SL651-2014水文监测RTU解决方案
国家地下水监测工程(水利部分)监测数据通信报文规定
国家地下水监测工程（水利部分）监测数据通信报文规定（试行）水利部南京水利水文自动化研究所水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心二〇一四年十二月目录0前言 (2)1工作体制与方式 (2)2传输规约 (2)3通信报文 (4)3.1 自报报文 (5)3.1.1 报文传输链路 (5)3.1.2 监测站自报报文（上行） (5)3.1.3 监测站自报报文（下行） (9)3.1.4 监测站校时 (9)3.2 远程数据下载报文 (9)3.2.1 远程数据下载报传输链路 (10)3.2.2 远程数据下载（下行）报文 (10)3.23 远程数据下载（上行）报文 (11)3.3 实时数据查询报文 (12)3.3.1 实时数据查询报传输链路 (12)3.3.2 实时数据查询报（下行）帧结构 (13)3.3.3 实时数据查询报（上行）帧正文 (14)4 备用信道 (15)国家地下水监测工程（水利部分）数据通信规约报文规定0 前言本规定依据SL651-2014《水文监测数据通信规约》编制。
1工作体制与方式国家地下水监测工程（水利部分）监测站工作体制采用自报式工作方式，其中：1）水位监测站采用采六发一工作方式，每间隔4小时采集一次，每天采集6次（同时存入固态存储器），分别是12:00、16:00、20:00、0:00、4:00，最后一次采集为次日早8:00；每天早8:00发送一次数据(六组数据)；2）泉流量监测站工作方式是：通过监测堰槽水位监测流量数据，每10分钟采集一次（同时存入固态存储器），达到设定水位变幅门限，实时自报；3）地下水水质站为5天采集报送一次数据（同时存入固态存储器）工作方式，采集报送数据时间是每月1日、6日、11日、16日、21日、26日早8:00。
2传输规约国家地下水监测工程（水利部分）数据通信协议采用《水文监测数据通信规约》（SL651-2014）。
1. SL651-2014规约在一种报文帧结构框架内，规定了ASCⅡ字符编码和HEX/BCD编码的两种报文编码结构；其通信协议基于面向字符异步通信方式；本项目采用HEX/BCD编码的报文编码结构；2. 本项目根据实际数据采集参数、频度等报送数据要求，从SL651-2014规约规定的报文结构中选择适宜的报文正文、要素编码组合（均匀时段水文信息报），确定适合于信道传输的单帧报文长度；3. 遥测站分类码编码规定见SL651-2014附录A，功能码定义见SL651附录B，编码要素及标识符规定见SL651-2014附录C，遥测站参数配置标识符见SL651-2014附录D。
水文遥测终端RTU参数配置
水文遥测终端RTU参数配置详解在河流、水库等的水情监测中，水文遥测终端RTU提供水情数据采集和传输的功能，RTU在使用之前需要根据SL651-2014《水文监测数据通信规约》和监测现场的要求进行参数设定，本文将以唐山蓝普lanpu-1802型水文遥测终端RTU为例，详细介绍RTU各项参数配置方法。
一、通用设置●读出参数：点击此按钮，可读出RTU设备内的参数设置，包括网络参数与设备参数。
●写入参数：将参数设置正确后，点击此按钮可将新的参数写入RTU设备。
●RTU协议：选择水文监测协议、水资源监测协议或自定义协议，用户可以根据需要选择相应的协议上报数据。
●在GPRS传输模式下，写入中心通讯服务器的软件地址与服务器电脑在外网的IP，当有多个中心时，要顺序填入。
●GPRS接入点：在使用公网专线组网GPRS传输方式时，填入“cmnet”；使用移动ＶＰＮ专网组网GPRS传输方式时，填入VPN专网的接入点名称。
