DB32T 2775-2015 环境监控物联网系统建设要求 污染源自动监控数据传输.pdf

ICS 13.020 Z 05 备案号：46309-2015 DB32 江苏省地方标准 DB32/T 2775-2015 环境监控物联网系统建设要求 污染源自动监控数据传输 Construction requirement of automatic system for environmental monitoring Auto monitoring data communication of pollution emission 2015-06-15 发布 2015-08-15 实施 江苏省质量技术监督局 发 布 DB32/T 2775-2015 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语、定义和缩略语.1 4 系统结构.3 4.1 层次.3 4.2 构成方式.3 5 协议层次.4 6 通讯协议.5 6.1 应答模式.5 6.2 超时重发机制.5 6.3 通讯协议数据结构.5 6.4 通讯流程.10 6.5 代码定义.12 6.6 数据补传规则.18 6.7 各条指令通讯过程.18 附录 A（资料性附录）循环冗余校验（CRC）算法.19 附录 B（资料性附录）常用部分污染物相关参数编码表.20 附录 C（规范性附录）常用计量单位.24 附录 D（规范性附录）各条指令通讯过程示例.25 附录 E（规范性附录）污染源自动监控数据计算规范.63 DB32/T 2775-2015 I 前 言 本标准按照GB/T 1.12009的规定编制。本标准由江苏省环境保护厅提出并归口。本标准起草单位：江苏省生态环境监控中心、苏州工业园区环境保护局、江苏省标准化研究院、江苏梦兰神彩科技发展有限公司。本标准主要起草人：何春银、黎刚、刘建青、寇晓芳、许萌君、刘珏、陈媛、徐洁、程新华、陈晓龙。DB32/T 2775-2015 1 环境监控物联网系统建设要求 污染源自动监控数据传输 1 范围 本标准规定了污染源自动监控数据传输的系统结构、协议层次、通讯协议。本标准适用于污染源自动监控系统中自动监控设备和监控中心之间的数据交换传输。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/T 16706-1996 环境污染源类别代码 HJ/T 212-2005 污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准 EIA RS-232-C 串行通信物理接口标准 3 术语、定义和缩略语 3.1 术语和定义 HJ/T 212-2005中确立的以及下列术语和定义适用于本标准，为了方便使用，本标准中重复列出了HJ/T 212-2005中的一些术语。3.1.1 污染源自动监控系统 automatic monitoring system for pollution emission 由对污染源主要污染物排放实施在线自动监控的自动监控监测仪器设备和监控中心组成的系统。3.1.2 监控中心 monitoring center 安装在各级环境保护部门，有权限通过传输线路与自动监控设备连接，对其发出查询和控制等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及计算机软件等，也称为“上位机”。3.1.3 自动监控设备 automatic monitoring device 安装在污染源排放口现场，用于监控、监测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，是污染防治设施的组成部分。DB32/T 2775-2015 2 3.1.4 数据采集传输仪 data acquisition and transmission equipment 采集各种类型监控仪器仪表的数据、完成数据计算、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、嵌入式可编程自动控制器（PAC）或可编程控制器等，简称“数采仪”。3.1.5 累计流量 cumulative flow 自安装以来的累计流量读数，反映流量计从安装以来所流过的所有水量。3.1.6 采样时间 sampling time 对于非连续采样的监测因子，监测仪器分析时开始采集样本的时间。3.1.7 实时数据 real-time data 直接从监测仪器实时采集到的数据以及通过这些数据计算得来的反映当前排放速度和浓度的数据。注：注：例如废水累计流量、废水瞬时流量、COD浓度、烟气标杆流量（通过烟气流速、烟道截面积、烟温等直接采集到数据计算得出）、烟气污染物实测浓度以及通过实测浓度和含氧量（直接采集到的数据）计算出来的烟气污染物折算浓度等。3.1.8 10 分钟数据 ten-minute data 10分钟内采集到实时数据进行汇总计算的结果，说明在10分钟内排放口的排放情况。计算公式见附录E。注：注：包括10分钟内废水（或废气）的排放量、10分钟内最大瞬时流量、10分钟内最小瞬时流量、10分钟内平均瞬时流量、10分钟内污染物排放量、10分钟内污染物最小浓度、10分钟内污染物最大浓度、10分钟内污染物平均浓度。10分钟数据时间点为整10分钟，例如：10:00、10:10、10:20、10:30、10:40、10:50,10:00的数据指时间在10:00到10:09:59时间段的排放数据，依次类推。3.1.9 小时数据 one-hour data 1小时内采集到的10分钟数据进行汇总计算的结果，说明在1小时内排放口的排放情况。计算公式见附录E。注：注：包括1小时内废水（或废气）的排放量、1小时内最大瞬时流量、1小时内最小瞬时流量、1小时内平均瞬时流量、1小时内污染物排放量、1小时内污染物最小浓度、1小时内污染物最大浓度、1小时内污染物平均浓度。