消息负载messagepayload

SL/T 812.12021

特指遥测站与中心站作为客户端采用MQTT协议通信时，MQTT数据报文的正文部分，艮 有效数据部分生活垃圾标准规范范本，不包括MQTT协议数据包的报头信息和校验信息

3.2符号、代号和缩略语

表1符号、代号和缩略语

表1符号、代号和缩略语（续）

4.1SL/T812其他部分应包括智能传感器与遥测终端机、遥测站与中心站之间的数据传输链路协议 和数据通信规约等技术内容。 4.2SL/T812其他部分应按照规则对信息元素标识符及其数据进行编码定义，信息元素编码格式和 报文顿格式应按照本部分规定进行选定。 4.3遥测站或监控站分类定义及编码应遵照附录A规定，附录A未定义的遥测站或监控站分类编码 可自行定义。 4.4水利视频监控联网系统的信息传输、交换与控制应符合GB/T28181的有关规定，视频编解码 宜采用H.263、H.264、H.265等标准。 4.5应根据水利监测系统特点及需求对数据传输安全作出规定，可采取网络安全技术、信息传输加 密编码以及其他信息安全技术等措施 4.6物联网通用协议的应用宜根据物联网发展以及水利实际应用需求进行优化。

5水利监测系统基本构成

5.1.1水利监测系统组网架构可分为端对端组网和扁平化组网。 5.1.2端对端组网基本结构宜按照图1构建；扁平化组网基本结构宜按照图2构建

图1端对端组网基本结构图

图2扁平化组网基本结构图

结构宜满足图3规定，监控站逻辑结构宜满足

图3遥测站逻辑结构图

5.2.1端对端组网工作模式

图4监控站逻辑结构图

2.1.1遥测站与中心站基于专用数据传输规约的端对端组网工作模式可选用自报式、查询/应答式 兼容式。 a）自报式符合下列规定： 1）监测站告警、被测参数值发生变化或定时等事件触发，遥测站向中心站主动发送数据。 2）自报触发条件及优先级顺序为：告警自报、要素值变化自报、特定条件自报、定时自报等。 3）可分为无确认自报和确认自报。无确认自报表示遥测站发出数据，中心站只需接收无需应 答。确认自报表示遥测站发出数据，中心站接收正确应发出“数据正确”确认响应。 b）查询/应答式应符合下列规定： 1）中心站发出指令对遥测站进行数据查询、参数（状态）设置或设备控制，遥测站应响应指 令发送所查询的数据或状态、设置参数或执行控制设备指令并返回执行结果。 2）查询的方式有定时顺序轮询，随机顺序轮询或定点查询等。 3）随机查询的优先级高于定时查询。 c）兼容式表示同时包括查询/应答式和自报式，可根据应用需求设定工作模式。 2.1.2遥测站与中心站之间采用物联网数据传输协议时，数据交换可采用物联网端对端组网工作 式，其逻辑结构宜满足图5规定，并符合下列规定： a）中心站宜部署LWM2M服务器和Bootstrap服务器。 b）中心站（数据接收处理机）与遥测站均作为客户机，与LWM2M服务器连接，并通过Boot

图5物联网端对端工作模式结构图

5.2.2扁平化组网工作模式

5.2.2.1遥测站与中心站采用物联网通用数据传输协议通信时宜采用扁平化组网架构，可采 中心工作模式或通信中心工作模式。

5.2.2.2数据中心工作模式逻辑结构宜满足图6规定，并符合下列规定：

a）数据中心应具备监测数据接收、存储、分发和查询服务的基本功能。 b）遥测站和中心站可根据需求选择数据中心提供服务的链路类型和物联网数据传输协议实现与 数据中心的互联互通。 c）遥测站和中心站通过数据中心提供的API接口和SDK在数据中心上完成注册，向数据中心 分别发布监测数据、控制指令。 d）中心站采用数据中心提供的API接口和SDK向数据中心查询监测数据的实时值和历史记录 e）数据中心在接收到遥测站数据或中心站控制命令后，向中心站或遥测站推送数据通知