二、高级设置●供电模式：RTU 在低功耗模式下，平时处于休眠状态，当有数据上报时被唤醒，仅适用于自报工作状态和自报确认工作状态。
●上传数据格式：选择 ASC Ⅱ字符编码或 HEX/BCD 编码帧结构，报文应采用同一种编码结构，不得交叉使用。
●RTU采样时间间隔，RTU扫描各个输入输出端口的时间间隔，单位分钟。
●加报报时间间隔，是指每次整点上报后每隔多长时间进行一次加报，取值范围：5，10，15，20 ，30，缺省值：5，单位：分钟单位分钟。
●定时报时间间隔，设置 RTU 间隔几个小时上报雨量和水位的参数，取值范围：1、2 、3、6、8、12、24，缺省值：1，单位：小时单位小时。
●保存记录时间间隔，是指按设置的时间间隔存储雨量和水位数据，单位分钟。
●工作模式：包括自报工作状态、查询应答工作模式和调试维修模式。
A.自报工作状态1 ）事件触发（被测要素值发生一定变化）时，遥测站主动发送数据；2 ）定时触发时，遥测站应按规定的时间主动上报发送数据；3 ）自报工作优先级依次为：告警自报，要素值变化自报，特定条件自报，定时自报。
遥测终端机介绍-RTU简介-遥测终端机功能
关键字RTU、遥测终端、水雨情采集、水资源监控、山洪预警1.概述1.1产品简介WJ-6000遥测终端机采用工业级嵌入式实时多任务操作系统，具有强大的数据处理能力和较高的数据采集精度，是一种高可靠性和高智能化的微功耗数据采集终端设备，产品集数据采集、显示、存储、通信和远程管理于一体。
除满足一般水文水资源系统应用需求外，还提供山洪、气象、环保、农业灌溉、供水等领域对现场数据处理的需求。
系统设计充分考虑野外恶劣工作环境的特点，低功耗、全天候、免维护工作，极大方便了系统的设计、集成、安装和维护。
通常可采集的参量有：雨量、水位、闸位、流速、流量、水量、温度、湿度、水质和图像等。
WJ-6000遥测终端机外观图如图1所示:图1：WJ-6000遥测终端机外观图1.2产品特点1.高性能嵌入式操作系统，模块化的功能设计，更容易进行外延扩展。
2.完善的电源管理功能，大大降低产品功耗。
3.终端设备作三防漆处理，适应高温、高湿等野外恶劣环境使用。
4.多样化的配置方式，支持键盘、串口、远程三种方式。
5.优化的主备信道备份机制，及时有效，且更省钱。
6.人性化的前置机通讯软件设计，自动化实现参数配置、历史数据查询、远程升级功能，方便后方管理。
7.多通道数据传输，以保证数据传输的稳定性和可靠性。
最多支持数据同时发往5个不同中心。
8.支持参数远程设置，支持GPRS、GSM设置和查询参数，方便可靠。
1.3执行标准1.行业标准1）《水文自动测报系统设备遥测终端机SL T180 -1996》2）《水文测报系统技术规约和协议SCSW008-2011》3）SL651-2014《水文监测数据通信规约》2.企业标准1）《水文自动测报系统遥测终端机企业标准》2.产品功能WJ-6000遥测终端机具有如下功能：1）可连接多种水位计，包括压力式、气泡式、雷达、超声波、浮子式等。
2）可连接单双簧翻斗式雨量计。
3）可连接多种类型流量计，如插入式、壁夹式、管段式。
RTU、RTU设备、RTU模块、RTU终端、mudbus rtu
4 路 4-20mA 或 0-5V（12bit） —— 4路 6路
3 路（光耦隔离）
支持 GPRS 网络,APN,DDN(基于中国移动 GPRS 网 络) 支持 GPRS 900/1800 MHz 支持 TCP、UDP 通讯协议 支持域名解析 支持 1-4 个中心 支持数据透明传输，将应用数据透明双向传输 配合平升公司设参软件可对设备进行配置 支持实时在线、定时唤醒两种工作模式 可设置数据采集间隔，数据上报间隔等，支持图片抓 拍功能 可通过内置程序实现逻辑控制 可设置数据上下限值，越限报警 支持本地串口或远程通过软件升级 可将内部配置导出，或将备份配置导入至设备
