水文水资源数据安全采集系统数据传输测试大纲20140701

特殊区域水文、水资源数据安全采集系统RTU追加测试大纲水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心2014年6月1目录1主要内容与适用范围...............................................................................................................22依据标准...................................................................................................................................23产品类型...................................................................................................................................24检测环境条件...........................................................................................................................35检测仪器与设备.......................................................................................................................36硬件测试内容与方法...............................................................................................................47通信测试内容与方法...............................................................................................................98测试地点及工作安排.............................................................................................................259测试成果文件.........................................................................................................................2510费用测算.................................................................................................................................2521主要内容与适用范围本测试大纲针对的测试范围为已经全项通过《水资源监控数据传输规约》或《水文监测数据通信规约》的遥测终端机（以下简称：RTU）。本测试大纲规定了用于特殊区域水文、水资源数据安全采集系统的RTU追加检测的测试方法和测试成果。2依据标准产品技术与质量规范：SZY203-2012《水资源监测设备技术要求》；SZY205-2012《水资源监测设备质量检验》。产品通过的数据通信规约：SZY206-2012《水资源监控数据传输规约》；SL651-2013《水文监测数据通信规约》。本次追加测试规约：《国家水资源监控能力建设项目特殊区域水文、水资源数据安全采集系统接口规范》V1.18；《加密传输规约》V1.2。3产品类型适用于已经全项通过《水资源监控数据传输规约》或《水文监测数据通信规约》规约符合性测试的RTU。RTU的检测样品应采用在《水资源监控数据传输规约》和《水文监测数据通信规约》检测时在水利部水文仪器及岩土工程仪器质量监督检验测试中心（以下简称：质检中心）留样的RTU，RTU厂家无需另外提供3检测样品。申请进行特殊区域水文、水资源数据安全采集系统追加测试的RTU生产厂家应出具保密协议或证明文件（由涉及特殊区域的相关省水资源项目办签署）、检测委托函。4检测环境条件硬件测试环境：——温度:18℃～22℃；——相对湿度:60%～80%;——大气压力:86kPa～106kPa。通信测试环境：水文水资源数据安全采集系统。5检测仪器与设备（1）雨量传感器及雨量滴定试验装置；（2）水位传感器；（3）流量传感器或模拟流量传感器；（4）标准信号发生器；（5）可调直流稳压电源；（6）恒温恒湿试验箱；（7）数字万用表；（8）工频磁场发生器；（9）雷击浪涌发生器；（10）示波器；（11）计算机；（12）专用TSM模块；（13）已通过规约符合性测试的数据采集软件平台。46硬件测试内容与方法6.1测试内容根据《国家水资源监控能力建设项目特殊区域水文、水资源数据安全采集系统接口规范》，在特殊区域水文水资源数据安全采集系统中RTU为TSM供电，并作为组合体共同在野外环境下工作。参考SZY203-2012《水资源监测设备技术要求》，对RTU与TSM组合体的功耗、气候环境适应性、电磁抗扰度等性能均与单纯RTU情况不同。因此需对组合体进行电压拉偏测试、静态功耗测试、工作功耗测试、气候环境适应性测试、电磁抗扰度性能测试。6.2测试系统硬件测试中被测RTU与终端安全模块（TSM）、RTU（RTU-MS）管理系统共同组成试验数据采集系统。测试中判读RTU本地报文、RTU-MS上行报文结构、数据域及校验值是否符合相应标准。