DB32T 4346-2022 水污染在线监测设备与数据采集传输仪通讯协议技术规范.pdf

江苏省地方标准 DB32 DB32/T 4346-2022 水污染在线监测设备与数据采集传输仪 通讯协议技术规范 Technical specification of communication protocol for wastewater on-line monitoring equipment and data acquisition instruments（报批稿）2022-09-06 发布 2022-10-06 实施 发布 ICS 13.020.40 CCS Z 05 江苏省市场监督管理局 DB32/T 43462022 I 目 次 目次.I 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语与定义.1 4 系统结构.2 5 数据采集.3 6 通讯协议.3 附录 A（资料性）报文应答格式及示例.10 参考文献.12 DB32/T 43462022 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由江苏省生态环境厅提出并归口。本文件起草单位：江苏环保产业技术研究院股份公司、无锡高科物联网科技发展有限公司。本文件主要起草人：王彧、吴云波、刘建、侯兴、毛凯、徐鑫、周蕾、汤俣周、吴一亚、崔小爱、程伟、黎刚、周进、郇洪江、黄艳、陈书义、钱维林。DB32/T 43462022 1 水污染在线监测设备与数据采集传输仪通讯协议技术规范 1 范围 本文件规定了水污染在线监测设备与数据采集传输仪（以下简称数采仪）通讯的系统结构、数据采集结构及通讯协议。本文件适用于水污染源自动监控系统中水污染在线监测仪、水质自动采样系统与数采仪之间的数据通讯。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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 19582.1 基于Modbus协议的工业自动化网络规范 HJ 212 污染源在线监测系统数据传输标准 3 术语与定义 HJ 212界定的以及以下术语和定义适用于本文件。3.1 数据采集传输仪 equipment of data collector and transmission 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传输通讯功能的单片机、工控机、嵌入式计算机、可编程自动化控制器（Programmable Automation Controller，PAC）或可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等，本技术规范简称数采仪。来源：HJ212-2017，3.4 3.2 水质自动采样系统 automatic water sampler 水污染源在线监测系统中用于采集瞬时水样及混合水样、超标留样、平行监测留样、比对监测留样的系统。来源：HJ355-2019，3.5，有修改 3.3 水污染在线监测仪 wastewater on-line monitoring equipment 用于在线连续监测污染物浓度和排放量的设备。来源：HJ353-2019，3.2，有修改 DB32/T 43462022 2 3.4 水污染在线监测设备 wastewater on-line monitoring equipment 用于采集与处理水样，以及在线连续监测污染物浓度和排放量的设备，本文件中为水质自动采样系统与水污染在线监测仪的合称。来源：HJ353-2019，3.2，有修改 3.5 标样核查（标样核查分析）check with standard solution 水污染在线监测仪自动测量标准溶液，自动判定测量结果的准确性。来源：HJ355-2019，3.9有修改 3.6 反控 reverse control 数采仪向自动监控设备发送控制命令并接收反馈数据的过程。3.7 样品时间标记 sample time label 用于识别样品唯一性的时间标记，一般取现场端系统运行工艺中的某个节点时间作为时间标记。4 系统结构 监控中心通过传输网络与自动监控设备中的数采仪交换数据。数采仪通过串口信号线路与水污染在线监测设备（包括水污染在线监测仪和水质自动采样系统）通讯，并采用本文件约定的协议交换数据、发起和应答指令。系统结构见图1。图1 系统结构 DB32/T 43462022 3 5 数据采集 5.1 采集结构 水污染在线监测设备与数采仪之间的通讯协议采用Modbus RTU标准，数采仪作为Modbus主机，水污染在线监测仪与水质自动采样系统作为Modbus从机，见图2。图2 信号线示意图 5.2 CRC 校验 CRC校验算法说明执行GB/T 19582.1规定的内容。6 通讯协议 6.1 Modbus RTU 功能码定义 功能码按表1的要求定义。表1 Modbus 功能码定义 代码 功能 数据类型 备注 0 x03 读 整形/浮点/字符 读多个寄存器 0 x10 写 整形/浮点/字符 写多个寄存器 6.2 报文帧结构 报文帧结构按图3和2的要求执行。报文应答示例见附录A。图3 串行链路上的 Modbus 帧 表2 Modbus 报文结构 名称 类型 长度（字节）描述 地址字段 BYTE 1 对应仪器中的设备地址，用于区分挂在同一个 485 总线下不同在线监测仪器。取值范围 1247 功能码 BYTE 1 功能码定义见表 1 数据 BYTEn N 变长数据，伴随功能码、应答模式不同而不同 CRC WORD 2 Modbus CRC16 校验结果 DB32/T 43462022 4 6.3 数据类型 数据类型按表3的要求定义。