图6数据中心工作模式逻辑结构图

2.3通信中心工作模式逻辑结构宜满足图7规定，并符合下列规定： a）通信中心只负责遥测站与中心站间的数据报文转发，为遥测站与中心站提供透明的传输信道。 该模式下通信中心作为服务器，遥测站与中心站作为客户端，数据上传、存储和分发可采用 订阅分发方式。 b）遥测站和中心站均应通过物联网数据传输协议与通信中心建立连接，宜采用MQTT协议。 c）遥测站在低功耗要求下，与通信中心连接可采用CoAP传输层协议及LWM2M应用层协议。 d）在采用MQTT协议通信时，遥测站发布的上行报文通信质量参数应采用QoS1°；中心站发 布的下行报文通信质量参数应采用QoS2? e）在采用CoAP协议时，遥测站与中心站均应采用需要被确认的请求（CON）消息类型

QoS1（Atleastonce）“至少一次的传输”，指确保消息到达，但消息重复可能会发生。 QoS2（Exactlyonce）“只有一次的传输”，指确保消息到达一次，重复的消息不会传送到接收的应用

通信中心工作模式逻车

6.2智能传感器与遥测终端机的传输链路协议

6.2.2链路传输方式

遥测终端机与智能传感器通信宜采用查询应答方式。遥测终端机宜为通信发起端，智能传感器响 应遥测终端机命令执行相应操作

于MODBUS协议的链路

US协议链路传输流程符合下列规定： a）MODBUS可包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型，可选用其中一种报文类型，采用主/从 方式通信，其传输流程如图8所示。 b）遥测终端机作为主站向智能传感器发送请求，智能传感器对遥测终端机应答响应时，根据处 理结果，可建立下列两种响应类型： 1）正常响应：响应功能码=请求功能码。 2）异常响应：响应功能码=请求功能码十0x80；并提供一个异常码指示差错原因。 2.3.2MODBUS串行链路传输应遵守下列规则： a）链路传输模式包含RTU模式和ASCII模式，采用异步串行传输方式。 b）链路上所有设备的传输模式和串行口参数应相同，通信的波特率可选用1200bit/s、2400bit/s、 4800bit/s、9600bit/s、19200bit/s、38400bit/s等，宜采用9600bit/s。 c）在同一时刻，应只有一个主站连接于总线，一个或多个从站节点（最大编号为247）连接于 同一串行总线，从站节点数量应根据MODBUS总线驱动能力确定。 d）MODBUS通信总是由主站发起，并且在同一时刻只会发起一个MODBUS链路传输流程。 e）从站节点在没有收到来自主站的请求时，不应发送数据， 开且丛站节点之间不应互租通信

BUS协议链路传输流程符合下列规定： a）MODBUS可包括ASCI、RTU、TCP三种报文类型，可选用其中一种报文类型，采用主/从 方式通信，其传输流程如图8所示。 b）遥测终端机作为主站向智能传感器发送请求，智能传感器对遥测终端机应答响应时，根据处 理结果，可建立下列两种响应类型： 1）正常响应：响应功能码=请求功能码。 2）异常响应：响应功能码=请求功能码十0x80；并提供一个异常码指示差错原因。

图8MODBUS链路传输流程图

6.2.4.1智能传感器与遥测终端机通过SDI

b）接收到中断唤醒信号和命令后，指定地址的智能传感器应将数据线置于传号状态持续

换醒。中断唤醒信号遵循下列规则： a）当寻址不同的智能传感器，或者数据线处于传号状态超过87ms时，遥测终端机发送命令前 应先发送一个中断唤醒信号。 b）当遥测终端机接收到智能传感器发送的准备就绪信号后，应在87ms以内发送命令。如果超 过87mS，在发送命令之前应再发送中断唤醒信号

