要素及标识符、遥测站参数配置应采用相应的编码方式. 不同信道传输波特率的选择应满足SL 61的相关规定. 报文帧结构框架 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9. 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 报文帧控制字符定义 报文帧控制字符定义见表10.ASCⅡ字符编码的帧起始采用SOH(01H),HEX/BCD编码的帧起始采用7E7EH,其他控制字符在两种编码结构中的定义相同. 控制字符定义 控制字符代码 对应编码 功能 使用说明 SOH 01H 帧起始 ASCⅡ字符编码报文帧起始 7E7EH HEX/BCD编码报文帧起始 STX 02H 传输正文起始 SYN 16H 多包传输正文起始 多包发送,一次确认的传输模式中使用 ETX 03H 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 ETB 17H 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 05H 询问 作为下行查询及控制命令帧的报文结束符. EOT 04H 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. ACK 06H 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 15H 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 1BH 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. 报文帧结构 帧结构框架规定 水文监测数据传输的通信协议应采用表11规定的上行报文帧结构框架,表12规定的下行报文帧结构框架.不管传输的字符采用何种编码,均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. 上行报文帧结构框架 序号 名称 编码说明

1 报头 帧起始符 01H/7E7EH.

2 中心站地址 范围为1~255 表11 上行报文帧结构框架(续) 序号 名称 编码说明

3 报头 遥测站地址

4 密码

5 功能码

6 报文上下行标识及长度

7 报文起始符 STX/SYN.

8 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 报文结束符 ETB/ETX.

11 校验 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. 下行报文帧结构框架 序号 名称 说明

1 报头 帧起始符 01H/7E7EH.

2 遥测站地址

3 中心站地址 范围为1~255

4 密码

5 功能码

6 报文上下行标识及长度

7 报文起始符 STX/SYN.

8 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 报文结束符 ENQ/ACK/NAK/EOT/ESC.

11 校验 见表11说明. 遥测站地址编码 遥测站地址编码由5字........