广东省水质自动监测站数据实时报送技术指南.docx
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广东省水质自动监测站数据实时报送技术指南
广东省水质自动监测站数据实时报送技术指南
一、数据类型
规则：
日期时间按公历计。
纪元秒指以北京时间1970-01-0100:
00:
00为0秒，累计到所用日期时间的总秒数。
判断5分钟、1小时、1日历史数据是否属于同一时间段的方法是：
其纪元秒除以时段所含秒数，并取整，加上设定偏移值后，数值相等的日期时间，属于同一时段。
在到达时段的结束日期时间后，才能够计算该时段数据并赋给标识。
所有各时段的数据记录时标，均取该时段的开始日期时间。
子站停电、停用，或工控机故障期间，不生成任何数据记录，作数据空缺处理。
（1）实时数据：
实时数据为30秒时段监测结果。
每个30秒时段内至少读取一次各监测项目数据，并同次从相关仪器设备读取，用以为各项目数据赋给状态标识的信息与信号；标识按照本文“数据状态标识集”所约定关系取用。
其中：
——数据标识赋给规则
对于分析周期小于或等于30秒的监测项目——连续性数据，每次均按照实际读取信息与信号赋给标识。
而对于分析周期大于30秒的监测项目——周期性数据，每当从相关仪器设备读取到可赋给数据有效标识的信息与信号后，则在其设定周期所需时间内每次均保持赋给数据有效标识，而在超过所需时间后仍然没有读取到可再次赋给数据有效标识的信息与信号，则更改为赋给等待标识（W），或者每次均按照实际读取信息与信号赋给其他标识。
——实时数据统计规则
对各项目，均取其中具有出现频次最高（频次相同取最后出现）的同标识数据的算术平均值，记录为实时数据；并且沿用计算平均值所用数据的标识。
（2）5分钟、1小时、1日历史数据：
5分钟历史数据为300秒时段监测结果。
1小时历史数据为3600秒时段监测结果。
1日历史数据为86400秒时段，可设定偏移值（例如以yyyy-mm-dd12:
00:
00为记录时标，则时标计算偏移秒为43200）的监测结果。
每个5分钟时段，对各项目：
如果存在有效实时数据，则取其同标识实时数据的算术平均值，记录为5分钟历史数据；但同标识数据个数不足6个，则赋给数据不足标识（H），否则赋给有效数据标识。
此外，均取其中具有出现频次最高（频次相同取最后出现）的同标识实时数据的算术平均值，记录为5分钟历史数据；并且沿用计算平均值所用数据的标识。
每个1小时时段，对各项目：
如果存在有效5分钟历史数据，则取其同标识5分钟历史数据的算术平均值，记录为1小时历史数据；但同标识数据个数不足9个，则赋给数据不足标识（H），否则赋给有效数据标识。
此外，均取其中具有出现频次最高（频次相同取最后出现）的同标识5分钟历史数据的算术平均值，记录为1小时历史数据；并且沿用计算平均值所用数据的标识。
每个1日时段，对各项目：
如果存在有效1小时历史数据，则取其同标识1小时历史数据的算术平均值，记录为1日历史数据；但同标识数据个数不足18个（应按照相关监测标准、规范要求的子站运行时间表进行设定），则赋给数据不足标识（H），否则赋给有效数据标识。
此外，均取其中具有出现频次最高（频次相同取最后出现）的同标识1小时历史数据的算术平均值，记录为1日历史数据；并且沿用计算平均值所用数据的标识。
——如果项目为随时间增加的“累积数据”（例如，废水排放量），则其历史数据均计算为，在前一记录时段数据上，累加所含各有效实时数据——取秒量纲单位——乘以30秒的量值；不累积无效（和停止监测时）的实时数据。
（3）数据质量控制类任务标识赋给
子站工控机除上述读取各监测项目数据，及读取赋给标识所需信息与信号之外，还需要执行一整套标准化的，监测数据质控方面的任务——见本文规约的状态标识集；可选以预约例行、人机交互、远程控制等方式起动执行。
因而，工控机软件必须根据实际所用仪器设备集成，配置有针对具体任务所需，按时序测控子站相关仪器设备的各种程序；使人们能以“面向任务”（而不是面向具体仪器设备操作）的智能方式实施数据质控。
在此类任务执行期间，由于标准物质的引用，必须对受影响监测项目的实时数据，赋给当前所执行任务的标识。
二、数据的状态标识集
规则：
数据有效时不填写任何标识，或仅填写一个空格。
标识符号填写到数据记录字符串中，必须在其前后均加上字符“,”而相邻标识之间仅仅插入一个“,”。
符号状态说明：
——数据有效该数据为正常采样监测结果。
H——有效数据不足按照5分钟、1小时、1日等各种时标时段数据平均值计算要求（一般为3/4总数），所获取的有效数据个数不足。
W——等待数据恢复等待采样、输送、分析/检测等运行过程就绪
BB——连接不良工控机在设定等待时间内没有接收到所需信息代码
D——分析仪器离线因维护、维修、更换等
