水资源监测数据传输规约的研究和应用

丁 强，王美玲

（1.水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012；2.江苏省水文水资源勘测局，江苏 南京 210029）

0 前言

SL427-2008《水资源监控管理系统数据传输规约》[1]自 2008年发布以来，在各地水资源管理信息系统的建设中得到了实践验证，取得了良好效果。根据水利部国家水资源监控能力建设项目办公室的安排，为更好地服务于国家水资源监控能力建设项目用水户取水、行政区断面水文和水功能区水源地水质等信息的采集与管理，对《水资源监控管理系统数据传输规约》予以完善和功能扩展，结合与该标准相兼容的《江苏省水文自动测报系统数据传输规约》[2]等地方标准，形成了 SZY206-2012《水资源监测数据传输规约》[3]。《水资源监测数据传输规约》（以下简称本标准）适用于国家水资源监控能力建设项目的建设，也适用于水文自动测报等自动化系统的建设，被国家水资源监控能力建设项目办公室规定在国家水资源监控能力建设项目中使用[4-5]。

笔者参加了 SL427-2008《水资源监控管理系统数据传输规约》和 SZY206-2012《水资源监测数据传输规约》2个标准的编制，并发表文章《水资源监控系统传输规约的应用研究》[6]，对《水资源监控管理系统数据传输规约》的应用要点及需要的约定做了详细的论述。本文在《水资源监控系统传输规约的应用研究》的基础上，对《水资源监测数据传输规约》做补充说明和论述。

1 对《水资源监控管理系统数据传输规约》的完善

SZY206-2012《水资源监测数据传输规约》的编制是在 SL427-2008《水资源监控管理系统数据传输规约》基础上的扩充和完善，主要体现在以下几点：

1）考虑到水资源监测信息和水文监测的参数有许多相同之处，扩充、完善和覆盖了水文监测的参数和要求，本标准可用于水资源监控和水文自动测报系统；

2）为了与水文等测报系统站址编码的兼容，测站站址编码方法增加了水文测站编码；

3）对水文测站编码以外的测站编码，采用行政区划码，取省（区、市）、地（市）和县（区）码，并对测站与中继站编码范围作了调整；

4）对自报数据的报文增加了发生时间，以便在数据接收延误时，中心站接收时可以判断该数据的发生时间；

5）水位值扩展到了正负水位，满足沿海地区出现的负水位的需求，与之对应，水位基值也扩展到了正负值；

6）针对终端发送的数据出错，增加了存储补发功能，补发的动作触发可由终端功能自动发生，也可以通过中心站下达补发报文发生；

7）考虑到水文和水资源对流量的取值单位不同，流量水量数据的采集、传输通过与中心站约定编报和解报，达到报文的兼容和简洁。

2 具体的补充要求与约定

2.1 站号规划的约定

为适应水资源和水文等不同使用范围的要求，本标准的站号编制针对不同站类采用以下2种方法：对于与水文测站兼容的测站，采用8位水文测站编码，组成测站站号；对于水文测站以外的测站采用行政区划码 + 测站或中继站地址组成测站站号，例如取用水户、引退水口等测站。

考虑到取用水户、引退水口等水资源测站数量的最大可能，该类测站按照 GB/T2260《中华人民共和国行政区划代码》中的县级行政区划代码 + 测站或中继站地址，在同个县级行政区划内非重编号，便于各县取用水户的引退水测站编码。测站地址的编码可以按照设站的先后次序编码，也可以事先由主管单位分配。

例如，江苏省南京市玄武区某个测站的站号编码：玄武区编号是 320102，该区内第1个测站的编号为 320102000001。

与水文测站兼容的测站站号编制均应根据SL502-2010《水文测站代码编制导则》的规定[7]，在预先统一编制测站编码的基础上，逐一引用，例如行政区断面水文、水功能区水源地水质等测站。

不管采用哪种方法编码，测站站址在中心站的测站对应表上应一一正确对应。

2.2 工作状态的约定

系统的工作模式有自报、应答、兼容和调试/维修4种状态[8]。在应答和兼容状态时，工作状态的转换可以通过“设置遥测终端的工作模式”的报文实现；在自报状态时，可以通过终端自报的确认帧报文实现工作模式的转换。

终端的调试/维修是用来检修和测试终端正常工作的功能的，应该完全反映终端平常工作的各种功能，不应添加额外的附加物。调试/维修状态结束后，中心站要对一些底值进行处理，所以由中心站设置终端和终止调试/维修状态比较合理。

2.3 流量水量处理的约定

水文的流量单位为 m3/s，水资源的流量单位为m3/h，水量的单位为 m3，规约中水文和水资源的流量、水量数据在传输过程中被混编在1个报文中传输。

按照传感器序号排列的处理约定，水文和水资源的流量、水量传感器的排列可以连续混排，每个传感器的参数均有1个序号，中心站有其对应表。在报文中，这些传感器参数按照序号依次排列，每组数据格式相同，到中心站后根据对应表判别，取出不同的传感器数据，并按照位置和功能进行处理。

