西寧市設施農業氣象服務系統數據庫設計

張欣 李全平

摘要對西寧市設施農業氣象服務系統數據庫邏輯設計、處理技術架構設計、整體設計、數據表詳細設計等方面進行了介紹，為西寧市設施農業物聯網模式開發提供參考及借鑒。

關鍵詞農業氣象服務系統；設施農業；數據庫；設計

中圖分類號S162文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）22-0197-02

AbstractThe logic design， processing technology architecture design， the overall design and detailed design of the data sheet of facilities agricultural meteorological service system database in Xining City were introduced，which provided reference for the development of facilities and agricultural networking in Xining City.

Key wordsAgricultural meteorological service system；Facility agriculture；Database；Design

近年來發展較快的具有較高集約化程度的新型農業產業，2015年全市已建成日光溫室4萬多棟，冬暖式日光溫室4 800棟，設施農業面積達3 333.33 hm2，是西寧市占主導地位的農業形態。“精細農業”作為都市型現代農業的重要組成部分，對合理利用農業氣候資源、降低生產成本、提高農產品質量起到了越來越重要的作用[1]，同時對氣象為農服務也提出了更高的要求。

近年來，各地氣象部門針對設施農業氣象服務指標及各個氣象要素的變化規律進行了大量的研究[2-6]，為精細化的為農氣象服務提供了技術支持。賈倩等[7]對溫室環境管理系統進行了設計與實現，改進了溫室環境管理系統的性能，獲取了實時動態生成的決策信息；張永紅等[8]對陜西設施農業氣象預報服務系統進行了研究。數據庫設計是整個設施農業氣象服務系統設計的根基，數據庫設計關乎系統功能實現度、穩定性、擴展性等方面的內容，其重要性可想而知。因此，筆者對西寧市設施農業氣象服務系統數據庫實現部分進行了詳細的分析，以期能夠為農業氣象服務系統數據庫設計提供借鑒與參考。

1數據庫分析

西寧市設施農業氣象服務系統使用對象主要是氣象局服務人員，基于數據調取、服務產品形成的結構需求，系統整體分為服務器端服務程序（C/S結構）和客戶端應用程序（C/S結構）。縣局服務人員通過系統主界面功能菜單進行數據查詢、數據管理、服務產品制作。因此，在數據庫篩選過程中，根據用戶需求及使用成本，對Oracle、ACCESS、SQL Server這3種類型數據庫進行了對比分析。3種數據庫各有優點，Oracle數據庫存儲量大、性能優越，其關系數據庫市場占有率名列前茅，但Oracle數據庫是收費的。

ACCESS數據庫，具有界面友好、易學易用、開發簡單、接口靈活等特點，作為Office套件的一部分，可以與Office集成，實現無縫連接，是典型的新一代桌面數據庫管理系統。ACCESS數據庫有一定的極限，如果數據達到100 M左右，很容易造成服務器假死，或消耗掉服務器的內存導致服務器崩潰。

SQL Server 是Microsoft 公司推出的關系型數據庫管理系統，具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成程度高等優點，是一個全面的數據庫平臺。

SQL Server 數據庫引擎為關系型數據和結構化數據提供了更安全可靠的存儲功能。

基于上述情況，該系統選用SQL Server 2005數據庫作為系統整體數據庫。

2數據庫邏輯設計

設計建立兼顧實用性與通用性的設施農業數據庫，對各種途徑獲取的資料進行匯集和處理，以生成格式規范、質量可靠的數據庫資料（包括常規氣象資料、設施內氣象資料、設施外氣象資料、預報資料、設施農業服務指標），以及業務工作中生成各種業務產品和相關中間數據。根據數據種類的不同和應用方式的區別，西寧市設施農業氣象服務系統采用數據庫管理系統和文件管理系統相結合的存儲管理方式，并將兩者有機結合起來，實現對該系統整體數據的集中統一管理。

根據不同數據處理階段和數據形態及用途，將現有的各類數據從邏輯上劃分成如下幾類庫：

（1）基礎庫。

基礎庫用于存儲各類基本的氣象信息資料，如常規氣象資料、設施內氣象資料、設施外氣象資料、服務指標、農業生產建議、相關技術規范和標準。基礎庫中的內容是從原始資料采集，通過解譯和質控等處理流程，為數據的進一步加工處理提供可靠的數據源。