水资源监测数据传输规约（SZY206-2012）
水文监测数据传输规约（SL651-2014）
四川省水文测报系统技术规约（SCSW008-2011）
特殊区域水文、水资源数据安全采集系统 RTU 追加测试
网络拓扑图： 监控中心
有线/无线
终端
接口丰富
设备、仪表
RTU 典型应用： Ø 水资源取水计量监控系统 Ø 中小河流水文远程监测系统 Ø 水源井远程监控系统 Ø 机井灌溉远程监控系统 Ø 企业自备井远程监控系统 Ø 刷卡排污远程监控系统 Ø IC 卡预付费节水灌溉系统 Ø 阀门远程监控系统 Ø …………
选配模块：
RTU 产品特点：
GPRS
模块
Hale Waihona Puke CDM A模 块DATA 7208
蓝牙 模块
7218
IC卡 模块
433 M模 块
Ø 交、直流供电均可。 Ø 低功耗设计，可太阳能供电。 Ø 多种功能模块可选。 Ø 大容量 DO 输出，免中间继电器，。 Ø 对外供电 DC12/DC24V。 Ø 具备逻辑编程功能。 Ø 通过水利部水资源、水文相关行业规约检测
SL651-2014 水文规约遥测终端RTU定时报详解
SL651-2014水文规约遥测终端RTU定时报详解水文遥测终端RTU在除了用来监测河流、水库等水情，近年来也用在城市桥梁涵洞积水的监测，定时采集相关的水位、雨量等信息，并通过GPRS发送到监测中心能能够快速的反应水情变化，在水文监测各个系统中普遍被采用，本文将以蓝普lanpu-1802型水文遥测终端RTU为例，详细描述符合SL651-2014《水文监测数据通信规约》的遥测终端与中心站之间定时报数据通信协议。
遥测站以时间为触发事件，按设定的时间间隔向中心站报送实时水文信息，功能码为32H。
定时报兼具有“平安报”功能，同时上报遥测站电源电压及报警等遥测站工作状态信息。
lanpu-1802型水文遥测终端RTU，通过设置参数软件可以设置定时报时间间隔。
如下图所示：数据通信报文格式如下表所示：下面我们以lanpu-1802型RTU定时报报文为例，分析一下报文：*0000112233441234320072[0013151111041156ST 0011223344 H TT 1511110410 PJ 1.0 PT 1.0 Z1 2.000 Z2 2.000 Z3 2.000 Z4 2.000 Z5 2.000 VT 12.32 ]05E4*：帧起始符01H00：中心站地址0011223344：遥测站地址1234：密码32：功能码0072：报文上下行标识及长度，上行报文，报文正文长度是72H，是指[]之间的长度。
[：报文起始符02H0013：流水号151111041156：发报时间ST 0011223344 ：遥测站地址H ：遥测站分类码TT 1511110410 ：观测时间PJ 1.0 ：日降水量PT 1.0 ：年降水量Z1 2.000 ：内河水位Z2 2.000 ：外河水位Z3 2.000 ：闸门开度1Z4 2.000 ：闸门开度2Z5 2.000 ：闸门开度3VT 12.32 ：]：报文结束符03H05E4：CRC16校验码上述报文为符合《水文监测数据通信规约》SL651-2014的规定的ASCⅡ码报文，在产品软件设计过程中，需要遵循上述规则。
sl651水文规约
sl651水文规约
SL 651水文规约是中华人民共和国水利部发布的一项标准，全称为《水文自动测报系统规范第5部分：中心站组网与通信规约》。
该规约规定了水文自动测报系统中中心站组网和
历史背景：
水文自动测报系统是一种用于实时监测和采集河流、湖泊、水库等水体的水位、流量、降雨量等水文参数的自动化系统。
