談基于Ｗｅｂ的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)

劉德義　黎貞發(fā)　傅　寧　李　春　王　鐵

摘要 提出了基于Web的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。即實(shí)時(shí)采集溫室中氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)自動(dòng)傳輸?shù)椒?wù)器上，并且在Internet網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)發(fā)布實(shí)時(shí)氣象監(jiān)測(cè)信息、監(jiān)測(cè)圖片、溫室氣象預(yù)警信息、天氣預(yù)報(bào)等服務(wù)。該系統(tǒng)用ASP、ADO、Fushion Chart等技術(shù)將實(shí)時(shí)資料、歷史資料、氣象預(yù)報(bào)信息等以Flash動(dòng)畫(huà)的形式顯示；方便用戶(hù)直觀地了解溫室的實(shí)時(shí)氣象信息、及時(shí)掌握溫室的氣象預(yù)警、預(yù)報(bào)信息。為農(nóng)戶(hù)科學(xué)管理溫室、科學(xué)種植提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 Web；設(shè)施農(nóng)業(yè)；氣象信息；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；氣象預(yù)警

中圖分類(lèi)號(hào) S165 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2009）07-0287-02

Facility agriculture weather information Monitoring and alerting System Based on Web

Liu De-yi 1 Li Zhen-fe 1 Fu Ning 2 Li Chun 1 Wang Tie 1

（1 Tianjin Climate Centre，Tian Jin 300074； 2 Civil Aviation University of China）

Abstract The paper proposes a facility agricultures weather information monitoring and alerting system based on Web．After collecting greenhouse weather informations in real-time，The system sends data through GPRS to server automatically.It distrubutes weather monitoring information，monitoring picture，alerting information in greenhouse，weather forecast etc in real time. The system uses the technology of ASP，ADO and Fushion Chart to displays real-time data， history data and weather forecast.It can help user to know the real-time data in greenhouse，to get weather alerting and forecasting information in time.It provides scientific basis for users to perform scientific managing and scientific planting in greenhouse.

Key words Web；facility agriculture；weather information；realtime monitoring；weather alert

我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)正處在蓬勃發(fā)展的時(shí)期，設(shè)施栽培面積已達(dá)210萬(wàn)公頃，居世界之首[1]。發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)施農(nóng)業(yè)已具有完善的監(jiān)測(cè)設(shè)備、一定的生產(chǎn)規(guī)范和可靠的質(zhì)量保證體系[2]。由于自動(dòng)化和智能化高科技的運(yùn)用，栽培環(huán)境不受自然條件影響而得到有效控制，使農(nóng)業(yè)產(chǎn)品工廠(chǎng)化生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)，這是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展到高級(jí)階段的工廠(chǎng)化農(nóng)業(yè)[3，4]。利用自動(dòng)采集器和GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)溫室進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，已越來(lái)越多地出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的日光溫室實(shí)際生產(chǎn)中。通過(guò)開(kāi)發(fā)基于Web的日光溫室氣象信息監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，利用無(wú)線(xiàn)傳送技術(shù)將溫室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器，并且在Internet網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布觀測(cè)數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查看、溫室氣象條件預(yù)報(bào)、氣象災(zāi)害報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象信息的資源共享，為農(nóng)業(yè)部門(mén)管理設(shè)施農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)民群眾及時(shí)獲得設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了準(zhǔn)確、直觀的數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐[5]。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體框架

基于Web的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)采用了3層結(jié)構(gòu)框架，包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和客戶(hù)端，提供給用戶(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室中氣象數(shù)據(jù)的平臺(tái)，如圖1所示。系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、K線(xiàn)圖顯示、氣象預(yù)警信息、溫室氣象預(yù)報(bào)、應(yīng)用示范介紹、手機(jī)短信提示、實(shí)時(shí)圖片顯示等功能。溫室的監(jiān)測(cè)設(shè)備將各種傳感器采集上來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)GPRS專(zhuān)網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用服務(wù)器連接數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，再將數(shù)據(jù)顯示給用戶(hù)。

