附1新型自动气象(气候)站主分采集器通信协议

附件1：新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议1附件1新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议附件1：新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议2目录1概述..........................................................................................................................................................32数据链路层协议......................................................................................................................................33应用层协议..............................................................................................................................................33.1CANOPEN节点..................................................................................................................................33.2通信波特率........................................................................................................................................43.3主采集器............................................................................................................................................53.3.1与设备有关的对象定义...............................................................................................................53.3.2对象字典.....................................................................................................................................123.4分采集器..........................................................................................................................................283.4.1时间事件.....................................................................................................................................293.4.2PDO发送....................................................................................................................................293.4.3SDO服务....................................................................................................................................293.4.4与设备有关的对象定义.............................................................................................................293.4.5气候分采集器.............................................................................................................................303.4.6辐射分采集器.............................................................................................................................343.4.7地温分采集器.............................................................................................................................373.4.8土壤水分分采集器.....................................................................................................................403.4.9海洋分采集器.............................................................................................................................423.4.10智能分采集器..................................................................................................................463.4.11温湿分采..........................................................................................................................49附件1：新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议31概述新型自动气象（气候）站基于现代总线技术和嵌入式系统技术构建，采用了国际标准并遵循标准、开放的技术路线进行设计。其核心是基于CAN（ControllerAreaNetwork，控制器区域网）总线技术和国际标准CANopen协议进行设计，涉及物理层、数据链路层和应用层的标准定义。主采集器和分采集器(或智能传感器，以下不再作区分)是CAN总线上的节点，它们之间的通信遵循CAN数据链路层协议和CANopen应用层协议。2数据链路层协议CAN总线标准已规定了数据链路层协议，目前的版本为V2.0。数据链路层协议由CAN控制器在硬件上实现，不需要设计人员再为此开发相关软件（Software）或固件（Firmware），可以缩减整个系统的开发周期。3应用层协议在CAN总线数据链路层协议的基础上，主采集器和分采集器之间采用应用层协议――CANopen协议进行通信，它实现了网络管理服务和报文传送协议。在CANopen协议中，对象字典是极为重要的部分。在本质上，对象字典是按预定义的方式，通过网络可访问的一组对象的集合。对象字典中的每一条，影响着应用程序对象、通信对象以及设备状态机的行为。CANopen中的每一个节点，根据其设备类型，都拥有一份相应的对象字典。3.1CANopen节点CANopen节点是挂接在CAN总线上的主采集器和分采集器，所有节点通过CAN总线构成一个本地网络。从网络管理的角度，CANopen节点可分为主节点和从节点，主节点实现CANopen网络管理（NMT）服务，从节点接受主节点的管理。网络中的每个从节点通过节点号来进行唯一识别，节点号的范围为1-127。主采集器在网络中作为主节点，分采集器为从节点。主采集器和各分采集器的节点号分配见表1。表1主采集器和各分采集器的节点号分配表附件1：新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议4采集器节点号说明主采集器1备份主采集器2与主采集器并行工作，同时监控主采集器的运行，主采集器故障时自动接管系统管理功能。气候观测分采集器3气温传感器（3支）；通风速度（3支）；称重降水量传感器（3弦）；风速传感器（1.5米）；红外地表温度传感器。辐射观测分采集器5总辐射传感器；直接辐射传感器；反射辐射传感器；散射辐射传感器；紫外辐射A传感器；紫外辐射B传感器；大气长波辐射传感器；大气长波辐射传感器腔件温度；光合有效辐射传感器；地球长波辐射传感器；地球长波辐射传感器腔件温度；日照。地温观测分采集器6地表温度（铂电阻）传感器；草面温度传感器；地温（5cm、10cm、15cm、20cm、40cm、80cm、160cm、320cm）传感器。土壤水分观测分采集器95cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、100cm、180cm各层次海洋观测分采集器12海表温度；海水盐度；海表浪高；浪高周期；海表流速；海表流向；海水浊度；海水叶绿素浓度；浮标方向。智能观测分采集器14云量；云高；闪电频率；天气现象；雪压；雪深；积冰厚度；积冰密度；地下水位。温湿分采15气温；湿度。3.2通信波特率CAN通信的可用波特率和当前波特率由CANopen设备配置文件附件1：新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议5中的相关项目规定，主采集器应当支持以下波特率值的配置：50K、125K、250K。目前，规定主、分采集器以默认的50K波特率进行通信。3.3主采集器主采集器实现CANopen的主站协议，承担整个系统的调度和管理任务，主要有接入管理、运行方式管理、状态监控、时钟管理、配置管理等功能。a)接入管理：实现节点管理服务，实时监控分采集器的接入和脱离，动态加入的分采集器，能自动识别和主动纳入管理；b)运行方式管理：实现同步信号服务和时间戳服务，使所有的分采集器在同步信号和实时时钟的同步下进行工作；c)状态监控：通过节点管理服务，主采集器监控各分采集器的运行状态；d)时钟管理：通过时间戳服务，主采集器实现整个系统的时间管理，确保任何时刻分采集器与主采集器的时钟误差小于1s；e)配置管理功能：在硬件不变更的基础上，通过对主采集器和分采集器的对象字典进行配置，或嵌入式软件升级，能快速配置为各种需求的自动气象站模式。主采集器根据收到的数据帧的标识和对象字典的定义，从数据帧中分解出气象要素数据并进行处理。3.3.1与设备有关的对象定义3.3.1.1采样瞬时值在主采集器中，把每一个气象要素的采样瞬时值看作一个对象，这些对象具有数据类型、单位等属性。在主采集器的对象字典中，对所有的气象要素采样瞬时值进行了定义。把采样瞬时值的对象索引和子索引填到RPDO（接收PDO）的映射参数中，当接收到一个PDO时，便可根据映射参数解析出相应的气象要素采样瞬时值。主采集器中的气象要素采样瞬时值定义如表2。表2主采集器中采样瞬时值对象定义对象索引对象名称数据类型分类说明3020气压采样瞬时值uint16M单位为hPa，带1位小数。原值扩大10倍，用整数表示。附件1：新型自动气象（气候）站主、分采集器通信协议63040相对湿