6.2.4.3遥测终端机应支持重发，重发遵守下

a）发送命令后没有从智能传感器收到任何响应的情况下，遥测终端机在命令的最后一个停 之后等待至少16.67ms，但不超过87ms的时间内重新发送命令。 b）如果发送两次及以上命令以后仍然没有收到正确响应，应在等待100ms以后，先发送中 醒信号，再进行一次重发，整个过程（包括中断和重发）至少需要重复两次。 c）存在下列情况时，应进行重发，

6.2.5无线通信模式传输链路协议

智能传感器与遥测终端机之间采用无线通信模式时，根据以下要求选用链路传输协议： a）当采用LoRa、ZigBee、WiFi等通信模式组建无线传感网时，应根据信道分别采用LoRa、 ZigBee、WiFi等通信模式支持的传输链路协议

遥测站与中心站专用传输

6.3.1.1通信传输信道应根据系统组网需求确定，物理层传输接口、速率等技术指标应根据 性确定。 6.3.1.2通信组网应按照SL61有关规定执行。

6.3.2链路传输模式及协议

.1对于非透明传输通信方式，专用传输链路协议宜建立在所选用的通信方式传输层协议之上。 2.2链路传输模式规定见表2。应根据监测系统需求、通信信道特点和系统工作模式选定链路

表2链路传输模式种类

M3、M5的应用应遵循以下要求： 1）对于多包发送/一次确认模式M3和查询/多包发送响应模式M5，适用于传输的数据量比较大，通信信道是双 向通信，通信可靠性和数据传输畅通率比较高的应用场景。数据发送方（不一定是通信发起端）是遥测站或 监控站，数据接收方是中心站。 2）传输流程为：数据的发送方与接收方建立连接后，发送方将要发送的数据分包后，依次全部发完，接收方在 接收到最后一顿数据包后，如果全部正确，接收方只给发送方发送一次“确认”回答，告知发送方数据包全 部正确；如果有数据包错误或者丢失，则将错误或者丢失的数据包序号等信息回复至发送方，发送方根据错 误或丢失的包序号将相应的数据顿再次发送。接收过程中，如果超过一定时间没有接收到后续报文，按照丢 包方式处理。 3）发送方在依次发送分包数据时，需要设定两顿数据包之间的顿时间间隔，以免造成发送信道拥挤而导致数据 丢失；顿时间间隔应考虑通信发生时通信信道带宽、接收方的接收缓冲、接收方的数据接收处理能力、中间 环节延时等因素。 4）在进行数据分包时，分包长度应根据通信信道类型、一次通信的最大负载长度、信道繁忙状况等因素进行 确定。

2.3传输链路协议包括自报式和查询应答式报文顿传输链路协议，其报文顿传输链路协议分另 9和图10规定执行。 .4链路传输模式应用符合下列规定：

安图9和图10规定执行

6.3.2.4链路传输模式应用符合下列规定：

信道发送单顿自报报文，没有下行确认顿。M1自报式报文传输链路见图9（a）。 b）M2，遥测站为通信发起端。遥测站发出报文后，中心站接收报文正确，应响应发送“确认”报 文；中心站接收报文无效，则不响应。遥测站收不到响应报文应启动重发机制，最多重发2次。 多报文有一包传输不正确，该份报文下次通信重发。M2自报式报文传输链路见图9（b）。

图9自报式报文传输链路图

c）M3，遥测站为通信发起端。遥测站连续发出多包报文后，中心站正确接收全部数据包，仅应 回答1次确认报文；若有错误或丢失数据包，中心站应发送包括错误或丢失的数据包序列号 （1个包序列号，每包单独重发）的响应包，遥测站重发相应序列号包数据，此时重发应改为 由中心站控制，最多重发2次；接收过程中，如果超过一定时间没有接收到后续报文，按照 丢包方式处理。M3自报式报文传输链路见图9（c）。 d）M4，中心站为通信发起端。中心站发出查询请求报文后，遥测站接收请求报文正确，应发送 响应顿；如遥测站接收请求报文无效，则不响应。中心站发出命令后收不到响应报文应启动 重发机制，最多重发2次。中心站未能接收到第2包及以上包响应报文，应重新发起通信，