B——运行不良检测到相关分析仪器、辅助设备等出现的任何报警信息（信号）
R——数据突变相邻数据之差超过可信范围
r——数据不变数据持续不变超过可信时间
+——数据超上限数据大于分析仪器量程最大值，或设定量值
-——数据超下限数据小于分析仪器量程最小值，或设定量值
PZ——零点检查正在检查分析仪器量程零点
PS——跨度检查正在检查分析仪器量程跨度（一般为80%满量程）
AS——精度检查正在检查分析仪器量程精度（一般为15%满量程）
CZ——零点校准正在校准分析仪器量程零点
CS——跨度校准正在校准分析仪器量程跨度（一般为80%满量程）
TZS——检定零点漂移
TSS——检定跨度漂移
TSR——检定跨度重现性
TSL——检定多点跨度（线性）
TSE——检定加标回收率
三、通讯协议数据结构
规则：
记录字符串用于向中心数据库服务器，报送子站生成的监测数据及其标识，与质控任务数据、信息等。
记录字符串由顺序排队的9个部份构成。
第一部份，约定的数据类型声明，固定包含4个字符。
其中：
实时数据为bn01。
5分钟历史数据为JZ02。
1小时历史数据为JZ05。
1日历史数据为JZ06。
——以下类型暂不在本文推行——
质控任务进程信息为JZ07。
质控任务报表填写数据为JZ08。
可执行质控任务列表为JZ09。
第二部份，子站在网络中唯一指定的站点编号（StationID），仅允许使用英文字母与阿拉伯数字。
站点编号的赋给，应制定全网络共同执行的，注释信息丰富的编制规则；可参照粤港空气质量监控网。
第三部份，数据的记录时标，指定使用“yyyy-mm-ddHH:
MM:
SS”完整的24小时制日期时间格式。
第四部份，数据部份（第六部份）拥有字符数量的16进制值，固定取2字节（最大值FFFF），并采用4个Ascl字符表示。
第五部份，固定为@@@共3个字符，用作各部份分割标志。
第六部份（数据部份），列出各项目的名称、数值、标识。
从第一个项目到最后一个项目的字符，开始是项目名称，然后是“,”，然后是数值，然后是“,”，然后是标识，然后是“;”；（例如：
“COD,86.2,,W,;”）然后是下一个项目名称……；直至最后一个“;”。
第七部份，固定为“tek”。
第八部份，字符串异或校验码；将校验码前面的所有字符（包括“tek”），分解至16进制字节串，按照第一个字节与字节“00”异或，结果与第二个字节异或，以此类推至最后一个字节，并将最后异或结果字节表达为2个ASCLL字符。
第九部份，字符串结束符，固定为“####”。
每完成一个30秒时段所有各项目实时数据及其标识的生成，即编排一条实时数据的记录字符串。
范例：
bn01440607@3@1W2011-03-1201:
31:
3000a8@@@As,0,;CM,238.999,;COD,1.2,;Cd,0,;Cn,0,;Cr,0,;Cu,0,;DO,5.83,;Fu,.32875,;Had,87.4437,;NH4,.458,;PH,6.9,;Pb,.000005,;Phen,0,;T,18.2999,;TP,.033,;TUR,13.8,;Zn,0,;潜水泵,1,;tek4b####
第一部份为：
bn01
第二部份为：
440607@3@1W
第三部份为：
2011-03-1201:
31:
30
第四部份为：
00a8
第五部份为：
@@@
第六部份为：
As,0,;CM,238.999,;COD,1.2,;Cd,0,;Cn,0,;Cr,0,;Cu,0,;DO,5.83,;Fu,.32875,;Had,87.4437,;NH4,.458,;PH,6.9,;Pb,.000005,;Phen,0,;T,18.2999,;TP,.033,;TUR,13.8,;Zn,0,;潜水泵,1,;
第七部份为：
tek
第八部份为：
4b
第九部份为：
####
每完成一个5分钟（或1小时，或1日）时段所有各项目5分钟（或1小时，或1日）历史数据及其标识的生成，即编排一条5分钟（或1小时，或1日）历史数据的记录字符串。
范例：
——5分钟历史数据
JZ02440607@3@1W2011-03-1201:
25:
0000aa@@@As,0,;CM,238.999,;COD,1.2,;Cd,0,;Cn,0,;Cr,0,;Cu,0,;DO,5.834,;Fu,.328875,;Had,87.4527,;NH4,.458,;PH,6.9,;Pb,.000005,;Phen,0,;T,18.2999,;TP,.033,;TUR,13.9,;Zn,0,;潜水泵,1,;tek06####
——1小时历史数据
JZ05440607@3@1W2011-03-1201:
00:
