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  SL 651是國家水文局制定的用于水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信的協(xié)議，它規(guī)定了水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)母袷?、?nèi)容、傳輸方式等技術(shù)參數(shù)，支持通過TCP（安全性低，不推薦）和TLS兩種方式接入設(shè)備。本文重點(diǎn)介紹通過TCP方式接入使用HEX格式傳輸報(bào)文方式的協(xié)議解析。

示例報(bào)文

鏈路維持報(bào)2F
上行報(bào)文：
7E7E01001234567812342F0008020003591011155111036BCA

7E7E00987654321012342F0008027E0822101110074703C3AE
7E7E                              起始符SOH（2個(gè)字節(jié)）
01                                中心站（1個(gè)字節(jié)）
0012345678                        遙測(cè)站（5個(gè)字節(jié)）
1234                              密碼（2個(gè)字節(jié)）
2F                                功能碼（1個(gè)字節(jié)）
0008                              數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（2個(gè)字節(jié)，第一個(gè)0表示上行，8表示下行，剩下3位表示16進(jìn)制的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）
02                                數(shù)據(jù)起始符（1個(gè)字節(jié)）                              
0003                              流水號(hào)（2個(gè)字節(jié)）
591011155111                      時(shí)間（6個(gè)字節(jié),yyMMddHHmmss）
03                                結(jié)束符（1個(gè)字節(jié)）
6BCA                              crc（2個(gè)字節(jié)）

7E7E                         起始符SOH（2個(gè)字節(jié)）						
01                           中心站（1個(gè)字節(jié)）
0012345678                   遙測(cè)站地址（5個(gè)字節(jié)）
1234                         密碼（2個(gè)字節(jié)）
30                           功能碼（1個(gè)字節(jié)）
002B                         數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（2個(gè)字節(jié)，第一個(gè)0表示上行，8表示下行，剩下3位表示16進(jìn)制的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度）
02                           數(shù)據(jù)起始符（1個(gè)字節(jié)）   
0003                         流水號(hào)（2個(gè)字節(jié)）
591011154947                 時(shí)間（6個(gè)字節(jié),yyMMddHHmmss）
F1F10012345678               站號(hào)標(biāo)識(shí)符（F1F1）+測(cè)站地址（7個(gè)字節(jié)）
48                           遙測(cè)站類型（1個(gè)字節(jié)）
F0F05910111549               觀測(cè)時(shí)間標(biāo)識(shí)符（F0F0）+時(shí)間（yyMMddHHmm）（7個(gè)字節(jié)）
2019000005					 當(dāng)前降水量：0.5mm（20要素標(biāo)識(shí)符；19【其中高5位表示數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，低3位表示小數(shù)位】表示數(shù)據(jù)報(bào)文幀的長(zhǎng)度字節(jié)為3個(gè)字節(jié)和1位小數(shù)位；000005表示具體數(shù)據(jù)）
2619000005					 降水量累計(jì)值：0.5mm
392300000127				 瞬時(shí)河道水位：0.127m
38121115					 電源電壓：11.15V
03                           結(jié)束符（1個(gè)字節(jié)）
20FA                         crc（2個(gè)字節(jié)）

由示例可看出每條報(bào)文頭部固定為起始符、中心站、遙測(cè)站、密碼；尾部固定為結(jié)束符、crc校驗(yàn)。每條報(bào)文包含的數(shù)據(jù)由功能碼決定。我們?cè)诮馕鰰r(shí)根據(jù)功能碼進(jìn)行對(duì)不同報(bào)文的不同解析。

實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)協(xié)議包

完整工程代碼聯(lián)系小助理獲取

主要代碼

public class SL651Codec implements ProtocolCodec {

    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(SL651Codec.class);

    // 指定協(xié)議支撐信息
    @Override
    public ProtocolSupport support() {
        return new ProtocolSupport(TransportProtocol.TCP)
        .name("SL651")
        .id("SL651")
        .description("水文SL651")
        .feature(new ProtocolFeature().keepOnline(true).keepOnlineTimeoutSeconds(180));
    }

    // 協(xié)議數(shù)據(jù)解析方法，將設(shè)備上報(bào)的消息解析為平臺(tái)設(shè)備消息。
    @Override
    public void decode(OperatorSupplier supplier, DeviceSession deviceSession, ProtocolMessage<?> message, MessageExporter<DeviceMessage<?>> messageExporter) {
        TcpProtocolMessage message1 = (TcpProtocolMessage) message;
        ByteBuf payload = message1.getPayload();
        byte[] bytes = new byte[payload.readableBytes()];
        payload.readBytes(bytes);
        String payloadStr = HexStringUtil.bytes2HexStr(bytes);
        boolean b = FrameUtil.verifyCRC16Code(HexStringUtil.hexStr2CharArray(payloadStr));
        if (!b) {
            throw new ServiceException("數(shù)據(jù)校驗(yàn)失敗");
        }
        FrameReqWrapper frameReqWrapper = SL651Resolver.decodeHex(payloadStr);
        FrameReq reqDto = frameReqWrapper.getReqDto();
        sendMessage(supplier, reqDto, messageExporter);
        // 回復(fù)消息
        ByteBuf byteBuf = encodeM24Rsp(frameReqWrapper);
        TcpProtocolMessage protocolMessage = new TcpProtocolMessage();
        protocolMessage.payload(byteBuf);
        deviceSession.send(protocolMessage);
    }

