《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》（征求意见稿）

编制说明2一、工作简况 二、主要工作过程 三、标准关键技术参数及确定依据 四、国内同类标准制修订情况及与法律法规、强制性标准关系16五、重大分歧意见的处理经过和依据 六、自我承诺 3一、工作简况（一）项目来源根据广西环境科学学会2024年8月5日印发的《关于下达2024年第二批团体标准项目计划的通知》文件精神，由广西壮族自治区生态环境监测中心提出，由广西壮族自治区生态环境监测中心、广西壮族自治区玉林生态环境监测中心、广西壮族自治区河池生态环境监测中心、碧兴物联科技（深圳）股份有限公司共同起草的团体标准共同起草的团体标准《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》获批立项（以下简称：传输技术规（二）项目背景及目的意义生态环境监测是生态环境保护的基础，是生态文明建设的重要支撑。党中央、国务院高度重视生态环境监测工作，《关于加快推进生态文明建设的意见》（中发〔2015〕12号）要求“健全设方案》（国办发〔2015〕56号）就生态环境监测网络建设作出部署，提出全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源、生态状况监测全覆盖，各级各类监测数据系统互联共享，监测预报预警、信息化能力和保障水平明显提升，监测与监管协同联动，初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络，使生态环境监测能力与生态文明建设要求相适4由于监测设备仪器生产厂家众多、型号多样，其对上位机的数据通信协议自成一体，互不开放和兼容，数据格式不统一及传输非标准化，导致技术层面的信息交换不畅通，难以实现监测数据联网共享。《关于加快推进国家地表水环境质量监测网水质自表水自动监测系统通信协议技术要求》发布后，在一定程度上对系统通信协议进行了统一，但在实际应用中仍存在一定不足。本《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》在《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》基础上进一步统一了现场到上位机的传输协议，标准化后解析到水质自动监测系统中做持久化存储，满足地表水自动监测与自动监测站远程维护及控制的精细化管理的需要。目前国家尚未颁布相关地表水水质自动监测站监测数据采集传输及论证技术标准。因此，制定适用于统一管理的标准《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》显得尤为重要。二、主要工作过程（一）成立标准编制工作组团体标准《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》项目任务下达后，广西壮族自治区生态环境监测中心、广西壮族自治区河池生态环境监测中心、广西壮族自治区玉林生态环境监测中心、碧兴物联科技（深圳）股份有限公司等单位成立了标准编制工作组，起草单位制定了起草编写方案与进度安排，明确任务职责，确定工作技术路线，开展标准研制工作。5广西壮族自治区生态环境监测中心的张少梅为项目实施负责人，黄伯当、韦均、张文燕、吴雄平、韦俊宇、曾玲玲、韦英兰、蓝敏思、李秋瑶、刘武、罗家琪等相关技术人员组成。其中张少梅负责标准编制的组织、协调和方案总结等材料的编制工作；玉林生态环境监测中心吴雄平、河池生态环境监测中心韦英兰、碧兴物联科技（深圳）股份有限公司李秋瑶负责整理全区各重金属水站建设安装等情况工作；其他同志负责标准编制的资料搜集（二）研讨确定标准主体内容本《技术规范》编写的内容主要包括适用范围、规范性引用文件、术语和定义、数据采集传输协议内容。本《技术规范》主要通过与区各建站单位，对不同品牌和不同型号的的水质自动设备生产厂商与运维单位进行考察调研，并在此基础上优化、总结形成文本材料。1.实用性原则本文件是在充分收集相关资料和文献，分析地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范，调研监测设备厂商及地方对自动监测的管理需求情况，在现有相关国家地表水自动监测系统通信协议技术要求的基础上，结合广西地表水自动监测系统通信协议技术要求而总结起草的，符合当前地表水自动监测系统通信协议技术要求，具有较强的实用性和可操作性。2.协调性原则6本文件编写过程中注意了与地表水水质自动监测相关技术协调问题，以及地表水水质自动监测站的管理问题，在内容上与现行法律法规、标准协调一致。