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.pdf

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1、江苏省地方标准 DB32DB32/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 43462022I目次目次.I前言.II1 范围.12 规范性引

2、用文件.13 术语与定义.14 系统结构.25 数据采集.36 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.12DB32/T 43462022II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

3、/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

4、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：HJ212-2017，3.43.2 水质自动采样系统 automatic water sampler水污染源在线监测

5、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 23.4 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

6、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

7、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 35 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.

8、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BYTE1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BYTE1功能码定义见表 1数据BYTEnN变长数据，伴随功能码、应答模式不同而不同CRCWORD2Modbus CRC16 校验结果DB32/T 43462022 46.3 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

9、节整型（字，16 位）DWORD无符号 4 字节整型（双字，32 位）FLOAT4 字节浮点数型（字节，32 位）IEEE754 标准DOUBLE8 字节浮点数型（字节，64 位）BYTEnN 字节STRINGGBK 编码，采用 0 终结符，若无数据，则放一个 0 终结符CHARnN 个字符，ASCIIDATE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

10、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

11、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

12、位说明1因子编码DWORD无具体因子见 HJ212-2017 附录 B2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DATEDATE5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DATEDATE9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

13、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DATEDATE 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3核

14、查相对误差标准值FLOAT%4核查相对误差FLOAT%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WORDmin8消解温度FLOAT需要消解动作的仪器提供9消解时长WORDmin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DATEDATE 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

15、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DATEDATE 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WORDh20修正因子FLOAT无如果不存在转换过程的则可固化为 121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22零点校准结果WORD无无（0）、成功（1）、失败（2）23零点校准时间DATEDATE 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）FLOAT1（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

16、程校准时间DATEDATE 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）FLOAT1（V）31量程校准数据标记CHAR12无标液参数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FLOAT1（V）34标液 2 浓度FLOAT与测量单位一致35标液 2 吸光度（电压）值FLOAT1（V）DB32/T 43462022 7表8 水污染在线监测仪管控参数（续 2）序号参数名称数据类型单位说明标液参数36标液 3 浓度FLOAT与测量单位一致37标液 3 吸光度（电压）值FLOAT1（V）38标液 4 浓度FLOAT

17、与测量单位一致39标液 4 吸光度（电压）值FLOAT1（V）40标液 5 浓度FLOAT与测量单位一致41标液 5 吸光度（电压）值FLOAT1（V）反控结果42反控启动测量结果WORD无失败（0）、成功（1）43反控校时结果WORD无失败（0）、成功（1）44反控校准结果WORD无失败（0）、成功（1）表9 水质自动采样系统管控参数 序号参数名称数据类型单位说明工作运行参数1采样器门禁揽样管理密码BYTEn无2药品剩余量FLOATmL3当前留样瓶数WORD个留样记录4留样结果WORD无留样成功（0）、留样失败（1）5留样量FLOATmL6是否加固定剂WORD无否（0）、是（1）7固定剂类型

18、WORD无硫酸（0）、硝酸（1）、盐酸（2）、无（3）8留样瓶加药比例FLOAT%9留样触发方式WORD无本地手动（0）、本地自动（1）、外部控制（2）10留样触发条件WORD无指定时段故障留样（1）、指定时段超标留样（2）、立即瞬时留样（3）、指定时段同步留样（4）11样品时间标记DATEDATE 型采用14个09的字符组成（建议以水质采样留样器供样时间作为样品时间标记，如水质采样留样器在2020年12月7日15时02分00秒开始供样，则样品时间标记为20201207150200）12样品编号WORD无样品编号字段非必传，采用16个09的字符组成（建议以水质采样留样器采样时间段的年月日时分作

19、为样品编号，如水质采样留样器在2020年12月7日23时00分-2020年12月8日01时00分混合采样，则样品编号为2020120723000100；注：混采时间段不超时24小时）13留样结果WORD无DB32/T 43462022 8表9 水质自动采样系统管控参数（续）序号参数名称数据类型单位说明弃样记录14弃样结果WORD无弃样失败（0）、弃样成功（1）15样品时间标记DATEDATE 型采用14个09的字符组成（建议以水质采样留样器供样时间作为样品时间标记，如水质采样留样器在2020年12月7日15时02分00秒开始供样，则样品时间标记为20201207150200）16样品编号WOR

20、D无样品编号字段非必传，采用16个09的字符组成（建议以水质采样留样器采样时间段的年月日时分作为样品编号，如水质采样留样器在2020年12月7日23时00分-2020年12月8日01时00分混合采样，则样品编号为2020120723000100；注：混采时间段不超时24小时）17弃样瓶号WORD无留样控制超标信息记录18样品时间标记DATEDATE 型采用14个09的字符组成（建议以水质采样留样器供样时间作为样品时间标记，如水质采样留样器在2020年12月7日15时02分00秒开始供样，则样品时间标记为20201207150200）19样品编号WORD无样品编号字段非必传，采用16个09的字符

21、组成（建议以水质采样留样器采样时间段的年月日时分作为样品编号，如水质采样留样器在2020年12月7日23时00分-2020年12月8日01时00分混合采样，则样品编号为2020120723000100；注：混采时间段不超时24小时）20样品分析值FLOAT无21超标阀值FLOAT无22超标因子DWORD无留样控制故障信息记录23样品时间标记DATEDATE 型采用14个09的字符组成（建议以水质采样留样器供样时间作为样品时间标记，如水质采样留样器在2020年12月7日15时02分00秒开始供样，则样品时间标记为20201207150200）24样品编号WORD无样品编号字段非必传，采用16个0