    private void sendMessage(OperatorSupplier supplier, FrameReq reqDto, MessageExporter<DeviceMessage<?>> messageExporter) {
        FrameReqBody body = reqDto.getBody();
        String remoteStationAddr = body.getRemoteStationAddr();
        HashMap<String, List<FrameReqBodyElement>> elementMap = body.getElementMap();
        Set<Map.Entry<String, List<FrameReqBodyElement>>> entries = elementMap.entrySet();
        for (Map.Entry<String, List<FrameReqBodyElement>> entry : entries) {
            ReportPropertyMessage message = new ReportPropertyMessage();
            message.deviceId(remoteStationAddr);
            String funCode = entry.getKey();
            if ("f4".equals(funCode) || "f5".equals(funCode)) {
                // todo 具體場(chǎng)景
            }
            FrameReqBodyElement first = entry.getValue().getFirst();
            message.addProperty(funCode, first.calDoubleVal());
            message.timestamp(LocalDateTime.parse(first.getObserveTime()).toInstant(ZoneOffset.UTC).getEpochSecond());
            messageExporter.export(message);
        }
    }


    @Override
    public void encode(OperatorSupplier supplier, DeviceMessage<?> message, MessageExporter<ProtocolMessage<?>> messageExporter) {

    }

    // 消息響應(yīng)
    private ByteBuf encodeM24Rsp(FrameReqWrapper frameReqWrapper) {
        try {
            FrameReqHeader header = frameReqWrapper.getReqDto().getHeader();
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.append(FrameConstant.HEADER_START_HEX).append(header.getRemoteStationAddr())
                    .append(header.getCenterStationAddr()).append(header.getPwd()).append(header.getFuncCode())
                    .append(FrameConstant.HEADER_RSP_DOWN_SYMBOL_AND_ZERO_LEN_HEX)
                    .append(FrameConstant.HEADER_RSP_BODY_END_STX_HEX).append(FrameConstant.HEADER_RSP_BODY_END_EOT_HEX);
            sb.append(Crc16Util.crc16(Hex.decodeHex(sb.toString()), false).toUpperCase());
            byte[] bytes = DatatypeConverter.parseHexBinary(sb.toString());
            return Unpooled.copiedBuffer(bytes);// 將十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制發(fā)送
//            return Unpooled.copiedBuffer(sb.toString().getBytes());
        } catch (Exception e) {
            log.info("出現(xiàn)異常了{(lán)}", e.getMessage());
        }
        return null;
    }
}

數(shù)據(jù)解析器

@Slf4j
public class SL651Resolver {

    private static boolean crcVerifyFlag = false;

    public static Map<String, Object> resolve(String hexStr) {
        // 取得幀頭
        return null;
    }

    public static FrameReqWrapper decodeHex(String frameHexStr) {
        FrameReqWrapper wrapper = new FrameReqWrapper();
        FrameReq frameReq = new FrameReq();
        wrapper.setReqDto(frameReq);

        wrapper.setOriginalFrame(frameHexStr);
        char[] frame = HexStringUtil.hexStr2CharArray(frameHexStr);
        if (crcVerifyFlag && !FrameUtil.verifyCRC16Code(frame)) {
            log.warn("sl651-2014 frame crc verify fail>>>" + frameHexStr);
            wrapper.setWrapCodeEnum(ServiceCodeEnum.SERVICE_CRC_VERIFY_FAIL);
            return wrapper;
        }
        FrameReqHeader header = decodeHeader(frame);
        frameReq.setHeader(header);
        int bodyLen = header.getBodyLen().intValue();
        if (header.isM3Mode()) {
            frameReq.setBody(decodeM3Body(FrameUtil.getM3Body(frame, bodyLen)));
        } else {
            frameReq.setBody(decodeM124Body(FrameUtil.getM124Body(frame, bodyLen),
                    SL651FunCode.getByValue(header.getFuncCode())));
        }
        frameReq.setBodyEndSymbol(FrameUtil.getBodyEndSymbol(frame));
        frameReq.setCrcCode(FrameUtil.getCRC16Code(frame));
        wrapper.setWrapCodeEnum(ServiceCodeEnum.SERVICE_SUCCESS);
        return wrapper;
    }


