浙江环境自动监测监控.docx
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浙江环境自动监测监控
附件2
浙江省污染源自动监测监控
系统数据传输规约
(征求意见稿)
版本号:
V3.0
(本规约自年月日始实施)
浙江省环境保护厅
二○一八年月
浙江省污染源自动监测监控系统数据传输规约V3.0
为规范并完善全省污染源自动监测监控系统的数据传输,保证各种环境监控监测仪器设备、传输网络和环保部门应用软件系统之间的连通,制定本规约。
本规约以《污染物在线监控(监测)系统数据传输标准》(HJ212-2017)为基础,结合本省实际进行了完善补充,自颁布之日起生效,原《浙江省环境自动监测监控系统数据传输规约v2.0》废止。
一、适用范围
全省污染源自动监测监控设备和监控中心之间的数据交换传输,在HJ212中有规定的,按规定执行,HJ212中未规定或仅规定简单框架未明确内容的,适用于本规约。
本规约规定了适用范围内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;不限制系统扩展其他的信息内容,在扩展内容时不得与本规约中所使用或保留的控制命令相冲突。
根据通信技术的发展,本规约将适时修订。
二、规范性引用文件
以下规约和规范所含条文,在本规约中被引用即构成本规约的条文,与本规约同效。
1.HJ212-2017污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准;
2.GB/T16706-1996环境污染源类别代码;
3.GB/T19582-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范;
4.HJ/T75-2017固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测技术规范;
5.HJ/T76-2017固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法;
6.HJ/T356-2007水污染源在线监测系统数据有效性判别技术规范(试行);
7.HJ524-2009大气污染物名称代码;
8.HJ525-2009水污染物名称代码;
9.YD/T1323-2004接入网技术要求——非对称数字用户环路(ADSL);
10.EIARS-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。
三、现场通讯方式
3.1在线监控(监测)仪器仪表与数采仪的通讯方式
在线监控(监测)仪器仪表与数采仪的电气接口采用RS-232/RS-485接口;在线监控(监测)仪器仪表与数采仪的串行通讯采用ModbusRTU标准。
3.2视频录像机与数采仪的通讯
数据采集仪和视频录像机需要进行字幕叠加时,数据采集仪通过HJ212-2017的2011命令向视频录像机发送实时数据,视频录像机进行字幕叠加。
3.3站房门禁设施与数采仪的通讯方式
站房电子门禁控制器与数据采集仪的连接采用RS-232/RS-485电气接口,执行ModbusRTU标准;或采用局域网组网的执行TCP/IP协议。
四、数采仪与上位机数据通讯协议
4.1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)响应方接到请求后,向请求方发送请求应答(握手完成);
3)请求方收到请求应答后,等待响应方回应执行结果;如果请求方未收到请求应答,按请求回应超时处理;
4)响应方执行请求操作;
5)响应方发送执行结果给请求方;
6)请求方收到执行结果,命令完成;如果请求方没有接收到执行结果,按执行超时处理。
4.2主动上传模式
主动上传模式指的是现场机主动向上位机发送数据,常用的数据上传命令可按照主动上传模式进行上传,具体步骤如下:
1)现场机发送数据命令;
2)上位机确定收到数据后发送数据确认返回包;
3)现场机收到返回包确定数据发送成功;如没有返回包按照超时处理。
主动上传的命令为:
实时数据,分钟数据,小时数据,日数据,报警数据,事件数据,设备状态数据等。
4.3通讯协议数据结构
所有的通讯包都是由ASCII码(汉字除外,采用UTF-8码,8位,1字节)字符组成。
通讯协议数据结构如下图。
4.3.1通讯协议数据结构
名称
类型
长度
描述
包头
字符
2
固定为##
数据段长度
十进制整数
4
数据段的ASCII字符数,例如:
长255,则写为“0255”
数据段
字符
0≤n≤1024
变长的数据,详见HJ212-20177.4.2章节的表3《数据段结构组成表》当数据段中含有字段“VER=ZJ3.0”时,对指令参数CP的数据区采用AES加密,在下文实例中都要加入
CRC
校验
十六进制整数
4
数据段的校验结果,CRC校验算法见(HJ212-2017)附录A。
接收到一条命令,如果CRC错误,执行结束
包尾
字符
2
固定为
4.3.2数据段结构组成
名称
类型
长度
描述
请求编码
QN
字符
20
精确到毫秒的时间戳:
QN=YYYYMMDDhhmmsszzz,用来唯一标识一次命令交互
系统编码
ST
字符
5
ST=系统编码,系统编码取值详见HJ212-20176.6.1章节的表5《系统编码表》
命令编码
CN
字符
7
