水资源监控数据传输规约DB41-T 1998-2020

ICS07.060

CCSN93

DB41

河南省地方标准

DB41/T1998—2020

水资源监控数据传输规约

2020-10-23发布2021-01-23实施

河南省市场监督管理局发布

DB41/T1998—2020

目次

前言..............................................................................II

1范围..............................................................................1

2规范性引用文件....................................................................1

3术语和定义........................................................................1

4基本要求..........................................................................1

5数据报文传输规约..................................................................2

6数据传输报文及结构................................................................7

附录A（规范性）事件记录.........................................................24

附录B（规范性）CRC检验算法.....................................................25

I

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前言

本文件按照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》的规定

起草。

本文件由河南省水利厅提出并归口。

本文件起草单位：河南省水文水资源局。

本文件主要起草人：姚广华、杨明华、宾予莲、杜付然、黄振离、陈宁锦、陈楠、孟春丽、庞雁东、

周政辉、王冰、司文青、苏顺奇、宋金喜、沈畅、张允、赵珑迪、王卫云、燕青、李洋、肖航、吴奕、

魏楠、魏鸿、张小娟、朱晓璞。

II

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水资源监控数据传输规约

1范围

本文件规定了水资源监控数据传输的术语定义、基本要求、数据报文传输规约、数据传输报文及结

构。

本文件适用于水资源监测系统的设计、建设和运行管理。

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/T2260中华人民共和国行政区划代码

GB/T18657.3—2002远动设备及系统第5部分传输规约

GB/T50095水文基本术语和符号标准

SL26水利水电工程技术术语标准

SL427—2008水资源监控管理系统数据传输规约

SL651水文监测数据通信规约

3术语和定义

GB/T50095和SL26界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

遥测终端机

能自动完成数据的采集、存储、编码及传输控制，并通过传输信道自动完成数据传输的仪器。

3.2

监测站

为获取水资源监控数据而设立的各种观测设备及其安装场所的总称。

3.3

中心站

在水资源监测管理系统中，负责实时数据收集、处理和发布，并根据需要能对监测站（监控站）进

行遥控/遥调的控制中心。

4基本要求

4.1系统涉及的仪器设备产品应符合相关标准的要求。

4.2传感器与遥测终端机之间的数据传输应符合SL651规定。

1

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4.3如兼有水文测报、报汛测报功能的监测站，应协调不同规约的使用。不能协调一致的，监测设备

应相互独立设立。

5数据报文传输规约

5.1帧结构的制定

按GB/T18657.3—2002规定的增强性结构的三层参考模型，结合水资源监测系统数据传输的特点，

制定实用的帧结构。

5.2帧基本单元

帧基本单元为字节，包括8个数据位、1个起始位“0”和1个停止位“1”，无校验。字节传输顺序

为低位在前，高位在后。帧基本单元结构见表1。

表1帧基本单元结构

起始位8个数据位停止位

“0”D0D1D2D3D4D5D6D7“1”