1.2 數(shù)據(jù)流向

各種要素的傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲杉魃希ㄟ^(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器上，并直接存儲(chǔ)到SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理實(shí)時(shí)顯示給用戶(hù)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向框圖如圖2所示。

1.3 體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)支持

系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)上采用B/S（Browser/Server）模式，系統(tǒng)服務(wù)器端則采用C/S（Client/Server）模式，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)等工作，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器再將信息發(fā)布到各客戶(hù)端。平臺(tái)選擇Windows平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)選擇Microsoft SQL Server，采用了OLE DB和JDBC設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)工具采用了支持C/S的VB.net和支持B/S結(jié)構(gòu)的ASP。

2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，支持多用戶(hù)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)。系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)模塊。

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

具有單要素多測(cè)點(diǎn)、單測(cè)點(diǎn)多要素顯示功能，在Flash圖表上顯示實(shí)時(shí)觀測(cè)資料；可以對(duì)同一觀測(cè)要素不同測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，也可查看當(dāng)天某一要素觀測(cè)數(shù)據(jù)的走勢(shì)情況，可以為決策部門(mén)實(shí)時(shí)決策提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 歷史資料查詢(xún)

查看各測(cè)站的各種氣象要素的觀測(cè)信息，查詢(xún)過(guò)去某一時(shí)間段的某一觀測(cè)要素的走勢(shì)情況；具有數(shù)據(jù)匯總、分類(lèi)查詢(xún)的功能；以K線(xiàn)圖形式顯示數(shù)據(jù)的小時(shí)、日、月的最大值、最小值、平均值等統(tǒng)計(jì)信息。

2.3 預(yù)報(bào)資料顯示

主要分為以下部分：一是利用已有的長(zhǎng)序列的溫室內(nèi)外的觀測(cè)資料建立預(yù)報(bào)模型，利用該模型對(duì)溫室內(nèi)的氣象條件進(jìn)行預(yù)報(bào)；二是針對(duì)即將發(fā)生的極端氣象事件，發(fā)布溫室氣象預(yù)警信息；三是將每天利用手機(jī)短信的形式發(fā)送的溫馨提示，通過(guò)Web方式服務(wù)更多的農(nóng)民用戶(hù)。

2.4 監(jiān)測(cè)圖片顯示

通過(guò)查看實(shí)時(shí)拍攝的溫室內(nèi)作物的監(jiān)測(cè)圖片，使農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和溫室的管理人員隨時(shí)掌握溫室內(nèi)的作物長(zhǎng)勢(shì)信息，遠(yuǎn)程診斷作物病因，提高工作效率、減少經(jīng)濟(jì)損失。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的搜集、處理、存儲(chǔ)，負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警管理、數(shù)據(jù)分析等需求。溫室內(nèi)傳感器采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到采集器上，采集器通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器中，應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間進(jìn)行通訊，經(jīng)過(guò)處理分析后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示給用戶(hù)，因而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為監(jiān)控系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)信息保證，其準(zhǔn)確性、快速性直接影響到了整個(gè)溫室氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警系統(tǒng)的功能。

3.2 基于Fushion Chart控件的Flash 動(dòng)畫(huà)顯示技術(shù)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示部分采用Fushion Chart控件技術(shù)，顯示以Flash動(dòng)畫(huà)的形式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、K線(xiàn)圖。編寫(xiě)asp代碼并結(jié)合Fusion chart控件實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)Web 交互功能， 解決了數(shù)據(jù)在瀏覽器中的實(shí)時(shí)刷新和動(dòng)態(tài)描繪問(wèn)題，人機(jī)界面更加友好， 數(shù)據(jù)顯示更加形象直觀。

3.3 利用ADO訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，動(dòng)態(tài)化Flash圖表