CN=命令编码,命令编码取值详见HJ212-20176.6.5章节的表9《命令编码表》
访问密码
字符
9
PW=访问密码
设备唯一
标识MN
字符
27
MN=设备唯一标识,这个标识固化在设备中,用于唯一标识一个设备。
MN由EPC-96编码转化的字符串组成,即MN由24个0~9,A~F的字符组成
EPC-96编码结构
名称
标头
厂商识别代码
对象分类代码
序列号
长度(比特)
8
28
24
36
拆分包及应答标志
Flag
整数
(0-255)
8
Flag=标志位,这个标志位包含标准版本号、是否拆分包、数据是否应答。
V5
V4
V3
V2
V1
V0
D
A
V5~V0:
标准版本号;Bit:
000000表示标准HJ/T212-2005,000001表示本次标准修订版本号。
A:
命令是否应答;Bit:
1-应答,0-不应答。
D:
是否有数据包序号;Bit:
1-数据包中包含包号和总包数两部分,0数据包中不包含包号和总包数两部分。
示例:
Flag=7表示标准版本为本次修订版本号,数据段需要拆分并且命令需要应答
总包数
PNUM
字符
9
PNUM指示本次通讯中总共包含的包数
注:
不分包时可以没有本字段,与标志位有关
包号
PNO
字符
8
PNO指示当前数据包的包号
注:
不分包时可以没有本字段,与标志位有关
指令参数
CP
字符
0≤n≤950
CP=&&数据区&&,AES加密区
4.3.3数据标记(可扩充)
实时、分钟数据记录表和小时数据上传时应采用明显标记记录系统和(或)污染源在该时段的操作情况和运行状态。
一般可采用英文字母“标记”的方式,数据标记如下表所示。
数据标记
标记说明
N
在线监控(监测)仪器仪表工作正常
F
在线监控(监测)仪器仪表停运
D
在线监控(监测)故障
M
在线监控(监测)仪器仪表处于维护期间产生的数据
C
在线监控(监测)仪器仪表处于校准状态
T
在线监控(监测)仪器仪表采样数值超过测量限值
B
在线监控(监测)仪器仪表与数采仪通讯异常
O
超标排放
Md
数据缺失
数据记录表标记方法:
“F”表示排放源停运,“C”表示校准,“M”表示维护保养,“T”表示超测量限值(超上限或下限),“D”表示在线监控故障,“Md”表示数据缺失,“O”表示超标排放。
数据标记优先级顺序从高到低依次为F→D→M→C→T→B→O。
4.4数采仪与监控中心初始化通讯流程
数采仪与监控中心首次链接时,监控中心应对数采仪进行设置,具体操作如下:
1)数采仪时间校准(命令编码1012);
2)超时数据与重发次数设置(命令编码1000),超时5秒,重发次数3次;
3)实时数据上报时间间隔设置(命令编码1062),60秒上报1次;
4)十分钟数据上报时间间隔设置(命令编码1064);
5)实时数据是否上报设置(命令编码2011);
6)污染治理设备运行状态是否上报设置(命令编码2021)。
4.5通讯安全
数据区采用AES的方式,16字节(128位)密钥,对数据段“CP=&&”到“CRC效验码”之间的字符加密保证数据安全。
每16个字符为一组加密,不足16个字符的直接写入。
AES加密算法示例如下:
明文:
##0234ST=32;CN=2011;PW=123456;MN=88888880000111;Flag=5;VER=ZJ3.0;CP=&&DataTime=20180719165619;011-Rtd=3.63,011-Flag=B;B01-Rtd=0.00,B01-Flag=B;060-Rtd=15.23,060-Flag=B;101-Rtd=0.00,101-Flag=B;027-Rtd=0.00,027-Flag=B;001-Rtd=7.89,001-Flag=B&&C301/r/n
密文十六进制显示为:
{23233032333453543D33323B434E3D323031313B50573D3132333435363B4D4E3D38383838383838303030303131313B466C61673D353B5645523D5A4A332E303B43503D2626AACF9D051EAE0195620C6E1F40888AF69D95C4465E37ACBFBD5889C038CE5BA264F4475C07DF41D3543009D40ED3392DE35ADE2AAB0C5BEA54E6BDAA7245229ADABD7317B3BCB5B1DC1D3FE451A4194C98D10B647415C8E0650DA3CFE2799FAE88D946611F9121A79BCF450C85AB11161056EDFCE7691D69F0BB5D4A150355608E586D0E76783A4448E11A8ED106A3F0FFF530BECD3E7B774F559F77A4174255312D466C61673D422626433330310D0A}
接收方接收到报文后先用AES解密后,再计算CRC效验。
对请求方的命令都需校验访问密码。
流程图如下:
附录A
A.1仪器信息编码表
编码
中文名称
缺省计量单位
缺省数据类型
描述
在线监控(监测)仪器仪表(日志)
i11001
运行日志
--
C890
日志信息在“//”之间,使用UTF-8编码
在线监控(监测)仪器仪表设备(状态)
i12001
工作状态
无量纲
N2
运行(0)、维护
(1)、故障
(2)、校准(3)、反吹(5)、电源故