5.3帧格式

5.3.1采用异步式传输帧格式。帧传输顺序为低字节在前，高字节在后，帧格式见表2。

表2帧格式定义

帧内容帧结构帧结构定义

起始字符68H

报文头用户数据区长度L

起始字符68H

控制域C

用户数据区

地址域A

（应用层数据）

用户数据域D

帧校验校验CS

报文尾结束字符16H

5.3.2用户数据区长度L格式：

a)由1字节组成。

b)采用BIN编码，是控制域、地址域、用户数据域（应用层）的字节总数。数据为图片数据流

时，数据长度为L×1K。

5.3.3控制域格式：

a)控制域C表示报文传输方向和所提供的传输服务类型信息，定义见表3。

表3控制域C

D7D6D5～D4D3～D0

传输方向位DIR拆分标志位DIV帧计数位FCB功能码

2

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b)传输方向位DIR应按以下规定执行：

1)DIR=0，表示此帧报文是由中心站发出的下行报文；

2)DIR=1，表示此帧报文是由终端发出的上行报文；

3)在每帧报文的通信过程中是不变的。

c)拆分标志位DIV应按以下规定执行：

1)DIV=1，表示此报文已被拆分为若干帧，接收后需要拼接。此时控制域C后增加一个字节，

为拆分帧计数DIVS，采用BIN倒计数（255～1），1时表示最后一帧。启动站发送时自动

加上发送，从动站返回帧时对应加上确认；

2)DIV=0，表示此帧报文为单帧。

d)帧计数位FCB应按以下规定执行：

1)FCB表示每个站连续的发送/确认或者请求/响应的变化位。FCB位用来防止信息传输的丢

失和重复；

2)启动站向同一从动站传输新的发送/确认或请求/响应传输时，启动站将设置FCB值，若超

时未收到从动站的报文，或接收出现差错，则启动站将FCB减1，重复原来的发送/确认

或者请求/响应，直到FCB值为0，表示本次传输服务失败；

3)从动站收到启动站FCB值不为0的报文并按照要求确认或响应时，返回相应的FCB值。

e)功能码定义应按以下规定执行：

1)传输方向位DIR=0，下行帧功能码具体定义见表4；

表4下行帧传输方向（DIR=0）

功能码帧类型分类

0H发送∕确认命令

1H查询∕响应帧雨量参数

2H查询∕响应帧水位参数

3H查询∕响应帧流量(水量)参数

4H查询∕响应帧流速参数

5H查询∕响应帧闸位参数

6H查询∕响应帧功率参数

7H查询∕响应帧气压参数

8H查询∕响应帧风速参数

9H查询∕响应帧水温参数

AH查询∕响应帧水质参数

BH查询∕响应帧土壤含水率参数

CH查询∕响应帧蒸发量参数

DH查询∕响应帧报警或状态参数

EH查询∕响应帧综合参数

FH查询∕响应帧水压参数

2)传输方向位DIR=1，上行帧功能码具体定义见表5。

3

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表5上行帧传输方向（DIR=1）

功能码帧类型分类

0H确认认可

1H自报帧雨量参数

2H自报帧水位参数

3H自报帧流量（水量）参数

4H自报帧流速参数

5H自报帧闸位参数

6H自报帧功率参数

7H自报帧气压参数

8H自报帧风速参数

9H自报帧水温参数

AH自报帧水质参数

BH自报帧土壤含水率参数

CH自报帧蒸发量参数

DH自报帧报警或状态参数

EH自报帧统计雨量

FH自报帧水压参数

5.3.4地址域格式。地址域A包括行政区划码A1、监测站地址A2。行政区划码A1，按GB2260的规

定执行，具体编码方法：用6位BCD编码表示，前两位为省（区、市）码，中间两位数字为地（市）码，

后两位数字为县（区）码。监测站地址A2由2字节二进制数据组成，65535为广播地址，0为无效地

址。地址域A格式见表6。

表6地址域A

地址域数据格式字节数

行政区划码A1BCD3

监测站地址A2BIN2

5.3.5帧校验CS是控制域、地址域、用户数据（应用层）的字节采用CRC校验，生成多项式：

X7+X6+X5+X2+1。CRC校验算法见附录B。

5.4用户数据域

5.4.1用户数据域格式定义见表7。

表7用户数据域格式

用户数据域构成用户数据域说明

应用层功能码AFN1字节功能码AFN，见表8

数据域用户数据报文

2字节密码PW，见表9

附加信息域AUX

5字节时间标签Tp，见表10

5.4.2应用层功能码AFN由1字节组成，采用HEX编码表示，具体定义见表8。

4

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表8应用层功能码AFN