（2）半產品庫。

半產品庫存儲各類數據結果查詢、統計和分析所得到的各種表格、圖片，業務人員在制作服務產品的過程中產生的各種初級產品，計算機根據業務規則生成的半成品服務材料。半產品庫是制作服務產品的素材庫，為服務產品的制作和發布提供直接的素材。

（3）服務產品庫。

服務產品庫存儲由業務人員制作的可以發布的服務產品成品。存儲時按照業務類別進行劃分，同時兼顧產品的發布和推送方式特點進行產品庫數據的組織。

3數據庫設計

3.1數據庫處理技術架構設計

圖1為數據庫處理技術架構設計，為了加快數據采集速度，采用多線程處理技術，不同的數據類型采用不同的線程，達到并行化處理的目的。出錯后進行延時重試。

遠程數據庫通過TCP/IP協議，采用微軟的ADO.net技術進行讀取；對于報文文件則進行網絡盤符映射到服務器的方式，由解析程序進行入庫。整個數據處理的各階段，始終進行數據采集的狀態和過程監控，如果發現問題可給出信息并進行相應處理。

3.2數據整體設計

西寧市設施農業氣象服務系統農業氣象數據庫主要由設施內數據、設施外數據、預報數據、產品數據、用戶管理數據構成，具體設計如圖2所示。

3.3數據表詳細設計

前面對數據庫進行了邏輯設計、架構設計和整體設計，在此將在數據庫設計基礎上建立表結構。主要建立的表包括小氣候站信息表、小氣候站預報日數據表、小氣候站分鐘數據表、小氣候站小時數據表、小氣候站日數據表、小氣候站月數據表、外部擴展信息表、農事建議表、農事建議類型表、產品簽發人表、產品制作人表、小氣候站監測報警條件表、小氣候站預報模型表等。下面介紹系統中一些主要的數據表。

3.3.1小氣候站信息表。

小氣候站信息表存儲了各小氣候站站點信息及分鐘數據最大時間、小時數據最大時間、日數據最大時間、月數據最大時間、自動站編號，其數據類型及長度如表1所示。

3.3.2小氣候站報警條件表。

小氣候站報警條件表的主要內容定義了最大值、最小值和報警文字，其數據表如表2所示。

3.3.3小氣候站預報模型表。

預報模型表由列名、數據類型、長度、小數位、說明組成，系數列表數據類型定義為nvarchar型，具體見表3。

4數據采集及管理配置

數據采集是指按照采集策略和采集方式，實時采集各種氣象觀測資料。根據系統采集策略的配置定義，對不同觀測資料采用不同采集方式進行實時采集，同時記錄數據的詳細信息。

5結論與討論

（1）因系統采用的是C/S模式，在數據庫設計過程中考慮系統數據量相對較少，容易管理，數據庫相對穩定，根據應用需要選擇了中小型SQL Server作為數據庫， 但SQL Server只能運行在微軟的Windows平臺，具有一定的局限性。

（2）因為西寧市設施農業發展起步較晚，鑒于作物種植精細化水平及粗放的管理模式，在數據庫開發過程中并未設計精確的施肥、澆水、施藥以及光照和二氧化碳含量控制功能，在今后的研究中將不斷總結經驗逐步添加。

參考文獻

[1] 鮑彩霞，高倩，馮日升，等.杭錦旗設施農業氣象服務模式[J].農業與技術， 2012，32（6）：134.

[2] 楊艷超，劉壽東，薛曉萍.萊蕪日光溫室氣溫變化規律研究[J].中國農學通報，2008，24（12）：519-523.

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[6] 信志紅，薛曉萍，蓋世民.外部氣象條件對溫室內溫濕變化的影響[J].氣象與環境科學，2009，32（2）：30-32.

[7] 賈倩，劉洪，孫忠富，等.基于作物模型的溫室環境管理系統設計與實現[J].中國農業氣象，2010，31（1）：93-97.

[8] 張永紅，葛徽衍.設施農業氣象預報服務系統[J].陜西氣象，2002（S1）：21-23.