1 总 则
1.0.1 为提高水资源管理的效率和满足精细化的要求，规范水资源监控管理系统的设计、建设、管理，以适应水利信息化建设与管理的需要，建立统一的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，制定本规约。
1.0.2 本规约适用于各级各类水资源监控管理系统(包括取水在线监测系统、取水许可管理系统、水资源管理系统)中的信息采集与传输，适用于从城市集中供水水源、取用水户、入河排污口、行政边界控制断面等水资源监控点以及移动监测设备与水资源监控中心站之间的数据传输。
1.0.3 本规约规定的各种信息传输设备在不同体系结构下的数据传输方式、格式和协议，适用于各类水资源数据采集传感器对采集传输和监控终端设备，传输和监控终端设备对各类中心站之间的通信。
1.0.4 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明发布年号的引用标准，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是未注明发布年号的引用标准，其最新版本适用于本标准。
《中华人民共和国行政区划代码》 (GB/T 2260-2002)
《远动设备及系统 第五部分 传输规约》 (GB/T 18657-2002)
《水文仪器信号与接口》 (GB/T 19705-2005)
《水文基本术语》 (GB/T 50095)
《水质词汇 第一部分和第二部分》 (GB6816)
《水文自动测报系统技术规范》 (SL 61-2003)
《水环境监测规范》 (SL 219)
《地下水监测规范》 (SL 183-2005)
《水资源监控管理数据库表结构及标识符标准》 (SL XXX-XXX)
《实时雨水情数据库表结构与标识标准》 (SL 323-2005)
《基础水文数据库表结构及标识符标准》 (SL 324-2005)
《水质数据库表结构及标识符标准》 (SL 325-2005)
《水利工程基础信息代码编制规定》 (SL 213)
《水利信息网命名及IP地址分配规定》 (SL 307-2004)
《地下水环境监测技术规范》 (HJ/T 164-2004)
《地表水和污水监测技术规范》 (HJ/T 91-2002)
1.0.5 数据采集和传输除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语、符号和代号
2.1 术语
2.1.1 终端地址 terminal address
系统中终端设备的地址编码。
2.1.2 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。
2.1.3 报文 Report text
系统中交换与传输的完整数据信息。
2.1.4 启动站 operate station
一次报文传输过程，主动发出报文的站。
2.1.5 从动站 driven station
一次报文传输过程，接收报文并作出响应的站。
2.1.6 随时在线 always online
通信设备时刻处在可以接收或发送的状态。
2.1.7 剩余水量 surplus water
新输入系统终端和终端内已有的用于水量计量的计划水量之和。
2.1.8 在线保持 online conservation
在使用GPRS、CDMA/1X时，以一定时间间隔定时发送数据包，使优先级别不被降低，保持长时间在线。
2.1.9 综合参数 comprehensive parameter
水位、流量(水量)，水压和水质等参数的总称。
2.1.10 总水量(累积水量) Water quantity
某一时段内，流过明渠或管道测流断面的水量，以水的体积计量。
2.2 符号和代号
下列符合和代号(含缩写字母)适用于本规约：
——A： 终端、中继地址；
——AFN： 应用层功能码；
——AUX： 附加信息；
——BCD：二～十进制编码；
——BIN： 二进制编码；
——C： 控制；
——CS： 帧校验码；
——DIR： 传输方向位；
——ERC： 事件记录代码；
——L： 用户数据长度；
——P： 校验位；
——DIV： 拆分标志位；
——DIVS：拆分计数；
——PW： 密码；
——Tp： 时间标签；
——SMS：移动通信中的短消息业务；
——GPRS：基于GSM的通用分组天线业；
——CDMA： 基于码分多址的蜂窝数字移动通信系统；
——CRC： 循环冗余码校验；
——ADSL： 非对称数字用户线环路；
——PSTN：公用电话交换网；
——IP地址：“互联网协议(Internet Protocol)”规定的计算机在网络上的标识；
——VPN：虚拟专用网，是对局域网的扩展；
——SDI-12： 欧美国家监测传感器串行数据通讯接口协议。在该协议支持下可实现一对多点总线远距离连接和传送；
——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。
3 数据报文传输规约
3.1 帧结构
3.1.1 参考GB/T18657.3—2002规定的增强性三层参考模型，结合水资源监控管理系统数据传输的特点，制定实用的帧结构。
3.1.2 字节格式
——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。
3.1.3 帧格式
1 帧格式定义
——本规约采用异步式传输帧格式，定义如下：
2 传输规则
1)线路空闲状态为二进制1；
2)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；
3)帧校验位(CS)是用户数据区的CRC校验；
4)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；
5)每个字符应校验起动位、停止位、偶校验位；
6)每帧：
——帧固定报文头中的开头和结束所规定的字符；
——1个字节长度L；
——接收的字符数最少帧长度L+5；
——帧校验；
——结束字符；
——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。
3.1.4 链路层
1 长度L
1) 长度L包括规约中控制域、地址域和用户数据区的总长度，由1字节组成：
D7.D6.D5.D4.D3.D2.D1.D0.