22、9的字符组成（建议以水质采样留样器采样时间段的年月日时分作为样品编号，如水质采样留样器在2020年12月7日23时00分-2020年12月8日01时00分混合采样，则样品编号为2020120723000100；注：混采时间段不超时24小时）25故障设备BYTE无26故障信息WORD无DB32/T 43462022 96.4.6 控制命令控制命令按表10的要求定义。表10 控制命令定义序号名称备注水污染在线监测仪1零点校准对水污染在线监测仪进行零点校准，由具体仪器仪表确定是否支持此操作2量程校准对水污染在线监测仪量程校准，由具体仪器仪表确定是否支持此操作3启动测量4标样核查5清洗对水污染在线监测

23、仪发送清洗指令，对进样管路及测量主体部件进行清洁润洗工作，以保障测量数据准确性，由具体仪器仪表确定是否支持此操作6时间校准对水污染在线监测仪工作时间进行校准。7设置现场机时间指令内容包括在线分析仪设备编码、平台系统时间水质自动采样系统8立即瞬时留样指令内容包含采样器设备编码9远程弃样指令内容包括弃样瓶号、采样器设备编码10设置指定时段超标混合留样 用于上位机设置水质自动采样系统的指定时段超标混合留样，指令内容包含起止时间、污染物限值、采样器设备编码等11提取指定时段超标混合留样用于上位机提取水质自动采样系统的指定时段超标混合留样设置12上传指定时段超标混合留样用于现场机上传指定时段超标混合留样

24、的参数设置13设置指定时段同步混合留样 用于上位机设置水质自动采样系统的指定时段同步混合留样，指令内容包含留样起止时间、采样器设备编码14提取指定时段同步混合留样用于上位机提取水质自动采样系统的指定时段同步混合留样设置15上传指定时段同步混合留样用于现场机上传指定时段同步混合留样的参数设置16设置指定时段故障混合留样 用于上位机设置水质自动采样系统的指定时段故障混合留样，指令内容包含留样起止时间、采样器设备编码17提取指定时段故障混合留样用于上位机提取水质自动采样系统的指定时段故障混合留样设置18上传指定时段故障混合留样用于现场机上传指定时段故障混合留样的参数设置19恢复维护操作密码远程恢复门

25、禁密码到维护操作密码，指令内容包括采样器设备编码DB32/T 43462022 10附录 A（资料性）报文应答格式及示例A.1 功能码（0 x03）读主机请求：设备地址功能码寄存器地址寄存器数量CRC-HCRC-L1BYTE1BYTE2BYTE2BYTE1BYTE1BYTE设备地址：主控板地址，为 0 x01-0 xF7 可选；功能码：为 0 x03；寄存器地址：要读取数据的存放开始地址；寄存器数量：要读取的寄存器的个数；从机应答：设备地址功能码数据字节数数据CRC-HCRC-L1BYTE1BYTE1BYTE.1BYTE1BYTE设备地址：下位机地址，为 0 x01-0 xF7 可选；功能码：

26、为 0 x03；数据字节数：寄存器数量2；数据：N=(寄存器数量2)BYTE；错误应答：设备地址(1BYTE)+出错功能码+错误类型(1BYTE)+CRC 校验注意出错功能码是功能码 BYTE 最高位取反得到。例如 0 x03 出错功能码为 0 x83错误类型：01 非法功能02 非法数据地址03 非法数据值04 从站设备故障05 确认06 从属设备忙注：以上错误类型为 Modbus RTU 标准含义。示例：读取命令：01 03 00 00 00 02 C4 0B（设备地址 01）其中设备地址（01）+功能码（03）+寄存器起始地址（0000）+寄存器数量（0002即指数据长度为2个字）+CR

27、C校验（C40B）应答报文：01 03 04 41 CB 42 B7 EF 27设备地址（01）+功能码（03）+数据字节数（04）+读取数据（实际为16进制数42B741CB对应的浮点型数据为91.63）+CRC校验（EF27）。A.2 功能码（0 x10）写主机请求：设备地址功能码寄存器地址 寄存器数量字节数DATACRCHCRCL1BYTE1BYTE2BYTE2BYTE1BYTE.1BYTE1BYTEDB32/T 43462022 11设备地址：主控板地址，为 0 x01-0 xF7 可选功能码：为 0 x10寄存器地址：要读取数据的存放开始地址寄存器数量：要写入寄存器的个数字节数：写入

28、数据的字节数数据：要写入的数据注意如写一个寄存器，则寄存器数量为 1，字节数为 2，数据为一个 WORD。从机应答：设备地址功能码寄存器地址寄存器数量CRCHCRCL1BYTE1BYTE2BYTE2BYTE1BYTE1BYTE示例：主机发送：01 10 00 6B 00 02 04 00 0F 06 08 86 51从机回复：01 10 00 6B 00 02 30 14错误应答：设备地址（1BYTE）+出错功能码+错误类型（1BYTE）+CRC 校验注意出错功能码是功能码 BYTE 最高位取反得到。例如 0 x03 出错功能码为 0 x83错误类型：01 非法功能02 非法数据地址03 非法数据值04 从站设备故障05 确认06 从站设备忙注：以上错误类型为 Modbus RTU 标准含义。DB32/T 43462022 12参考文献1 生态环境部生态环境执法局火电、水泥和造纸行业排污单位自动监测数据标记规则（执法函202021号）2 生态环境部生态环境执法局火电、水泥、造纸行业补充参数联网传输技术文档3 水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N等）安装技术规范（HJ 353-2019）4 水污染源在线监测系统（CODCr、NH3-N等）运行技术规范（HJ 355-2019）_