此部分测试工作拟在质检中心完成。图6-1测试系统结构图6.3测试方法6.3.1电压拉偏测试用可调直流稳压电源将电压分别调至上、下限值，改变受试RTU所连接传感器数据，RTU采集数据传输到中心站，在中心站检查接收报文是否准确。上、下限电压分别取标准规定值。电压拉偏记录见表6-1。RTU管理系统(RTU-MS)远程终端单元(RTU)终端安全模块(TSM)5表6-1电压拉偏测试记录表RTU标称上限工作电压（V）RTU标称下限工作电压（V）测试上限工作电压上行报文（V）○符合○不符合（V）○符合○不符合（V）○符合○不符合测试下限工作电压上行报文数据域结果（V）○符合○不符合（V）○符合○不符合（V）○符合○不符合测试结论测试时间测试人6.2.2值守功耗测试用直流稳压电源给RTU供电。RTU与TSM组合体待机状态下（包括TSM，但不包括通信模块、有源传感器），在直流稳压电源和RTU电源端之间串接一个标准电阻（电阻不能大，要保证电路能提供远大于RTU所需的工作电流），调整直流稳压电源使RTU电源端电压为标称电压（12VDC）。用示波器测量该标准电阻两端电压波形，待图形稳定后(可以保留此图形，待查），取其电压大小及时间的加权平均值，此数据除以电阻值即为值守电流。必要时，也可采用万用表测量。此电流值乘以电压值为RTU值守功耗。值守功耗记录表见表6-2。RTU分别工作在自报式、兼容式。检测结果也可以用值守电流表示。表6-2值守功耗测试记录表自报模式检测6电流周期波形图计算统计电流1值时间权重1电流2值时间权重2电流3值时间权重3加权平均功耗mA(@12VDC)兼容模式检测电流周期波形图计算统计电流1值时间权重1电流2值时间权重2电流3值时间权重3加权平均功耗mA(@12VDC)测试结论测试时间测试人6.2.3工作功耗测试用直流稳压电源给RTU供电，RTU与TSM组合体待机状态下（包括TSM、但不包括通信模块，接无源传感器，例如翻斗雨量计等），在直流稳压电源和RTU电源端之间串接数字万用表（电流档），在通信模块供电线路中串接数字万用表7（电流档）。通过改变传感器数据触发RTU工作，并发送数据，读出RTU电源电流值和通信模块电源电流值。用前者减去后者，即为RTU与TSM组合体的工作电流值（不含通信模块），用此工作电流值乘以标称电压（12V），即为RTU工作功耗。以上检测应不少于3次，结果取其平均值。检测结果也可以用工作电流表示。工作功耗记录见表6-3。表6-3工作功耗测试记录表电源电流通信模块电流RTU与TSM组合体工作电流备注(mA)(mA)(mA)@12VDC(mA)(mA)(mA)@12VDC(mA)(mA)(mA)@12VDC平均工作电流(mA)测试结论测试时间测试人6.2.4气候环境适应性测试将处于通电工作状态下的被测RTU与TSM组合体放置于恒温恒湿试验箱内，在规定的低温、高温高湿、高温三种工作环境中，恒温时间不少于4h。在各个工作环境保持超过4h后，RTU采集数据传输到中心站，在中心站检查接收报文是否准确。气候环境适应性试验记录见表6-4。表6-4气候环境适应性试验记录表工作环境（规范要求值）温度/湿度上行报文数据域备注8常温（℃/%RH）℃/%RH○符合○不符合低温（℃）℃○符合○不符合高温（℃）℃○符合○不符合高温高湿（℃/%RH）℃/%RH○符合○不符合测试结论测试时间测试人6.2.5电磁抗扰度测试a）工频磁场用工频磁场发生器对被测RTU与TSM组合体进行测试，选择试验等级为3级。在工作状态下，将被测终端机放置于绝缘支座上，将感应线圈旋转至水平，使被测终端机暴露在不同方向的试验磁场中，用工频磁场发生器对被测终端机进行磁场抗干扰试验，同时改变传感器数据，检查被测终端机是否能正常工作，采集到的传感器数值经加密后传至上位机，经解密后是否与原数据一致。此检测为3组。抗电磁干扰试验记录见表6-5。表6-5抗电磁干扰试验记录表上行报文数据域结果○符合○不符合○符合○不符合○符合○不符合测试结论9测试时间测试人b）雷击\浪涌在待机状态下，选择试验等级为3级，用雷击浪涌发生器在被测终端机电源线和地线间，施加2.0kV电压，测试次数为5次。试验结束后，将被测RTU与TSM组合体与传感器重新联机测试，检查被测终端机采集数据是否准确无误，RTU采集数据传输到中心站，在中心站检查接收报文是否准确。防雷击功能检测记录见表6-6。表6-6防雷击功能检测记录表被测部位实验时长结果○正常○不正常○正常○不正常○正常○不正常○正常○不正常○正常○不正常检测后检查上行报文数据域结果○符合○不符合○符合○不符合○符合○不符合测试结论测试时间测试人7通信测试内容与方法7.1概述特殊区域水文水资源数据安全采集系统的通信和结构框架，如图7-1所示。过程A、B、C中的通信方式和报文格式在《特殊区域水文水资源数据安全采集系10统接口技术规范》中已规定；过程D中的报文格式在《加密数据传输规约》中已规定；过程E、F为加密、解密内部过程，报文结构已约定，不对外公开。本测试大纲的测试内容是在对图1中涉及到的系统设备（除RTU以外）及软件平台均被测试通过并认可的基础上，针对RTU进行的通信测试。图7-1特殊区域水文水资源数据安全采集系统示意图TSM与RTU之间的处理包括本地控制报文、数据报文及TSM与TSM-MS间的远程控制报文。TSM与TSM-MS之间的远程控制报文只需由RTU转发，无需RTU进行任何处理；本地控制报文包括：RTU唤醒TSM、RTU向TSM授时、RTU查询TSM状态、RTU通知TSM转发开始、TSM通知RTU转发结束、RTU通知TSM休眠等；数据报文包括RTU发送给TSM的明文数据报文和TSM返回给RTU的加密数据报文。RTU与TSM之间的本地控制报文及数据报文的交互流程如图7-2所示：数据处理系统(PS)RTU管理系统(RTU-MS)TSM管理系统(TSM-MS)内域外域ABCDE数据解密系统(DS)远程终端单元(RTU)终端安全模块(TSM)F11RTUTSMRTU-MSTSM-MS远程控制（上行）转发结束明文数