2) 用户数据长度L：由D0~D7组成，采用BIN编码，是控制域、地址域、用户数据域(应用层)的字节总数。当L=0时，数据为图片数据流。
——采用无线数传信道，长度L不大于255(SMS的L不大于140，GPRS和CDMA的L不大于255，卫星通信的L不大于98)；
——采用网络或有线传输，长度L不大于255。
2 控制域C
1)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，定义如下：
D7.D6.D5~ D4.D3~D0
传输方向位DIR.拆分标志位DIV.帧计数位FCB.功能码
2) 传输方向位DIR
——DIR=0：表示此帧报文是由主站发出的下行报文；
——DIR=1：表示此帧报文是由终端发出的上行报文；
——在每帧报文的通信过程中是不变的。
3) 拆分标志位DIV
——DIV =1：表示此报文已被拆分为若干帧，接收后需要拼接。此时控制域C后增加一个字节，为拆分帧记数DIVS，采用BIN倒计数(255-1)，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；
——DIV =0：表示此帧报文为单帧。
4) 帧计数位FCB
——FCB表示每个站连续的发送/确认或者请求/响应服务的变化位。FCB位用来防止信息传输的丢失和重复；
——启动站向同一从动站传输新的发送/确认或请求/响应传输服务时，启动站将设置FCB值，若超时未收到从动站的报文，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/响应服务，直到FCB值为0，表示本次传输服务失败；
——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。
5) 功能码定义
——传输方向位DIR =0
功能码.帧类型.服务功能
0. 无.备用
1.发送∕确认.命令
2.发送∕无回答.用户数据
3.查询∕响应帧.链路测试
4.查询∕响应帧.被测参数
5.查询∕响应帧.被测状态
6.查询∕响应帧.水位参数
7.查询∕响应帧.流量参数
8.查询∕响应帧.水压参数
9.查询∕响应帧.水质参数
10.查询∕响应帧.综合参数
11-15. 无.备用
——传输方向位DIR =1
功能码.帧类型。服务功能
0. 无。备用
1.确认.认可
2.响应帧.否认：无所召唤的数据
3.响应帧.链路状态
4.响应帧.相应参数
5.定时自报帧.水位参数
6.定时自报帧.流量参数
7.定时自报帧.水压参数
8.定时自报帧.水质参数
9.定时自报帧.综合参数
10.随机自报帧.报警或状态参数
11-15. 无。备用
3 地址域A
1)地址域由行政区划码A1、终端地址A2组成，格式如下：
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
2)行政区划码A1
——行政区划码按GB2260-2002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。
3) 终端、中继地址A2
——控制编码A3为010B时，D0-D20为终端地址；控制编码A3为101B时，D0-D20为中继地址。
——终端、中继地址A2选址范围为000001H~1FFFFEH。1FFFFFH为广播地址，000000H为无效地址。
4 帧校验CS
——帧校验是控制域、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。
3.1.5 应用层
1 应用层格式
——应用层(链路用户数据)格式定义如下：
2 应用层功能码AFN
——应用层功能码AFN由一字节组成，采用HEX编码表示，具体定义如下：
应用功能码应用功能定义发出端响应端
00H备用
01H确认/否认遥测终端，中继站中心站
02H链路接口检测中心站遥测终端，中继站
03H~0FH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
13H设置遥测终端的数据自报种类及时间间隔中心站遥测终端