障(6)、测量(7)、标定(8)、待机(9)、运维(10)
i12002
分析仪与数采仪通讯状态
无量纲
N1
正常(0)、异常
(1)
i12003
分析仪报警状态
无量纲
N1
正常(0)、报警
(1)
在线监控(监测)仪器仪表设备(参数)
i14001
仪器编号
字符
通用
i14002
仪器英文名
字符
通用
i14003
仪器中文名
C890
通用
i13001
测量量程
--
N4.2
通用
i13002
测量精度
--
N4.2
通用
i13003
测量间隔
分钟
N4
COD
i13004
消解温度
摄氏度
N3.1
COD
i13005
消解时长
分钟
N2
COD
i13006
校准时间
年月日时分秒
YYYYMMDD
HHMMSS
通用
i13007
截距
--
N4.2
通用
i13008
斜率
--
N4.2
通用
i13009
测量检出限
--
N4.2
通用
i13010
系统时间
--
YYYYMMDD
HHMMSS
通用
i13011
样品浓度
--
N4.2
仪表当前示数(烟气通用)
i13012
测量检出限
--
--
最小能测出的值(烟气通用)
i13013
测量范围反馈
--
字符
量程切换信号(烟气通用)
i13014
大气压值
Pa/kPa
N4.2
仪表内部参数,可校准(烟气通用)
i13015
内部温度
摄氏度
N4.2
仪表内部温度(烟气通用)
i13016
反应室温度
摄氏度
N4.2
仪表反应器内温度(烟气紫外)
i13017
反应室压力
Pa/kPa
N4.2
仪表反应器内压力读数(烟气紫外)
i13018
臭氧发生器
1开0关
N1
臭氧发生器开关功能(烟气紫外测NO)
i13019
冷却器温度
摄氏度
N4.1
仪表冷却器温度(烟气紫外)
i13020
转换器温度
摄氏度
N4.1
NO转换器温度(烟气紫外测NO)
i13021
流量
m/s
N4.2
当前样品流量(烟气紫外)
i13022
臭氧发生器
流量
m/s
N4.2
臭氧发生器流量(烟气紫外测NO)
i13023
PMT电压
V
N4.2
光电倍增管电压(烟气紫外)
在线监控(监测)预处理系统信息
i33001
CEMS伴热管温度
摄氏度
N4.1
i33002
CEMS冷凝器温度
摄氏度
N4.1
i33003
监测站房温度
摄氏度
N4.1
i33004
监测站房湿度
%
N4.1
i33005
监测站房电压
V
N4.1
A.2门禁信息编码表
编码
中文名称
缺省计量单位
缺省数据类型
描述
在线监控(监测)仪器仪表(日志)
i31001
门禁日志
--
C890
日志信息在“//”之间,使用UTF-8编码
在线监控(监测)仪器仪表设备(状态)
i32001
门禁状态
无量纲
N1
运行(0)、停机
(1)、故障
(2)、维护(3)
A.3新增命令表
A.3.1上传现场仪器日志(3022)
3.1.1主动上传:
类别
项目
示例/说明
使用
命令
现场机
上传现场仪器日志
QN=20160801085857223;ST=32;CN=3022;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=5;VER=ZJ3.0;CP=&&DataTime=20100301145000;PolId=w01018;i11001-Info=//清洗管路//&&
上位机
返回数据应答
QN=20160801085857223;ST=91;CN=9014;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0CP=&&&&
使用
字段
PolId
在线监控(监测)仪器仪表对应污染物编码,w01018编码表示COD在线监控(监测)仪器仪表
DataTime
数据时间,表示一个时间点,时间精确到秒;20160801085857表示日志产生于2016年8月1日8时58分57秒
i11001-Info
在线监控(监测)仪器仪表COD的日志信息
执行
过程
1、现场机有新的日志产生时发送“上传现场机信息”命令;
2、上位机接收“上传现场机信息”命令并执行,根据标志Flag的值决定是否返回“数据应答”;
3、如果“上传现场机信息”命令需要数据应答,现场机接收“数据应答”,请求执行完毕
注:
1、日志可以使用中文,日志必须在一对“//”之间,使用UTF-8编码;
2、如果上报的信息中与“PolId”无关,应不出现“PolId”字样
3、日志长度必须小于890个字节
3.1.2被动提取:
类别
项目
示例/说明
使用
命令
上位机
发送“提取现场机信息”请求
QN=20160801085857223;ST=32;CN=3022;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=5;VER=ZJ3.0;CP=&&PolId=w01018;InfoId=i11001;BeginTime=20160801010030522,EndTime=20160801085857&&
现场机
返回数据应答
QN=20160801085857334;ST=32;CN=3022;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&DataTime=20160801062035;PolId=w01018;i11001-Info=//清洗管路//&&