SL/T812.12021

查询应答式报文传输链路

站重发对应顿，中心站控制最多重发2次；重发2次不成功，结束本次通信。M4用于查询 遥测站监测数据，设置（修改）遥测站运行状态参数、控制遥测站运行。M4查询/应答式报 文传输链路见图10（a）。 e）M5，中心站为通信发起端。中心站发出查询请求报文后，遥测站接收请求报文正确，应发送 响应顿；如遥测站接收请求报文无效，则不响应。遥测站收到查询请求后，遥测站连续发出 多包报文，中心站正确接收全部数据包，仅应回答1次确认报文；若有错误或丢失数据包， 中心站应发送包括错误或丢失的数据包序列号（1个包序列号，每包单独重发）的响应包，

遥测站重发相应序列号包数据， 最多重发2次；接收过程中，如果超过一定时间没有接收到

6.3.3.1顿传输间隔遵守下列规则：

a）报文顿的字节之间不设线路空闲间隔。 b）在两个数据帧之间应至少等待一个线路空闲间隔。 c）两顿之间的线路空闲间隔应根据信道网络延时、中间环节延时、终端响应时间、传输速率等 因素确定。 ，3.3.2通信超时处理遵守下列规则： a）超时等待时间应根据信道类型、传输速率以及报文单顿长度等因素确定。 b）发起端在规定时间内没有正确收到响应报文，应作为超时出错处理。 ℃）接收端在刚建立的链路上接收顿信息错误，接收端直接退出，发送端作超时处理。 d）自报式工作模式中，遥测站发起多包报文传输时，中心站接收第2包及以上包报文，应等待 到超时退出。 e）查询应答式工作模式中，遥测站发出报文包后需等待中心站回复。回复是“确认”信息，进 人下一个进程；回复是“否认”信息，重发该包，并应继续等待，收到“确认”信息进入下 一个进程，否则超时退出。

a）报文顿的字节之间不设线路空闲间隔。 b）在两个数据帧之间应至少等待一个线路空闲间隔。 c）两顿之间的线路空闲间隔应根据信道网络延时、中间环节延时、终端响应时间、传输速率等 因素确定。

6.3.3.2通信超时处理遵守下列规则

a）通信出现超时，一般由通信发起端控制启动重发机制，最多应重发2次。 b）对应接收端未正确收到的任何一个报文包，发起端均应启动重发机制，最多应重发2次 c）若连续三次重发均未被成功接收，应退出通信，等待下次重新建立链路。 d）自报式重发机制见图9（d)，查询/应答式重发机制见图10（c）。

a）在前一次数据通信服务结束后，方可启动新一次数据通信。 b）对于单向信道，在前一次通信的传输过程结束后，应选择适合的顿传输空闲间隔等待后才能 进行下一次的发送传输，遥测站发完报文即退出通信。 c）对于双向信道，宜由中心站负责控制是否退出通信状态。 6.3.3.5全双工信道传输可采用平衡传输规则，允许同时建立一个或多个通信服务。同时建立多个 通信服务时，由通信发起端进行数据流控制

则站与中心站基于物联网通用协议的传输链路协

6.4.2链路传输规则

6.4.2.1针对扁平化组网工作模式，传输链路协议符合下列规定

5.4.2.1针对扁平化组网工作模式，传输链路协议符合下列规定：

遥测站具有低功耗要求时，宜采用基于CoAP协议的通信传输链路协议。 b）中心站与数据中心或通信中心间宜采用基于物联网MQTT等传输协议的通信传输链路协议。 6.4.2.2针对物联网端对端组网工作模式，宜采用基于物联网CoAP或LWM2M等传输协议的通信 传输链路协议