14H设置遥测终端需查询的实时数据种类中心站遥测终端
15H设置遥测终端本次充值量中心站遥测终端
16H设置遥测终端剩余水量报警值中心站遥测终端
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设置遥测终端水压上、下限中心站遥测终端
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
1BH设置终端站流量的表底(初始)值中心站遥测终端
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
1E H设置中继站工作机自动切换，自报状态中心站中继站
1F H ~2FH备用
30H置遥测终端IC卡功能有效中心站遥测终端
31H取消遥测终端IC卡功能中心站遥测终端
32H定值控制投入中心站遥测终端
33H定值控制退出中心站遥测终端
34H定值量设定中心站遥测终端
35H~4FH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
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
55H查询遥测终端最近成功充值量和现有剩余水量中心站遥测终端
56H查询遥测终端剩余水量和报警值中心站遥测终端
57H查询遥测终端水位基值、水位上下限中心站遥测终端
58H查询遥测终端水压上、下限中心站遥测终端
59H查询遥测终端水质参数种类、上限值中心站遥测终端
5AH查询遥测终端下限值水质参数种类、下限值中心站遥测终端
5BH查询遥测终端的实时值中心站遥测终端
5CH查询遥测终端历史日记录中心站遥测终端
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查询水泵电机实时工作数据中心站遥测终端
60H查询遥测终端转发中继引导码长中心站遥测终端
61H查询遥测终端图像记录中心站遥测终端
62H查询中继站转发终端地址中心站中继站
63H查询中继站工作机状态和切换记录中心站中继站
64H~7FH备用
80H定时自报实时数据遥测终端，中继站中心站
81H随机自报报警数据遥测终端，中继站中心站
82H人工置数遥测终端中心站
83H-8FH备用
90H复位遥测终端参数和状态中心站遥测终端
91H清空遥测终端历史数据单元中心站遥测终端
92H遥控启动水泵或阀门/闸门中心站遥测终端
93H遥控关闭水泵或阀门/闸门中心站遥测终端
94H遥控终端或中继站通信机切换中心站遥测终端、中继站
95H遥控中继站工作机切换中心站中继站
96H~FFH备用
3报文传输示意图
A站到B站 B站到A站
4 附加信息域AUX
1) 密码PW
——密码PW用于重要下行报文中，由2字节组成，PW是由主站将密钥按系统约定的密码算法产生，并在主站发送的报文中下发给终端，由终端进行校验，通过则响应主站命令，反之否认；
——密码长度由两个字节组成：第一个字节前半个字节为密钥算法，采用BCD编码，取值范围0—9；第一个字节后半字节和第二个字节共12位为密钥，采用BCD编码，取值范围0—999。终端根据密钥及密钥算法，计算出密码，然后与终端持有的密码进行比对验证，密码相匹配，则命令有效，否则命令无效；
——终端的密码及密钥算法不公开。
|
Byte2 |
Byte1 | ||||||||||||||
|
D15 |
D14 |
D13 |
D12 |
D11 |
D10 |
D9 |
D8 |
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
密钥算法(BCD编码) |
密钥（BCD编码） | ||||||||||||||
2)时间标签Tp
——时间标签用于交换网络通道中，对采用同时建立多个通信服务的传输服务，进行辅助判决接收报文的时序和时效性。
——时间标签Tp由5字节组成，数据格式如下：
|
数据名称 |
数据格式 |
单位 |
字节数 |
|
启动帧发送时标 |
数据格式见下表 |
秒分时日 |
4 |
|