QN=20160801085857335;ST=32;CN=3020;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&DataTime=20160801082857;PolId=w01018;i11001-Info=//时间校准//&&
现场机
返回执行结果
QN=20160801085857223;ST=91;CN=9012;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&ExeRtn=1&&
使用
字段
PolId
在线监控(监测)仪器仪表对应污染物编码,w01018编码表示COD在线监控(监测)仪器仪表
InfoId
在线监控(监测)设备信息编码
BeginTime
历史请求的起始时间,精确到秒
EndTime
历史请求的截止时间,精确到秒
DataTime
数据时间,表示一个时间点,时间精确到秒;20160801085857表示日志产生于2016年8月1日8时58分57秒
i11001-Info
在线监控(监测)仪器仪表COD的日志信息i11001
QnRtn
请求应答结果
ExeRtn
请求执行结果
执行
过程
1、上位机发送“提取现场机信息”请求命令,等待现场机回应;
2、现场机接收“提取现场机信息”请求命令,回应“请求应答”;
3、上位机接收“请求应答”,根据请求应答标志QnRtn的值决定是否等待现场机历史数据上报;
4、现场机执行“提取现场机信息”请求命令;
5、现场机循环上报请求时间段内所查询历史日志记录;
6、上位机接收“提取现场机信息”命令并执行,等待现场机执行结果;
7、现场机返回“执行结果”;
8、上位机接收“执行结果”,根据执行结果标志ExeRtn的值判断请求是否完成,请求执行完毕
注:
1、日志可以使用中文,日志必须在一对“//”之间,使用UTF编码;
2、如果上报的信息中与“PolId”无关,应不出现“PolId”字样
3、日志长度必须小于890个字节
A.3.2上传现场仪器状态(3023)
3.2.1主动上传:
类别
项目
示例/说明
使用
命令
现场机
上传现场仪器状态
QN=20160801085857223;ST=32;CN=3023;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=5;VER=ZJ3.0;CP=&&DataTime=20100301145000;PolId=w01018;i12001-Info=1;i12003-Info=0&&
上位机
返回数据应答
QN=20160801085857223;ST=91;CN=9014;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&&&
使用
字段
PolId
在线监控(监测)仪器仪表对应污染物编码,w01018编码表示COD在线监控(监测)仪器仪表
DataTime
数据时间,表示一个时间点,时间精确到秒;20160801085857表示日志产生于2016年8月1日8时58分57秒
i11001-Info
在线监控(监测)仪器仪表COD的工作状态是维护状态
i12003-Info
在线监控(监测)仪器仪表COD报警状态是正常
执行
过程
1、现场机状态发生变化时发送“上传现场机信息”命令;
2、上位机接收“上传现场机信息”命令并执行,根据标志Flag的值决定是否返回“数据应答”;
3、如果“上传现场机信息”命令需要数据应答,现场机接收“数据应答”,请求执行完毕
3.2.2被动提取:
类别
项目
示例/说明
使用
命令
上位机
发送“提取现场机信息”请求
QN=20160801085857223;ST=32;CN=3023;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=5;VER=ZJ3.0;CP=&&PolId=w01018;
InfoId=i12001&&
现场机
返回请求应答
QN=20101110010101001;ST=91;CN=9011;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&QnRtn=1&&
现场机
发送“提取现场机信息”响应
QN=20160801085857223;ST=32;CN=3023;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&DataTime=20100301145000;PolId=w01018;i12001-Info=1&&
现场机
返回执行结果
QN=20160801085857223;ST=91;CN=9012;PW=123456;MN=010000A8900016F000169DC0;Flag=4;VER=ZJ3.0;CP=&&ExeRtn=1&&
使用
字段
PolId
在线监控(监测)仪器仪表对应污染物编码,w01018编码表示COD在线监控(监测)仪器仪表
InfoId
在线监控(监测)设备信息编码
DataTime
数据时间,表示一个时间点,时间精确到秒;20160801085857表示日志产生
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