表3 Modbus 数据类型定义 数据类型 描述及要求 BYTE 无符号单字节整型（字节，8 位）WORD 无符号 2 字节整型（字，16 位）DWORD 无符号 4 字节整型（双字，32 位）FLOAT 4 字节浮点数型（字节，32 位）IEEE754 标准 DOUBLE 8 字节浮点数型（字节，64 位）BYTEn N 字节 STRING GBK 编码，采用 0 终结符，若无数据，则放一个 0 终结符 CHARn N 个字符，ASCII DATE 日期类型 6 字节 年（BYTE）-月（BYTE）-日（BYTE）-时（BYTE）-分（BYTE）-秒（BYTE）其中：年=byte+2000，月：1-12，日：1-31，时：0-23 分：0-59 秒：0-59 数值格式：BCD 码 6.4 数据内容定义 6.4.1 数据内容分类 数据内容按表4的要求分类。本文件允许扩展其他数据内容。表4 数据内容分类 名称 描述 工作状态 仪器当前工作状态 测量数据 包括测量数值、数据时间、数据标记等。告警信息 仪器部件、分析系统、预处理告警等 管控参数 包括设定参数（如消解时长）、运行参数（如斜率、截距）。控制命令 水样测试、标样核查、零点校准、跨度校准等 6.4.2 工作状态 工作状态按表5的要求定义，编码和控制命令编码一样。表5 工作状态定义 序号 参数名称 数据类型 单位 说明 1 水污染在线监测仪状态 WORD 无 运行（0）、维护（1）、故障（2）、校准（3）、清洗（5）、电源故障（6）、测量（7）、标定（8）、待机（9）、运维（10）、其他（11）、标样核查（12）2 水质自动采样系统工作状态 WORD 无 待机（0）、运行（1）、维护（2）、故障（3）3 水质自动采样系统门禁状态 WORD 无 关（0）、开（1）4 水质自动采样系统工作模式 WORD 无 流量等比例（0）、液位比例（1）、时间等比例（2）、定量（3）DB32/T 43462022 5 表5 工作状态定义（续）序号 参数名称 数据类型 单位 说明 5 留样瓶状态 BYTEn 无 使用n个2进制位进行留样瓶状态编码。n代表采样留样器留样瓶总数，每个2进制位0代表无样，1代表有样。如00000011代表现场有8个留样瓶，其中1号瓶有样，2号瓶有样 6.4.3 测量数据 测量数据的内容按表6的要求定义。表6 测量数据内容定义 序号 参数名称 数据类型 单位 说明 1 因子编码 DWORD 无 具体因子见 HJ212-2017 附录 B 2 测量数值单位 WORD 无 3 标样核查标准值 FLOAT 与测量单位一致 4 水样数据时间 DATE DATE 5 水样实测浓度值 FLOAT 与测量单位一致 6 水样吸光度（电压）值 FLOAT 无 7 水样数据标记 CHAR12 无 8 标样数据时间 DATE DATE 9 标样实测浓度值 FLOAT 与测量单位一致 10 标样吸光度（电压）值 FLOAT 无 11 标样数据标记 CHAR12 无 12 其他 预留 6.4.4 告警信息 告警信息按表7的要求定义。表7 告警信息 序号 参数名称 数据类型 单位 说明 1 水污染在线监测仪告警信息 WORD 无 正常（0）、报警（1）、系统故障（2）、采原水故障（3）、缺试剂（4）、缺蒸馏水（5）、加热故障（6）、排残液故障（7）、测量值超量程异常（8）、其他故障（9）、采集超时（10）、其他（11）2 水质自动采样系统告警信息 WORD 无 正常（0）、报警（1）、采样失败（2）、供样失败（3）、留样失败（4）6.4.5 管控参数 水污染在线监测仪的管控参数按表8的要求定义，水质自动采样系统的管控参数按表9的要求定义。表8 水污染在线监测仪管控参数 序号 参数名称 数据类型 单位 说明 1 是否有有效测量值 WORD 无 无（0）、有（1）2 取水时间 DATE DATE 型 DB32/T 43462022 6 表8 水污染在线监测仪管控参数（续 1）序号 参数名称 数据类型 单位 说明 标样核查记录标样核查记录 3 核查相对误差标准值 FLOAT%4 核查相对误差 FLOAT%仪器参数仪器参数 5 当前量程 FLOAT 与测量单位一致 6 测量精度 FLOAT 与测量单位一致 7 测量间隔 WORD min 8 消解温度 FLOAT 需要消解动作的仪器提供 9 消解时长 WORD min 需要消解动作的仪器提供 10 加热温度 FLOAT 需要消解动作的仪器提供 11 燃烧温度 FLOAT 需要消解动作的仪器提供 12 校准时间 DATE DATE 型 输出校准时间 13 校准曲线斜率 FLOAT 无 水污染在线监测仪由标液浓度值及其吸光度值（电压）建立的校准曲线中的斜率 14 校准曲线截距 FLOAT 无 水污染在线监测仪由标液浓度值及其吸光度值（电压）建立的校准曲线中的截距 15 测量检出限 FLOAT 与测量单位一致 16 是否存在设备上电启动或软件重启时间 WORD 无 无（0）、有（1）17 设备上电或重启时间 DATE DATE 型 18 校准方式 WORD 无 人工校准（0）、自动校准（1）19 自动校准间隔 WORD h 20 修正因子 FLOAT 无 如果不存在转换过程的则可固化为 1 21 修正偏差 FLOAT 无 如果不存在转换过程的则可固化为 0 校准参数校准参数 22 零点校准结果 WORD 无 无（0）、成功（1）、失败（2）23 零点校准时间 DATE DATE 型 24 零点校准浓度测量值 FLOAT 与测量单位一致 25 零点校准吸光度（电压）FLOAT 1（V）26 零点校准数据标记 CHAR12 无 27 量程校准结果 WORD 无 无（0）、成功（1）、失败（2）28 量程校准时间 DATE DATE 型 29 量程校准浓度测量值 FLOAT 与测量单位一致 30 量程校准吸光度（电压）FLOAT 1（V）31 量程校准数据标记 CHAR12 无 标液参数标液参数 32 标液 1 浓度 FLOAT 与测量单位一致 由具体的在线仪类型确定标液数量 33 标液 1 吸光度（电压）值 FL