允许发送传输延时时间 |
BIN |
min |
1 |
——时标的数据格式：
|
数据名称 |
数据格式 | |||||||
|
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 | |
|
秒 |
BCD码十位 |
BCD码个位 | ||||||
|
分 |
BCD码十位 |
BCD码个位 | ||||||
|
时 |
BCD码十位 |
BCD码个位 | ||||||
|
日 |
BCD码十位 |
BCD码个位 | ||||||
——时间标签Tp由启动站产生，并通过报文传送给从动站，从动站据此判决收到的报文的时序和时效性，如判别有效，从动站发送响应帧；
——启动帧发送时标：记录启动帧发送的时间；
——允许发送传输延时时间：指启动帧从开始发送至从动站接收到报文之间启动站所允许的传输延时时间。
——从动站的时效性判断规则：
如从动站的当前时间与Tp中的启动帧发送时标之间的时间差大于Tp中的允许传输延时时间，从动站则舍弃该报文；
如时间差不大于Tp中的允许传输延时时间，则做出响应；
ƒ.如Tp中的允许传输延时时间为“0”，则从动站不进行上述和‚两项的判断。在自报参数时，Tp是该参数变化发生时间。
3.2 链路传输
3.2.1 传输服务类别
|
类别 |
功能 |
用途 |
|
S1 |
发送∕无回答 |
启动站发送传输，从动站不回答。 |
|
S2 |
发送∕确认 |
启动站发送报文，从动站回答确认或否认报文。 |
|
S3 |
查询∕响应 |
启动站发出查询命令，从动站作确认、否认或数据响应。 |
3.2.2 非平衡传输过程
——半双工通道应采用非平衡传输规则。在前一次通信服务结束后，才能开始新一次发送帧传输。
3.2.3 平衡传输过程
——全双工通道通道可采用平衡传输规则。允许建立一个或多个通信服务。同时建立多个通信服务时，由启动站进行数据流控制。
3.2.4 发送/无回答服务
——启动站发出报文后，由于信道或设备等原因，没有得到相应的回答。非平衡传输过程在前一次通信服务的传输过程结束后，并且考虑信道网络延时、中间环节延时、终端响应时间等因素，才开始新一次发送传输。
3.2.5 发送/确认服务
——启动站发出报文后，从动站正确收到报文，并能执行报文的命令，发送确认报文或否认报文。
3.2.6 查询/响应服务
——启动站发出报文后，从动站正确收到查询数据报文，如所查询的数据有效，则发送响应帧；如所查询的数据无效，则发送否认帧。
——FCB值可防止报文丢失和报文重复传送，最大重发次数设定为3次。
3.2.7 通信出错处理
——启动站在规定时间内没有正确收到响应报文，作为超时出错处理。超时时间应考虑信道网络延时、中间环节延时、终端响应时间等因素。在发送下一帧之前，需等待一个超时时间；
——从动站若检出帧差错则不作回答。
3.3 物理层规约
3.3.1 传输接口
——接口的登录链接和在线保持检测采用链路测试服务，测试周期可设定。登录和在线保持检测见4.2。
3.3.2 串行通信传输接口
——帧的基本单元为字节，字节传输按异步方式进行，包含8个数据位、1个起始位“0”、1个偶校验位P和1个停止位“1”，定义如下：
|
0 |
D0 |
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
D7 |
P |
1 |
|
起始位 |
8个数据位 |
偶校验位 |
停止位 | |||||||
3.3.3 查询/应答工作方式
——遥测终端站或中继站响应主站查询指令发送相应数据的工作体制；
——主站发出指令主要用于查询参数数据，查询状态，检查参数，设置参数，控制设备，终端应按照指令，应答所查询的数据或状态，设置和检查参数，执行控制设备并返回执行结果；
——主站查询的方式有定时查询，顺序查询和随机查询。
3.3.4 自报工作方式
——被测参数值发生一定变化或定时等事件触发，遥测终端或中继站主动发送数据的工作体制；
——自报的一般有定时间隔自报，发生需要上报的告警自报，规定的特定条件自报，被控参数变化自报等。这些自报的发生一般属于随机和规定时间的主动上报。