    public static FrameReqHeader decodeHeader(char[] frame) {
        FrameReqHeader header = new FrameReqHeader();
        // 跳過幀起始的固定兩字節(jié)
        // 中心站
        header.setCenterStationAddr(FrameUtil.getHeaderCenterStationAddr(frame));
        // 遙測(cè)站
        header.setRemoteStationAddr(FrameUtil.getHeaderRemoteStationAddr(frame));
        // 密碼
        header.setPwd(FrameUtil.getHeaderPwd(frame));
        // 功能碼
        header.setFuncCode(FrameUtil.getHeaderFuncCode(frame));
        // 報(bào)文正文長(zhǎng)度
        header.setBodyLen(FrameUtil.getBodyLen(frame));
        // 傳輸是否為M3多包模式
        header.setM3Mode(FrameUtil.isM3Mode(frame));
        if (header.isM3Mode()) {
            // TODO 解析m3模式報(bào)文頭特殊參數(shù)
            header.setFrameCnt(0);
            header.setFrameSerialNo(null);
        }
        return header;
    }

    public static FrameReqBody decodeM3Body(char[] bodyFrame) {
        return null;
    }

    public static FrameReqBody decodeM124Body(char[] bodyFrame, SL651FunCode funcEnum) {
        if (funcEnum == null) {
            return null;
        }
        switch (funcEnum) {
            // 心跳消息
            case F_2F -> {
                return decodeM124BodyByHeartBeat(bodyFrame);
            }
            // 測(cè)試報(bào)文
            case F_30 -> {
                return decodeM124BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            // 均勻時(shí)段水文信息 暫不支持
            case F_31 -> {
                return decodeM124BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            // 遙測(cè)站定時(shí)報(bào)
            case F_32 -> {
                return decodeM124BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            // 遙測(cè)站加報(bào)報(bào)
            case F_33 -> {
                return decodeM124BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            // 遙測(cè)站小時(shí)報(bào) todo 重新寫邏輯
            case F_34 -> {
                return decodeF_34BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            // 遙測(cè)站人工置數(shù)報(bào)
            case F_35 -> {
                return decodeM124BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            // 遙測(cè)站圖片報(bào)或中心站查詢遙測(cè)站圖片采集信息
            case F_36 -> {
                return decodeM124BodyByRegularReport(bodyFrame);
            }
            default -> {
                return null;
            }
        }
    }

    private static FrameReqBody decodeM124BodyByRegularReport(char[] bodyFrame) {
        FrameReqBody body = new FrameReqBody();
        body.setSerialNo(FrameM124Util.getBodySerialNo(bodyFrame));
        body.setSendTime(FrameM124Util.getBodySendTime(bodyFrame));
        body.setRemoteStationAddr(FrameM124Util.getBodyRemoteStationAddr(bodyFrame));
        body.setRemoteStationTypeCode(FrameM124Util.getRemoteStationTypeCode(bodyFrame));
        body.setObserveTime(FrameM124Util.getBodyObserveTime(bodyFrame));
        // TODO 解析自定義擴(kuò)展參數(shù)
        body.setElementMap(FrameUtil.getBodyElement(FrameM124Util.getBodyElementByRegularReport(bodyFrame)));
        return body;
    }

    private static FrameReqBody decodeF_34BodyByRegularReport(char[] bodyFrame) {
        FrameReqBody body = new FrameReqBody();
        body.setSerialNo(FrameM124Util.getBodySerialNo(bodyFrame));
        body.setSendTime(FrameM124Util.getBodySendTime(bodyFrame));
        body.setRemoteStationAddr(FrameM124Util.getBodyRemoteStationAddr(bodyFrame));
        body.setRemoteStationTypeCode(FrameM124Util.getRemoteStationTypeCode(bodyFrame));
        body.setObserveTime(FrameM124Util.getBodyObserveTime(bodyFrame));
        // TODO 解析自定義擴(kuò)展參數(shù)
        body.setElementMap(FrameUtil.getBodyElementQiZhu(FrameM124Util.getF_34BodyElementByRegularReport(bodyFrame)));
        return body;
    }

    private static FrameReqBody decodeM124BodyByHeartBeat(char[] bodyFrame) {
        FrameReqBody body = new FrameReqBody();
        body.setSerialNo(FrameM124Util.getBodySerialNo(bodyFrame));
        body.setSendTime(FrameM124Util.getBodySendTime(bodyFrame));
        return body;
    }


    public static void main(String[] args) {
        String test = "7E7E05001122334403E8340068020033170718110014F1F1001122334448F0F01707181005F4600500000014FFFFFFFFFF0000F0F017071811002619000040F0F01707181005F5C0000C000C001C00310031FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00310031F0F0170718110039230001049020190000403812109903F502";
        FrameReqWrapper frameReqWrapper = decodeHex(test);
        FrameReq reqDto = frameReqWrapper.getReqDto();
        System.out.println("reqDto = " + reqDto);
        HashMap<String, List<FrameReqBodyElement>> elementMap = reqDto.getBody().getElementMap();
        System.out.println("elementMap = " + elementMap);
    }
}

以上便是我們對(duì)水文SL651協(xié)議的解析。如有出入之處歡迎大家指導(dǎo)交流。