3.规范性原则本文件严格按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》编写本标准的内容，保证标准的编写质量。三、标准关键技术参数及确定依据团体标准《地表水水质自动监测站监测数据采集传输技术规范》主要章节内容包括：界定了水质自动监测站监测数据采集传输所需的术语和定义。确立了通信流程与应答机制，包括：登录与心跳检测、应答机制、超时重发机制；通讯协议数据结构，包括：通讯包、数据段结构组成、数据区结构与定义等。（一）术语和定义。主要参照《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》定义确定了地表水水质自动监测站、地表水水质自动监测数据平台、地表水水质自动监测系统、上位机、在线监测仪器、现场机、数据采集传输仪，在《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》基础上明确监测数据和质控数据的类型。（二）系统结构。依据《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》的4.2要求，确定地表水在线监测系统的构成方式。地表水在线监测系统从底层逐级向上可分为现场机、传输网络和上位机(平台)三个层次。上位机通过传输网络与现场机)进行通讯(包括发起、数据交换、应答等)。在《国家地表水自动监测系7统通信协议技术要求》基础上补充了监测系统构成方式图示。进一步明确结构定义。（三）协议内容。将协议内容包括：通信流程与应答机制、通讯协议数据结构、通讯包、数据段结构组成、数据区。1.在通信流程在《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》中，完善了通信流程与应答机制，首先是关于系统对站点离线的判定，在《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》要求中主要是数据的交互，在系统上无法体现出离线状态，或由各家系统厂商自行定义，本协议中约定了现场机主动向上位机发起TCP连接请求，连接成功后发送心跳包检测登录，上位机对心跳包进行MN号和密码验证，如验证通过，上位机返回心跳响应包，否则关闭连接。2.将应答模式分为现场主动请求模式及上位机主动请求模式，当上位机主动请求时，现场收到命令后先返回应答指令，上位机收到指令后确认命令下发成功，而无需等待处理结果后再反馈在系统平台上体现为当下发命令时，系统平台能够立刻获得响应。《国家地表水自动监测系统通信协议技术要求》中的应答模式为TCP的通用交互过程，本协议中明确的应答机制为建立TCP连接后的数据交互过程。3.本协议对超时重发机制分为两种方式：请求回应超时、执行超时。针对请求回应超时，在规定时间内未收到回应，则进行自动重发，重发超过规定次数后仍未收到回应则视为通讯不可用，8通讯结束，超时重发次数可自定义。对于执行超时，请求方在收到请求回应后规定时间内未收到返回数据或命令执行结果，则认为是超时，命令执行失败，请求操作结束。温度（摄氏度）、湿度（%）、泵阀状态、控制阀状态、控制阀数量、等待仪表测量时间、清洗管路时间、反吹时间、反吹间隔、清洗时间、清洗间隔、除藻选择等，采集动环因素与设备状态信息，通过远程方式能够更好的让用户了解现场情况。为运维精细化管理与执行远程操作提供便利。5.本协议在数据标记表中增加了仪器通信故障、缺纯水、缺试剂、缺标样、缺水样、恒值不变、有效数据不足、质控无效数据的标识定义，更准确更详尽的表述数据状态。为数据应用提供支撑。6.在6.5.3中，首次定义了SerialNumber(标液核查序号），0为单次核查，1-9为多点线性核查对应的序号。同时在2062消息通道中增加该字段，用于区分多点线性核查对应的序号，避免通过上报时间判断导致的误匹配问题，误匹配时会导致较大重复核查工作量。1.在全区选取具备条件的水站，按照本协议进行对接，增加数据区字段后能够更完整的采集现场端信息，包括动环因素与设备状态信息，远程运维时结合现场视频能够详尽的了解现场情况，减少运维到现场处理次数。（一）增加数据区字段的优势9通过增加数据区字段，可以更全面地采集现场端信息，增强数据收集的完整性，通过添加的字段如经度、纬度、电压(伏)、温度(摄氏度)、湿度等字段，可以获取更全面的水站运行环境及设备状态信息，从而更准确了解水站的实际情况。（二）实践应用与效果1、实施策略通过选取具备条件的水站，制定实施计划，包括水站的选取标准、对接协议的具体内容、数据区字段的增加方案。了解现有的数据采集系统、监控设备以及运维流程，确保所有参与的水站都符合实施条件，并具备相应的技术支持和人员配置。