2.4 雨量参数查询的约定

本标准规定雨量值为3字节，取值范围为 0～99999.9，单位为 mm，主要是指称重式、浮子式雨量计等每次测量输出数据时的取值范围。如果采用的雨量仪表是翻斗式雨量计，则取值范围为 0～999999（循环计数累计值），单位为每斗的分辨力。数据域最后4个字节是终端报警和终端状态。

无论使用哪种雨量计，报文的格式相同，由中心站根据测站使用的雨量计类别的约定来处理。

2.5 存储补发功能的约定

终端发送数据需要中心站给予回信，如果3次发送均无回信，则判断此数据发送出错，应该在内存暂存以备再次发给中心站。终端需要存储多少条出错报文，属终端功能，需要在系统设计时规定。

在通信条件改善后，出错数据补发可以由中心站召测某一时间段的出错内存数据，也可以主动发给中心站。

2.6 参数启报阈值和固态存储时间段间隔的约定

利用本标准可以设置遥测终端检测参数启报阈值，可设置13种参数的启报阈值和固态存储时间段间隔。但是目前只规定了雨量的启报阈值和雨量、水位的固态存储时间段间隔，如果还需要设置其他参数的固态存储时间段间隔，可以在系统设计时按照报文格式添加。

2.7 通信信道的切换及报文的自动拆分功能

测站的通信信道一般有主备2种信道，正常时使用主信道通信，主信道出故障时，终端应该自动切换到备用信道通信；主信道恢复正常时，切回主信道通信。

无论是主信道还是备用信道，当所发报文字节数大于该通道所允许的字节数时，应该自动拆分，将此报文拆分为若干帧，中心站接收后需要拼接。

由于水资源监测系统往往设置在人类活动地区，主信道常用 GPRS，CDMA 等，没有拆分报文的要求；备用信道常用短信、北斗卫星等，此时可能需要拆分报文。

发送图片时需要用到拆分报文功能。

2.8 控制功能的使用

标准中具有水泵、定值等控制功能。

水泵控制是对水泵的开和关的控制，可以通过指令遥控水泵的开启和关停。在地下水井抽水时，水位不能低于抽水口，否则应该关停水泵；输水管压力超出正常值时，为防止输水管爆裂，应关停水泵。

定值控制是对取水的控制，一般用于定量供水取水用户的取水水泵或阀门的控制。应该在保证安全的前提下使用。

2.9 CRC 校验算法

CRC 是一种标准的校验算法——循环冗余校验，可以从相关标准中查到。这里给出算法、编程范例及实例。

帧校验 CS 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。

CRC 检错借助于多项式除法，余数为校验字段。除法没有数学上的含义，采用计算机的模二除法，即，除数和被除数做异或运算。进行异或运算时除数和被除数最高位对齐，按位异或（数据左移，多项式右移），多项式值为 E5（16进制），生成1个字节校验码。

算法（c# 语言）如下：

多项式值为E5，被校验值左移

校验示例：

被校验字节串：3165430C00408F01，CRC 值为07H。

3 结语

SZY206-2012《水资源监测数据传输规约》的编制与修订参照 IEC 相关通信标准，与国际标准接轨，与国内不同领域有关标准兼容。涵盖了水资源、水文基本参数，符合数据精度的要求。适应自动测报系统自动、智能和快速的特点，兼容水资源及水文数据采集在方法、时间和指标上的要求。充分发挥测站终端与中心站在功能上的合理分工和有效结合，共同解决数据监控和传输任务。期望SZY206-2012《水资源监测数据传输规约》不仅在国家水资源监控能力建设项目的建设中发挥作用，也能在水文自动测报等自动化系统的建设中发挥作用。

[1] 中华人民共和国水利部.SL427-2008水资源监控管理系统数据传输规约[S].北京：中国水利水电出版社，2008：1-37.

[2] 江苏省水利厅.江苏省水文自动测报系统数据传输规约[S].南京：江苏省水利厅，2012: 1-50.

[3] 国家水资源监控能力建设项目办公室.SZY206-2012水资源监测数据传输规约[S].北京：国家水资源监控能力建设项目办公室，2012: 1-62.

[4] 中华人民共和国水利部、财政部.国家水资源监控能力建设项目实施方案（2012—2014年）（水资源[2012]411号）[S].北京：中华人民共和国水利部，2012: 1-3.

[5] 中华人民共和国水利部、财政部.国家水资源监控能力建设项目管理办法（水资源[2012]412号）[S].北京：中华人民共和国水利部，2012: 1-3.

[6] 丁强，祝明.水资源监控系统传输规约的应用研究[J].水利信息化，2011（5）: 40-43.

[7] 中华人民共和国水利部.SL502-2010水文测站代码编制导则[S].北京：中国水利水电出版社，2010: 2-11.

[8] 中华人民共和国水利部.SL61-2003水文自动测报系统技术规范[S].北京：中国标准出版社，2003: 2-57.