6.5监控系统传输链路协议

2通信信道应采用主备元余，并采用两条以上相互独立的可靠信道。传输接口、速率等技术 应根据控制系统数据传输需求以及信道特性确定

6.5.2链路传输协议

中心站与监控站远程遥

6.5.3.1中心站与监控站的控制命令传输加密宜采用纵向加密装置。 6.5.3.2 纵向加密装置应部署在中心站及下属的各监控站，宜部署在路由器与信道的连接端。 6.5.3.3纵向加密装置应为上下级控制系统之间的广域网通信提供认证与加密服务，实现数据传输 的机密性、完整性保护。 6.5.3.4纵向加密装置基于链路层的数据访问控制原理，应支持透明和加密接入两种工作模式并采 用过滤技术，提供应用层的安全访问控制机制，保证数据传输的实时性、安全性、可靠性。 6.5.3.5纵向加密装置可选择正向、反向和双向的加密保护，应能根据监控站的需求配置相应的安 全策路。 6.5.3.6 纵向加密装置使用的密码算法可选用对称加密算法、非对称算法、散列算法和随机数生成

7.1.1智能传感器与遥测终端机的数据传输应根据选用的通信模式确定与之相适应的数据通信规约。 7.1.2遥测站与中心站的数据传输宜建立在不同传输信道和信道本身具有的信道传输协议之上，其 数据通信规约的信息元素编码和报文顿格式应根据业务需求和组网结构选定。 7.1.3监控站应具有接收中心站下发的控制命令并转发给监控站主控系统的数据通信功能。 7.1.4报文顿分包传输应针对报文正文进行分包，任何一个包均应包括完整的报头、控制符、校验、 结束符等顿组成单元。

7.2智能传感器与遥测终端机的数据通信规约

7.2.1通信规约选定

7.2.2MODBUS数据通信规约

7.2.2.1传输约定

DDBUS通信规约时，传输链路协议应符合6.2

7.2.2.2MODBUS通用报文顿结构

2.1MODBUS通用报文顿结构应符合图12规定。除差错校验值外，其他数据传输顺序为高 在前，低位字节在后。MODBUS应用示例参见附录B。

构应符合图12规定。除差错校验值外，其他

图12MODBUS通用报文顿结构

.2.2.2.2地址域分配规定见表3，并符合以下要求： a）地址域在顿的开始部分，范围为0～255。 b）地址0为广播地址，所有智能传感器应识别广播地址。 c）遥测终端机不需要设定MODBUS协议地址，而每个智能传感器应有一个地址，该地址在 MODBUS串行总线上唯一

.2.2.3MODBUS通信规约功能码分配应符合

MODBUS通信规约功能码分配应符合表4规定。

表4MODBUS通信规约功能码分配规定

水电标准规范范本7.2.2.2.4数据域应符合下列规定：

a）数据域包含了智能传感器执行功能码定义所需要的数据或者智能传感器响应遥测终端机时返 回的数据，如寄存器起始地址、寄存器数量、数据长度、寄存器值、异常功能码等。 b）智能传感器数据寄存器地址设置应符合表5的规定，在《水利监测数据传输规约》其他部分 编制时应在表5规定的范围内进行具体规定

表5水利监测系统中智能传感器数据寄存器地址分配

7.2.2.2.5差错校验应符合下列规定

7.2.2.3.1顿字节结构应符合下列规定

b）低位在前，高位在后，每个学节从左到右顺序发送。 2.2.3.2报文顿结构规定见表7规定，并应符合以下规定： a）报文顿由冒号“，”起始，2字节智能传感器地址设备标准，2字节功能码，0到2×252字节数据，2 字节LRC顿校验码，以回车换行“

：4：1预节结构应付合下列规定 a）1个起始位，8个数据位，1个偶校验位，1个停止位：顿字节构成符合表8规定！

b）1学节智能传感器地址，1学节功能码，0到252学节数据，2学节CRC顺校验码，顿最天为 256字节，报文顿由时长至少为3.5个字节时间的空闲间隔区分。 c）CRC校验采用16位循环允余码CRC16反向校验，顿校验码前所有信息字节参与校验计算， 生成多项式为：1十X十X15十X16。CRC传输低位字节在前、高位字节在后。CRC计算方法 参见附录C。