在水站现场的现场机《地表水自动监测系统通信协议》中，在数据区新增字段。新增字段如下表所示：表1数据区字段定义表依次标注每个控制阀的状态，0表示关，1表示e间e0为停止除藻；1为启动0为无报警；1为断电报警；2为采样管路欠压(源水泵故障)3为进样管路欠压(进样泵/增加r号2、实施过程在具备条件的自动监测水站的数据传输协议中，根据现场的仪器设备情况，在现场机的数据传输协议中的数据区增加本协议新增的字段，如经纬度、电压(伏)、温度(摄氏度)等字段。增加本协议新增的字段后，进行发送数据。同时在服务器观察现场机所发送的数据，查看是否接收到在数据区新增的经纬度、电压(伏)、温度(摄氏度)等字段的数据接收日志。若有接收日志，验证日志中接收到的数据字段和现场机所发送的字段是否符合一致，以及是否有数值，观察新增字段的数据采集、处理、封装以及发送功能是否正常工作。3、实施效果在水站现场的现场机《地表水自动监测系统通信协议》中，在数据区新增字段，且进行部署，发送数据到服务器，在服务器的接收日志中，成功看到了新增的数据区字段的内容。（三）结论通过水站现场进行新增字段的部署和测试，并在服务器端成功验证接收到的数据字段，可以得到结论。在水站现场，成功部署并配置了新增的数据字段到数据传输协议中，这些字段已能够精准地采集并传输所需数据。经过测试，这些新增字段的数据传输过程准确无误，完全符合预设的字段格式和数据范围，数据传输过程中未发生数据丢失或错误。同时，服务器端也顺利接收并验证了新增字段的数据，证明了数据传输协议与服务器解析程序的高度兼容性，确保了对接收数据的正确解析和处理。系统展现出优异的稳定性，新增字段的集成并未对原有系统造成任何不良影响，数据采集、传输和验证流程均流畅无误。此外，新增字段的引入为水站数据采集和分析带来了更多维度的信息，提升了数据的准确性和完整性，进而优化了数据质量。运维人员通过新增字段能够更全面地掌握水站运行状况，实现问题的快速发现及处理，有效减少了现场处理问题的需求，显著提高了运维效率。2.在全区选取具备条件的水站，增加标识后，通过一段时间的观察，新增标识数据数量，能有效排查出存疑数据，为提升数据质量提供支撑。（一）增加数据标识的优势通过新增数据标识，可提高对数据的判断条件，使得数据信息体现的更加透彻，有助于全面分析数据，还能更容易地识别和处理可疑数据，提升数据管理的精度和效率。（二）实践应用与效果1、实施策略通过配置现场机的数据传输协议，在协议中的数据标识区新增数据标识。增加标识后，通过一段时间的观察，统计接收到的新增标识数据，就能够有效排查处多少条存疑数据。主要新增标识如下表所示：表2数据区字段定义表标识定义标识来源F仪器通信故障仪器数据采集失败现场机缺纯水监测仪器缺纯水现场机缺试剂监测仪器缺试剂现场机缺标样监测仪器缺标样现场机缺水样检测仪器缺水样现场机连续3条数据一样H有效个数不足在指定的范围内有效数据个数低于应传数据个数的QCF质控无效数据监测数据当天日质控、本周质控、本月质控不合格导致无效数据的标识2、实施过程在协议的数据标识区新增数据标识，配置完成后，现场机进行数据发送，同时在服务器查看所接收的数据，查看报文中是否有新增的数据标识，报文信息是否完整。3、实施效果在数据传输协议中，在数据标识区配置和新增数据标识，通过比对现场机所发送的数据报文，以及服务器的接收报文，数据报文字段均一致，不存在缺失数据信息的现象，有效提高了数据传输的可靠性。（三）结论通过在具备条件的自动监测水站中实施新增数据标识策略，成功提升了数据传输的可靠性。新增的数据标识能够有效帮助识别和排查存疑数据，能够实时监控和分析现场机与服务器之间的数据报文，确保数据的一致性和完整性。此外，新增的标识如仪器通信故障、缺纯水、缺试剂、缺标样、缺水样、恒值不变、有效个数不足及质控无效数据等，均有助于及时发现和处理数据传输过程中的异常情况。3.在全区选取具备条件的水站，新的核查规则下，多点线性核查匹配错误率得到有效减少，未出现多点线性核查匹配错误问题，为减少运维重复工作提供有效解决方案。（一）增加标液核查序号字段的优势通过在2062消息通道新增标液核查序号，能够有效识别多点线性核查的质控顺序，避免数据顺序出现匹配错误的现象。（二）实践应用与效果1、实施策略通过在自动监测水站选取具备条件的站点，在数据传输协议中，配置2062消息通道的数据报文，进行新增字段标液核查序号，之后通过现场机发送数据，同时观察服务器接收到的报文信2、实施过程通过在自动监测水站选取具备条件的站点，在数据传输协议中，配置2062消息通道的数据报文，在2062消息通道中新增标液核查序列号字段，进行多点线性核查质控测试，观察服务器所接收的2062报文，标液核查序列号的顺序以及数