小时数据时间点为整点，例如：10:00、11:00,10:00的数据指时间在10:00到10:59:59时间段的排放数据，依次类推。3.1.10 日数据 day data DB32/T 2775-2015 3 1天内采集到的小时数据进行汇总计算的结果，说明在1天内排放口的排放情况。计算公式见附录E。注：注：包括1天内废水（或废气）的排放量、1天内最大瞬时流量、1天内最小瞬时流量、1天内平均瞬时流量、1天内污染物排放量、1天内污染物最小浓度、1天内污染物最大浓度、1天内污染物平均浓度。日数据时间范围为0点到23:59:59。3.2 术语和缩略语 M Modbusodbus 工业控制器的网络协议中的一种 model_bus 4 系统结构 4.1 层次 污染源自动监控系统从底层逐级向上可分为自动监控设备（以下简称“现场机”，在构成方式1中指监控仪器仪表，在构成方式2中指数据采集传输仪）、传输网络和上位机三个层次。上位机通过传输网络与现场机交换数据、发起和应答指令。4.2 构成方式 4.2.1 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上位机相互作用,构成方式见图 1。上位机 传输网络 现场机 图 1 构成方式 1 4.2.2 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，连接到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,构成方式见图 2。监控仪器仪表 DB32/T 2775-2015 4 上位机 传输网络 现场机 图 2 构成方式 2 4.2.3 本标准不规定数据采集传输仪与监控仪器仪表的通讯方式，宜采用 modbus 标准。（现场总线协议的一种，使用按 EIA RS-232C 规定的兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验等）。5 协议层次 5.1 5.1 现场机与上位机通讯接口应满足选定的传输网络的要求，本标准不作限制。5.25.2 国际标准化组织（ISO）制订的网络通信协议ISO/OSI，根据网络通信的功能要求，把通信过程分为七层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每层都规定了完成的功能及相应的协议。本标准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与上位机之间提供交互通讯，协议结构如图3所示。图 3 数据传输通讯协议结构 监控仪器 监控仪器.数据采集传输仪 应用层 应用层 基础传输层 基础传输层 上位机 现场机 DB32/T 2775-2015 5 5.35.3 传输网络采用有线或无线的方式，基于TCP/IP协议传输。可采用GPRS、ADSL、CDMA、光纤宽带、3G 通信、4G 通信中的一种或几种。5.45.4 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。本部分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 6.2.1.1 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。6.2.1.2 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。6.2.1.3 超时时间根据具体的通讯方式和任务性质可自定义。6.2.1.4 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 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。缺省超时定义表见表1（可扩充）。表 1 通讯类型列表 通讯类型 缺省超时定义（秒）重发次数 GPRS 10 3 CDMA 10 3 ADSL 5 3 光纤 5 3 3G 通讯 5 3 4G 通讯 5 3 6.3 通讯协议数据结构 6.3.1 整体结构 所有的通讯包都是由ACSII码字符组成，整体构成见图4。DB32/T 2775-2015 6 图 4 通讯协议数据结构整体结构 6.3.2 通讯包结构组成 通讯包结构组成见表2。表 2 数据包结构组成 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（见 6.3.3）字符 0n1024 变长的数据 CRC 校验 十六进制整数 4 数据段的校验结果，如 CRC 错，即执行超时 CRC 算法可见附录 A 包尾 字符 2 固定为（回车、换行）6.3.3 数据段结构组成 数据段结构组成见表3。表 3 数据段结构组成 名称 字段代码 类型 长度 描述 请求编号 QN 字符 20 精确到毫秒的时间戳:QN=YYYYMMDDHHMMSSZZZ，用来唯一标识一个命令请求，用于请求命令或通知命令 总包号 PNUM 字符 4 PNUM 指示本次通讯总共包含的包数 包号 PNO 字符 4 PNO 指示当前数据包的包号 系统编号 ST 字符 5 ST=系统编号,系统编号见6.5中系统编码表 命令编号 CN 字符 7 CN=命令编号,命令编号见 6.5 中命令列表 DB32/T 2775-2015 7 表 3 数据段结构组成（续）名称 字段代码 类型 长度 描述 访问密码 PW 字符 6 PW=访问密码 设备唯一标识 MN 字符 14 MN=监测点编号,这个编号下端设备需固化到相应存储器中，用作身份识别。编码规则：前7 位是设备制造商组织机构代码的后 7 位，后 7 位是设备制造商自行确定的此类设备的唯一编码）是否拆分包及应答标志 Flag 字符 3 目前只用两个 Bit；0 0 0 0 0 D A A：数据是否应答；Bit：1-应答，0-不应答 D：是否有数据序号；Bit：1-数据包中包含包序号和总包号两部分,0-数据包中不包含包序