然而，由于不同地区和国家的通信网络环境、技术水平和使用习惯等因素存在差异，导致水文自动测报系统的组网和通信规约没有统一的标准。
主要内容：
SL 651水文规约标准共分为五个部分，分别是：
第1部分：总则
第2部分：水文测站设备通用技术要求
第3部分：水文中心站通用技术要求
第4部分：水文通信规约
第5部分：中心站组网与通信规约
其中，第5部分是针对中心站组网和通信的具体规约，是整个规该部分规定了中心站的组网结构、通信协议、数据传输速率、数据格式、数据安全等方面的技术要求和性能指标。
该标准不仅适用于国家
级、省级和市级水文自动测报系统，也适用于其他需要进行水文监测和数据采集的场所。
在实际应用中，该标准可以为水文自动测报系统的设计和制造商提供指导，同时也为水利部门进行水文监测和数据采集提供技术依据。
总结：
SL 651水文规约标准是中华人民共和国水利部发布的一项标准，规定了水文自动测报系统中中心站组网和通信的通用技术要求、功能要求、性能要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存等。
该标准的制定旨在促进水文自动测报系统的规范化、标准化和互操作性，为我国水利现代化建设提供了技术支撑。
具有双模固件升级的水文遥测终端机应用
水文监测数据传输的通信协议
部分组成 ：一是 BootLoader 引导程序， 应 采 用《 水 文 监 测 数 据 通 信 规 约 》
在 MCU 上电或复位后率先执行 ；二 （SL651-2014） 规 定 的 上 行 报 文 帧 结
是用户程序，是设备正常工作时的运 构框架和下行报文帧结构框架。无论
一、概述 水文遥测终端机是一种应用于水 文监测的设备，主要对降雨量、水位、 墒情等要素进行采集，将采集数据转 发至服务器平台。该设备一般应用于 野外且无人值守，采用太阳能加电池 供电，分布范围广，站点繁多，数据 传输采用 GPRS 通信方式。根据该设 备的应用特点，从侧面反映出设备维 护和固件升级的繁琐性，也给工作人 员带来庞大的工作量。 水文遥测终端机是一种新兴的物 联网应用产品，目前的水文遥测终端 机形态各异，功能强大，但是针对水 文遥测终端机的固件升级往往只停留 在本地现场操作。随着国家对水文遥 测终端机的标准化，产品的性能不断 完善，功能不断丰富，在原有设备上 通过远程升级固件成为必备的功能。 本文所述的具有双模固件升级的
水文监测数据通信规约SL651-2014
目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语、符号和代号 (1)3.1 术语 (1)3.2 符号和代号 (2)4 总则 (3)5 数据采集通信规约 (4)5.1 一般规定 (4)5.2 智能传感器通信协议 (4)6 报文传输规约 (6)6.1 一般规定 (6)6.2 报文帧结构框架 (6)6.3 链路传输规约 (9)6.4 ASCII字符编码传输报文帧结构 (12)6.5 HEX/BCD编码传输报文帧结构 (14)6.6 报文正文结构 (16)附录 A （规范性附录）遥测站分类码 (39)附录 B （规范性附录）功能码定义 (40)附录 C （规范性附录）遥测信息编码要素及标识符汇总表 (41)附录 D （规范性附录）遥测站参数配置表定义 (47)附录 E （规范性附录）水文信息报文编码格式 (54)附录 F （资料性附录）蒲福氏风力等级表 (69)附录G （资料性附录）人工置数编码要素及标识符 (70)附录H （资料性附录）条文说明 (76)前言本标准根据水利部水利技术标准编制计划，依据GB/T 1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则起草。
本标准由水利部国际合作与科技司主管。
本标准由水利部水文局提出。