应用功能码应用功能定义发出端响应端

00H～01H备用——

02H链路检测监测站中心站

03H～0FH备用——

10H设置遥测终端机地址中心站监测站

11H设置遥测终端机时钟中心站监测站

12H设置遥测终端机工作模式中心站监测站

17H设置遥测终端机的水位基值、水位上下限中心站监测站

18H设置遥测终端机水压上、下限中心站监测站

19H设置遥测终端机水质参数种类、上限值中心站监测站

1AH设置遥测终端机水质参数种类、下限值中心站监测站

20H设置遥测终端检测机参数启报阈值及存储时间段间隔中心站监测站

21H配置通讯参数中心站监测站

22H～2FH备用——

35H～4FH备用——

50H查询遥测终端机地址中心站监测站

51H查询遥测终端机时钟中心站监测站

52H查询遥测终端机工作模式中心站监测站

53H查询遥测终端机的数据自报种类及时间间隔中心站监测站

54H查询遥测终端机需查询的实时数据种类中心站监测站

57H查询遥测终端机水位基值、水位上下限中心站监测站

58H查询遥测终端机水压上、下限中心站监测站

59H查询遥测终端机水质参数种类、上限值中心站监测站

5AH查询遥测终端机水质参数种类、下限值中心站监测站

5DH查询遥测终端机的事件记录中心站监测站

5EH查询遥测终端机状态和报警状态中心站监测站

61H查询遥测终端机图像记录中心站监测站

65H～70H备用——

71H查询通信参数中心站监测站

72H～80H备用——

81H随机自报报警数据监测站中心站

82H人工置数监测站中心站

83H～8FH备用——

90H复位遥测终端机参数和状态中心站监测站

91H清空遥测终端机历史数据单元中心站监测站

97H～9FH备用——

A0H设置遥测终端机需查询的实时数据种类中心站监测站

5

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表8（续）

应用功能码应用功能定义发出端响应端

A1H设置遥测终端机的数据自报种类及时间间隔中心站监测站

A2H～AFH备用——

B0H查询遥测终端遥测终端机实时值中心站监测站

B1H查询遥测终端遥测终端机存储数据中心站监测站

B2H～BFH备用——

C0H自报实时数据监测站中心站

C1H自报图像数据监测站中心站

C2H～CFH备用——

注：本对照表的功能码未在本文件说明的对应报文数据结构参照SL427—2008。

5.4.3附加信息域AUX应按以下规定执行：

a)密码PW：

1)密码PW用于重要下行报文中，由2字节组成，PW是由中心站将密钥按系统约定的密码算

法产生，并在中心站发送的报文中下发给终端，由终端进行校验，通过则响应中心站命令，

反之否认；

2)密码长度由两个字节组成：第一个字节前半个字节为密钥算法，采用BCD编码，取值范围

0～9；第一个字节后半字节和第二个字节共12位为密钥，采用BCD编码，取值范围000～

999。终端根据密钥及密钥算法，计算出密码，然后与终端持有的密码进行比对验证，密

码相匹配，则命令有效，否则命令无效；

3)终端的密码及密钥算法不公开，格式见表9。

表9密码PW

Byte2Byte1

D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0

密钥算法(BCD编码)密钥（BCD编码）

b)时间标签Tp：

1)时间标签用于交换网络通道中，对采用同时建立多个通信服务的传输，进行辅助判决接收

报文的时序和时效性；

2)时间标签Tp由6字节组成，数据格式见表10；

表10时间标签Tp

数据名称数据格式单位字节数

启动帧发送时标数据格式见表11秒分时日月5

允许发送传输延时时间BINmin1

3)时标的数据格式见表11；

6

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表11时标的数据格式

数据格式

数据名称

D7D6D5D4D3D2D1D0

秒BCD码十位BCD码个位

分BCD码十位BCD码个位

时BCD码十位BCD码个位

日BCD码十位BCD码个位

月BCD码十位BCD码个位

4)时间标签Tp由启动站产生，并通过报文传送给从动站，从动站据此判决收到的报文的时

序和时效性，如判别有效，从动站发送响应帧；

5)启动帧发送时标：记录启动帧发送的时间；

6)允许发送传输延时时间：指启动帧从开始发送至从动站接收到报文之间启动站所允许的传

输延时时间；

7)从动站的时效性判断规则：如从动站的当前时间与Tp中的启动帧发送时标之间的时间差