0000ed@@@As,0,,H,;CM,238.999,,H,;COD,1.2,,H,;Cd,0,,H,;Cn,0,,H,;Cr,0,,H,;Cu,0,,H,;DO,5.9015,,H,;Fu,.328885,,H,;Had,87.449,,H,;NH4,.458,,H,;PH,6.89983,,H,;Pb,.000005,,H,;Phen,0,,H,;T,18.2999,,H,;TP,.031983,,H,;TUR,14.1858,,H,;Zn,0,,H,;潜水泵,1,,H,;tek4f####
——1日历史数据
JZ06440607@3@1W2011-03-1200:
00:
0000ed@@@As,0,,H,;CM,191.712,,H,;COD,.975,,H,;Cd,0,,H,;Cn,0,,H,;Cr,0,,H,;Cu,0,,H,;DO,6.32681,,H,;Fu,.328784,,H,;Had,87.2838,,H,;NH4,.458,,H,;PH,7.01477,,H,;Pb,.000002,,H,;Phen,0,,H,;T,18.2903,,H,;TP,.026,,H,;TUR,12.6738,,H,;Zn,0,,H,;潜水泵,1,,H,;tek41####
四、数据的向上备份
——报送数据到中心数据库服务器
每完成编排一条实时数据的记录字符串，按照后进先出的规则添加到等待发送的记录字符串队列，等待发送给中心数据库服务器。
每完成编排一条5分钟，或1小时，或1日时段历史数据的记录字符串，按照后进先出的规则添加到等待发送的记录字符串队列，等待发送给中心数据库服务器；并清除队列中在此之前添加的，数据类型——第一部份、站点编号——第二部份、记录时标——第三部份均与之相同的记录字符串。
在中心数据库服务器，运行用于通过指定端口，以TCP/IP协议接收上述记录字符串，并下发“回条”与远程控制命令字符串的程序软件。
子站工控机需按照中心数据库服务器指定的IP地址及端口，申请建立字符串通讯功能的网络连接，发送记录字符串，接收“回条”和远程控制命令。
向中心数据库服务器发送的，各时段实时数据和历史数据的记录字符串，必须每次仅仅发送一条，而且每两次发送之间的时间间隔必须大于或等于5秒。
实时数据的记录字符串，优先发送，且在发送一次后立即从等待发送的记录字符串队列中清除，无论中心数据库服务器是否接收到。
等待发送队列的各历史数据记录字符串，以后近先出顺序，按照设定（5秒）周期，向中心数据库服务器发送最前一条。
并在接收到“回条”时，即从等待发送队列中，清除其数据类型——第一部份，站点编号——第二部份，记录时标——第三部份均与“回条”相同的记录字符串；但为避免队列过于庞大，可将其记录时标超过设定时间（例如31天）的记录字符串从队列中清除。
中心数据库服务器在接收到5分钟，或1小时，或1日时段历史数据及其标识的记录字符串后，会以中心数据库服务器系统日期时间，取代记录字符串的数据部份（第六部份），作为“回条”，沿用接收该字符串的网络连接下发回去。
子站工控机可将“回条”的中心数据库服务器系统日期时间，修正其网络通讯延迟后，用于校对本地系统日期时间。
——可见，采用“向上备份”，使中心数据库服务器能够完全自动地，实时地（只要网络连接存在）拥有各联网子站的全部历史数据，和最近一段时期（例如设定为31天）内的实时数据。
并能够解决联网子站间的日期时间自动同步，和远程控制命令下发等需求。
五、质控任务远程控制
推行网络化数据质控，要求各子站软件具有“面向任务”能力。
用JZ09类型字符串，定期（或在更改后）向中心数据库服务器报告其工控机可执行的质控任务；以及用JZ07、JZ08类型字符串发送质控任务实验报告。
网络中心的质控人员，不一定需要实际掌握被监控子站的各种仪器设备的测控技术；而是利用网络中心平台的相关软件，实施下达任务（而不是下达仪器设备操作）智能级的子站远程控制。
由于区域规模集群子站的隶属与分部关系的复杂性，网络中心平台只能通过子站工控机的连接请求，确定该子站的网络ip地址配置策略，并建立字符串通讯连接。
因此，下达质控任务的远程控制命令，被存放在指定记录表中，标注为“请求下发”。
中心数据库服务器每接收到一条实时数据记录字符串，即查询指定的记录表中是否存在，标注为“请求下发”的，给报送该实时数据记录字符串的子站的远程控制命令；如果存在，沿用接收该子站记录字符串的网络连接，即时将该远程控制命令下发给该子站。
从而实现对联网子站的远程控制。
子站数据质控任务的远程控制，需要子站各监测项目所用分析仪器，以及样品、标准物质输送等伺服设备的测控自动化程度，能够达到所有作业流程均完全无人值守的要求。
对此，将另起编制技术指南，加以推行。
远程控制命令的字符串合成，参照广东省环境监测中心技术专利《环境污染物的自动监测系统及其监测方法》。
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