本标准由水利部水文局归口并负责解释。
本标准起草单位：水利部水利信息中心、长江水利委员会水文局、淮河水利委员会水文局、北京大学、浙江省水文局、水利部南京水利水文自动化研究所、水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心本标准主要起草人：蔡阳、倪伟新、吴恒清、高繁民、林灿尧、陆云扬、陈智、何青、牛睿平、陈卫、丁强、祝明、孙春鹏、陈祖华、徐海峰、张建刚、王志毅本标准出版发行单位：本标准技术审查人：本标准体例格式审查人：水文监测数据通信规约1 范围本标准规定了水文监测系统中智能传感器与遥测终端的接口及数据通信协议、测站与中心站之间的数据通信协议。
本标准适用于江河、湖泊、水库、近海、水电站、灌区及输水工程等各类水文监测系统和水资源监测（控）系统，亦适用于其他水利监测系统。
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SL651-2014水文监测RTU解决方案
唐山蓝普科技有限公司
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目录
1、行业背景 (3)
1.1行业背景及需求分析 (3)
1.2建设目标 (3)
2、系统架构 (4)
2.1体系架构 (4)
2.2技术架构 (4)
3、产品特色 (7)
3.1RS485隔离端口 (7)
3.2NB-IOT系统 (7)
3.3优越的扩展性能 (8)
3.4集中管理，方便维护 (8)
1、行业背景
1.1行业背景及需求分析
在水文监测系统建设时，由于河道、湖泊、水库地形复杂、分布的区域广等原因，实现现场监测管理难度很大，如何将监测现场采集到的雨量信息、水位信息、图片等按监测要求传输到监测中心时需要解决的重要问题，水利部SL51-2014《水文监测数据通信规约》规定了水文数据的采集和传输规范，我公司采用NB-IOT(兼容GPRS)技术研发的RTU数据遥测终端，通过了水利部SL51-2014认证，可以实现水文监测的远程数据采集和传输。
实现无人执守及野外条件下监控，要求实现以下功能：
∙水位、雨量支持定时报和召测，如果水位或雨量到了警戒线，有了险情，马上超限报警。
∙采用低功耗设计，特别适用于太阳能供电的监测现场。
∙水情的远端监控，图片抓拍功能，可外接工业照相机，进行图片抓拍
∙通信功能：支持NB-IOT、GPRS通讯方式；支持与多中心进行数据通信；
支持实时在线、定时唤醒两种工作模式。
∙采集水位、雨量传感器、流量计的数据；采集水泵或阀门运行状态、设备供电状态和箱门开关状态。
∙支持远程参数设置、程序升级。
∙支持设备本身数据存储，掉电保存
1.2建设目标
建设方案的目标是提供一个包括前端采集和传输一体的RTU设备、支持远程设参数的配置软件、大数据云平台水情监控系统，该系统可实时监测各个监测点河道、水库等的水文数据和图片，前端设备包括工业照相机、雨量计、水位计等。
水情信息、图片信息等通过NB-IOT或GPRS无线传输发送；大数据云平台提供设备权限管理、用户权限管理、信息查询统计等功能；参数设置软件提供
RTU设备的本地、远程参数修改和远程升级功能。
2、系统架构
2.1体系架构
前端由Lanpu-1802遥测终端RTU和水位计、雨量计、工业照相机组成；遥测终端RTU将水位计或雨量计的监测数据通过NB-IOT或GPRS网络无线传输发送至蓝普大数据监测云平台，监测人员通过pc或手机可以访问云平台查询水情信息和管理设备。
如下图所示：
2.2技术架构
系统从逻辑上主要包括三个部分：水文遥测终端RTU、蓝普大数据监测云平台、设置参数软件。
下面分别描述这三部分的功能：
1.水文遥测终端RTU