大于Tp中的允许传输延时时间，从动站则舍弃该报文；如时间差不大于Tp中的允许传输

延时时间，则做出响应；如Tp中的允许传输延时时间为“0”，则从动站不进行上述两项

的判断。在自报参数时，Tp是该参数变化发生时间。

5.5链路层及物理层规约

5.5.1链路传输服务类别分为三类，格式见表12。

表12传输服务类别

功能类别用途

发送∕无回答S1启动站发送传输，从动站不回答。

发送∕确认S2启动站发送报文，从动站回答确认或否认报文。

查询∕响应S3启动站发出查询命令，从动站作确认、否认或数据响应。

5.5.2链路连接方式：

a)长连接方式：终端与中心建立连接后，终端进行登陆认证，中心确认登陆认证后，终端发送心

跳维持连接。如果终端未进行登陆认证或者登陆未通过中心认证，中心延迟一定时间后主动中

断连接。

b)休眠连接方式：终端一直处于休眠状态，在特定的时间被唤醒，自动上电启动与中心建立连接，

进行登陆认证，认证成功后，发送随机报警数据及自报数据。当完成终端数据传送后，终端向

中心发送退出命令，中心确认退出命令，终端收到中心的退出命令后，终端自动关闭系统保持

休眠状态，等待下一个特定时间被唤醒。

5.5.3物理层规约按照SL427—2008中的规定执行。

6数据传输报文及结构

6.1传输报文帧结构

7

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6.1.1遥测站向中心站发送链路检测在线保持时，采用S1传输服务类别,S1传输服务类别-链路检测

在线保持模式下行帧数据帧格式见表13报文定义。

表13传输服务类别-帧结构1

序号报文名称报文编码说明

1起始字符1字节，HEX编码68H。

报

2用户数据区长度L1字节，详见5.3.2说明。

头

3起始字符1字节，HEX编码68H。

4用控制域C1字节，详见5.3.3说明。

5户地址域A5字节，详见5.3.4说明。

6数功能码AFN1字节，采用HEX编码，详见5.4.2说明。

用户数据域

7据数据域—

8校验帧校验CS1字节帧校验，详见5.3.5说明。

9报尾结束字符1字节，HEX编码16H。

6.1.2中心站对遥测站进行参数设置时，采用S2传输服务类别,S2传输服务类别-参数设置模式的下、

上行数据帧格式见表14。

表14传输服务类别-帧结构2

序号报文名称报文编码说明

1起始字符1字节，HEX编码68H。

报

2用户数据区长度L1字节，详见5.3.2说明。

头

3起始字符1字节，HEX编码68H。

4控制域C1字节，详见5.3.3说明。

5地址域A5字节，详见5.3.4说明。

用

6户功能码AFN1字节，采用HEX编码，详见5.4.2说明。

7数用户数据域—

据

8数据域密码PW2字节，详见5.4.3中“a)密码PW”说明

9时间标签Tp5字节，详见5.4.3中“b)时间标签Tp”说明

10校验帧校验CS1字节帧校验，详见5.3.5说明。

11报尾结束字符1字节，HEX编码16H。

6.1.3中心站对遥测站进行参数查询时，采用S3传输服务类别,S3传输服务类别-参数查询模式的下、

上行数据帧格式见表13。

6.1.4中心站对遥测站进行终端控制时，采用S2传输服务类别,S2传输服务类别-控制模式上行帧数

据帧格式见表13报文定义，下行数据帧格式见表14。

6.1.5遥测站向中心站自报数据时，采用S2传输服务类别,S2传输服务类别-自报模式上行帧数据帧

格式见表13报文定义，下行数据帧格式见表15。

8

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表15传输服务类别-帧结构3

序号报文名称报文编码说明

1起始字符1字节，HEX编码68H。

报

2用户数据区长度L1字节，详见5.3.2说明。

头

3起始字符1字节，HEX编码68H。

4控制域C1～2字节，详见5.3.3说明。

用

5地址域A5字节，详见5.3.4说明。

户

6功能码AFN1字节，采用HEX编码，详见5.4.2说明。

数

7用户数据域数据域—

据

9时间标签Tp5字节，详见5.4.3中“b)时间标签Tp”说明

10校验帧校验CS1字节帧校验，详见5.3.5说明。

11报尾结束字符1字节，HEX编码16H。

6.2参数设置

6.2.1参数设置报文的上、下行帧的地址域A与数据域值应完全相同，控制域C值不同。

6.2.2设置遥测终端机水质参数种类、上限值（AFN=19H）命令格式见表14。响应帧格式见表14。数

据域为5＋N×4[+1（参数含粪大肠菌群时，在总字节基础上增加1字节）]字节，定义如下:

a)数据域中前5字节是遥测终端机监测的水质参数种类，为BIN代码，每位代表一种参数，对

应位置1则监测，清0则不监测，见表16。

表16遥测终端机水质参数种类、值数据格式

对应位名称计量单位值格式对应位名称计量单位值格式

D0水温℃N(3，1)D20氰化物mg/LN（5，3）

D1pH值N（4，2）D21挥发酚mg/LN（5，3）

D2溶解氧mg/LN（4，2）D22苯酚mg/LN（5，2）

D3高锰酸盐指数mg/LN（4，2）D23硫化物mg/LN（5，3）

D4电导率µs/cmN（5）D24粪大肠菌群个／LN（10）

D5氧化还原电位mvN（5，1）D25硫酸盐mg/LN（6，2）

D6浊度度N（3）D26氯化物mg/LN（8，2）

D7化学需氧量mg/LN（7，1）D27硝酸盐氮mg/LN（5，2）

D8五日生化需氧mg/LN（5，1）D28铁mg/LN（4，2）

量

D9氨氮mg/LN（6，2）D29锰mg/LN（4，2）

D10总氮mg/LN（5，2）D30石油类mg/LN（4，2）

D11铜mg/LN（7，4）D31阴离子表面活性剂mg/LN（4，2）

D12锌mg/LN（6，4）D32六六六mg/LN（7，6）

D13氟化物mg/LN（5，2）D33滴滴涕mg/LN（7，6）

9

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表16（续）

对应位名称计量单位值格式对应位名称计量单位值格式

D14硒mg/LN（7，5）D34有机氯农药mg/LN（7，6）

D15砷mg/LN（7，5）D35总磷mg/LN（5，3）

D16汞mg/LN（7，5）D36叶绿素aμg/LN（6，3）

D17镉mg/LN（7，5）D37生物毒素%N（7，2）

D18六价铬mg/LN（5，3）

D38～D39备用

D19铅mg/LN（7，5）

注：N(D，[d])为数值型数据，D表示数据的总位数，不包括小数点；d表示数据的小数点位数。

b)数据域第6字节开始是监测水质参数的值，按照遥测终端机存在的参数先后次序排列，每一

种参数由4字节BCD码构成（取值范围为0～99999999），低位在前，高位在后，小数点

位置由每个参数的要求决定。粪大肠菌群由5字节BCD码构成，没有小数位。不需要监测的

参数不参加排列。

6.2.3设置遥测终端机水质参数种类、下限值（AFN=1AH）命令格式见表14。响应帧格式见表14。数

据域为5＋N×4(＋1)字节，见6.2.2中格式定义。

6.2.4设置遥测终端机检测参数启报阈值及存储时间段间隔（AFN=20H）命令格式见表14。遥测终端

机的响应帧格式见表14。数据域数据格式为启报信息和启报阈值。定义如下：

a)启报信息包括启报阀值的参数类别、被设置参数的编号、存储时间段间隔，见表17。启报阀

值的参数类别为4位的BIN码表示，取值范围为1～15，见表18。被设置参数的编号为4位的

BIN码，取值范围为1～15，顺序排列。参数存储时间段间隔为8位的BIN码，取值范围为1～

255min，0000B为缺省值(雨量5min，水位5min)。

表17启报阈值参数类别及编号和间隔的数据格式

数据格式

数据名称

D7D6D5D4D3D2D1D0

启报阈值参数类别，被设置参数的编号参数类别见表19被设置参数的编号

存储时间段间隔存储时间段间隔

表18遥测终端机参数启报阈值的参数类别

字符参数类别字符参数类别

0000B雨量1000B水温

0001B水位1001B水质

0010B流量（水量）1010B土壤含水率

0011B流速1011B蒸发量

0100B闸位1100B水压

0101B功率1101B

0110B气压1110B备用

0111B风速（风向）1111B

b)启报阈值格式和单位定义如下：

10

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1)启报雨量阈值格式：雨量值1字节，取值范围为0.1～9.9，单位为mm。数据格式见表19。

表19启报雨量阈值数据格式

字节位名称

字节名称

D7D6D5D4D3D2D1D0

BYTE