利用ADO技術(shù)，將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的添加到Fushion Chart 控件的數(shù)據(jù)源中，實(shí)現(xiàn)了Flash動(dòng)畫(huà)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的動(dòng)態(tài)交互功能。

4 系統(tǒng)應(yīng)用及其特點(diǎn)

4.1 應(yīng)用情況

本系統(tǒng)已經(jīng)在天津的5個(gè)區(qū)縣的溫室內(nèi)建立自動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集氣象信息，通過(guò)該平臺(tái)發(fā)布溫室農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)、氣象預(yù)警信息、災(zāi)害氣象評(píng)估信息、實(shí)時(shí)觀測(cè)資料顯示。為政府決策者、溫室管理者提供第一手的溫室農(nóng)業(yè)氣象資料。在設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象的防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)中，服務(wù)效果顯著。

4.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

一是集成性。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可全面管理各區(qū)縣溫室大棚中的溫度、濕度、地溫等要素的監(jiān)測(cè)信息和溫室內(nèi)的氣象預(yù)警信息，集成顯示給溫室管理者，便于正確決策和安全生產(chǎn)管理。二是分布式。采用TCP/IP協(xié)議，通過(guò)Web的方式不再受地域限制，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)較好地解決了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的問(wèn)題，數(shù)據(jù)傳輸和多路通信的傳輸?shù)玫搅私y(tǒng)一。三是易用性。采用Web方式大大提高系統(tǒng)可用性、易用性，用戶(hù)可以從網(wǎng)絡(luò)方面獲取共享監(jiān)控信息，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，方便管理者決策和管理溫室大棚。四是預(yù)警性。實(shí)時(shí)監(jiān)控溫室的氣象條件，利用天氣預(yù)報(bào)對(duì)溫室內(nèi)溫度進(jìn)行氣象預(yù)警，提前預(yù)防溫室地溫、室外大風(fēng)等氣象災(zāi)害的發(fā)生，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)大大方便溫室管理者對(duì)溫室氣象要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值、氣象預(yù)警信息的獲取，為溫室的科學(xué)管理、降低氣象災(zāi)害發(fā)生率提供更先進(jìn)可靠的技術(shù)保障。

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)通過(guò)在設(shè)施農(nóng)業(yè)的溫室大棚氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警中應(yīng)用，驗(yàn)證了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作方便、準(zhǔn)確及時(shí)，節(jié)省了大量的人力物力財(cái)力，使農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和溫室管理人員有效地對(duì)溫室大棚中的氣象要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)發(fā)布預(yù)警信息為溫室管理提供了科學(xué)依據(jù)和降低氣象災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)溫室氣象預(yù)警有良好的應(yīng)用前景。同時(shí)，系統(tǒng)充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、提取信息，為決策打下基礎(chǔ)，為進(jìn)一步的溫室農(nóng)業(yè)氣象條件分析、擴(kuò)大為農(nóng)服務(wù)形式提供思路。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 羅克勇，許立新.設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境智能監(jiān)控管理系統(tǒng)研制與應(yīng)用[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（6）：171-173.

[2] 楊培林，郭晶，馬振明.國(guó)內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2003，1（1）：30-31.

[3] 汪懋華.實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代集約持續(xù)農(nóng)業(yè)的工程科學(xué)技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1998，14（3）：1-9.

[4] 滕光輝.實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化的一種新方案[M]∥申茂向.發(fā)展中的中國(guó)工廠(chǎng)化農(nóng)業(yè).北京：北京出版社，2000：286-291.

[5] 楊?lèi)傂?基于B/S結(jié)構(gòu)的設(shè)施農(nóng)業(yè)信息平臺(tái)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（5）：872-873.

[6] 李研強(qiáng)，李楊，成巍，等.基于Web的煤礦安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].山東科學(xué)，2007，20（2）：59-63.

[7] 別社安，汪洋.一種應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施方法[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，31（3）：382-384.