水文遥测终端RTU采用了基于NB-IOT和SIM800C通信模块设计，以适应不同的传输场合，采用STM32核心处理系统，以嵌入式实时操作系统作为软件支撑平台，主要用于水情遥测，具备数据采集、存储、远程上报，管理功能。
设备采用了低功耗设计，具有多路传感器接口、产品支持多种工
作模式，包括自报模式、查询应答模式；支持多中心站；大容量数据存储；
可以连接各种通信接口的传感器，包括脉冲、4-20mA、0-5V、RS485、RS232等，具体有采集工业相机图片数据，支持抓拍、定时拍照功能；采集水位计和雨量计、流量计、脉冲水表数据；采集设备供电状态和井盖门或箱门开关状态。
支持监测参数定时上报、超限自动报警功能，可以监测自身供电电压，耐强电磁干扰，内置看门狗电路，确保设备可以在各种复杂环境下长时间稳定工作，永远在线。
2.大数据云平台
系统采用B/S架构开发，分布式Redis缓存技术，让系统支持海量并发，Web端能适应从IE7到IE9和Firefox、Chrome常用的浏览器，同时支持移动端查看。
提供GIS数据资源地图，对区域内所有监测点位的实时数据进行全景展示与数据查询、分析等服务，系统能够接收前端设备上传的各种数据，进行分析处理，保存监测数据、告警等信息至监控中心数据库中，用于水情监测业务系统展示、分析、处理。
大数据管理云平台使用包括Spring MVC4.0+, MyBatis, Apache ,BootStrap, WebSocket 等技术，支持多种数据库MySQL, Oracle, sqlserver 等。
分层设计：使用分层设计，分为dao，service，Controller，view层，层次清楚，低耦合，高内聚。
安全考虑：严格遵循了web安全的规范，前后台双重验证，参数编码传输，密码md5加密存储，shiro权限验证，从根本上避免了SQL 注入，XSS攻击，CSRF攻击等常见的web攻击手段。
GIS数据资源地图
3.设置参数软件
根设参软件根据用户的需求可以对RTU进行配置，包括IP地址、上报方式、编码数据类型选择、采样时间间隔，定时报间隔、报送阀值、时间设定等，除了通过串口本地设置参数功能外，系统还支持通过GPRS或NB-IOT
远程设置参数、产品升级，如下图所示：
3、产品特色
3.1 RS485隔离端口
Lanpu-1802RTU提供一路隔离485接口，设计采用了一个3通道隔离器、一个三态差分线路驱动器，一个差分输入接收器和ADI公司的isoPower®DC/DC 转换器，它们采用5 V或者3.3 V单电源供电，实现完全集成的信号和电源隔离RS-485解决方案，对RS485输入输出引脚提供±15kv ESD保护，适合负责电磁环境、恶劣气象条件下使用。
3.2 NB-IOT系统
Lanpu-1802型RTU可以选配GPRS或NB-IoT通信系统，NB-IoT覆盖广且深，比GPRS覆盖增强20dB+；可以做到超低功耗，基于AA电池，使用寿命可超过10年；连接用户数量大，综上NB-IoT技术具有的低成本、广覆盖、低功
率、大连接等特征。
3.3 优越的扩展性能
各地水文的监控系统存在要求不同，比如使用《水文监测数据通信规约（SL651-2014）》、《水资源监测数据传输规约（SZY206-2016）》之中没有规定的扩展命令，每个地区要求监测的要素也不相同，数据采集设备如：流量计、水位计等也差别也非常大，蓝普遥测终端机可以根据客户要求协议定制系统，大数据云平台可以将其它厂家的RTU系统纳入统一管理之下，可随时察看任何地区，任一地点的实时水情信息。
3.4 集中管理，方便维护
系统采用一个中心平台，采用完善的权限管理系统，权限管理包括人员权限管理和设备权限管理，用户只需一台普通PC登陆web后即可实时观测水情信息，可以通过手机客户端访问设备采集信息。