一種農業氣象設備移動保障系統的設計與實現

張保戰 劉躍 王鋒 龍強 孫云鎖

摘 要：該文基于業務人員設備維保、站點社會化保障的實際需求提出了一種農業氣象設備移動保障系統的設計并予以實現，其依托當前成熟的物聯網技術，采用“調度中心（web端）+手持終端（APP端）+藍牙適配連接”的組合模式，實現了設備運行監控、巡檢管理、無線連接調試、維保監控、站點導航、資料查詢等多種功能。一年多的業務應用效果表明該系統可使農業氣象觀測設備的運行監控、維保管理等工作更加直觀、便捷，能夠提高設備巡檢維保的工作效率，也為觀測系統社會化保障的實施提供了可靠的工具。

關鍵詞：農業氣象設備；巡檢；維保；調試；監測

中圖分類號 TP311 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）03-04-0085-3

Abstract：Based on the actual requirements of the equipment maintenance and the social security for stations， a design of a meteorological equipment mobile support system is proposed and implemented， which relies on the mature Internet of Things technology and takes use of the "control center（web） + handheld terminal （APP） + Bluetooth adapter" combination mode. In this way， equipment operation monitoring， inspection management， wireless connection debugging， maintenance monitoring， site navigation， data inquiry and so on are realized. Over the past year， the application results show that the system can make the operation and monitoring and maintenance management of the observation equipment more intuitive and convenient， and improve the efficiency of equipment inspection and maintenance. It also provides a reliable tool for the implementation of the social security for the observation system.

Key words：Agrometeorological equipment；Inspection；Maintenance；Debugging；Monitoring

1 引言

農業氣象觀測站數據是關系國計民生的重要信息，是捕捉涉農災害性天氣、還原災害現場的可靠依據。氣象數據的準確性、連續性、權威性則依賴于巡檢人員對觀測設備的長期維護、合理保養[1]。隨著氣象條件對農業的影響越來越大，社會公眾、政府部門對氣象災害防御、氣象災害綜合監測的不斷重視，各類氣象要素觀測設備的布設密度也進一步加大，目前我國擁有國家地面天氣站總數約10596個，區域站5萬余個（區域站遴選之后的數量），境內平均30km就有一個站點，間距顯著縮小，有力地提升了農業氣象災害監測能力，為預報預警服務也提供了重要支撐[2]。然而，隨著站點密度加大、觀測要素增多、觀測覆蓋面的擴大，設備的運行監控、故障維修、例行巡檢變得越來越復雜[3]，以唐山為例，幾百套地面常規觀測站的維保給業務人員帶來了很大的壓力，特別對于區域站和基于專業服務的專項站，排障工作滯后屢有發生，給數據應用帶來了很大不便。在無線通信技術日趨成熟、物聯網技術在各行業得到廣泛應用的今天，開發一套穩定可靠、功能豐富、操作便捷、滿足實際應用需求的自動站巡檢系統來減輕巡檢人員工作量顯得尤為必要[4]。此外，在氣象設備社會化保障的背景驅動下，氣象部門也需要一套能夠密切監控設備維保各個環節、確保各項工作落實到位的巡檢系統[5]。

針對當前唐山觀測站網運維面臨的諸多問題和迫切需求，本文提出了一種農業氣象設備移動巡檢系統（以下簡稱巡檢系統）的設計并予以實現應用，其基于物聯網、GIS等技術[6]，融入了藍牙通訊和GPS導航功能，將運行監控、維保派工、報表統計、過程留痕綜合管理等集于一體，設有查詢、顯示、定位、派工、信息回傳、報警、統計等多項功能，為調度中心與巡檢人員架設了即時通訊、過程可視的渠道，在提高氣象部門業務人員工作效率的同時，也為觀測系統社會化保障提供了可靠平臺。

2 系統設計

針對當前唐山市農業氣象設備維保的實際需求，一套實用的氣象巡檢系統應該具有以下功能：直觀全面地監控和管理區域內的所有氣象設備；各類信息的查詢，包括站點詳情、SIM卡余額（自建站）、備件出入庫等；巡檢維修派工、站點導航及過程留痕，為氣象設備社會化保障提供工具；手持終端（app）和采集器的無線通訊，現場和調度中心之間的信息互聯；報警信息、接收任務提醒；平臺局限性小兼容性強等功能。

針對以上需求，唐山市氣象設備移動巡檢系統軟件部分設計為PC的web端與手持的APP端2套系統，采用信息同步共享模式，主體模塊分成見圖1。

開發設計方面，巡檢系統總體采用分層技術架構，分為數據層、邏輯層、通訊層和表現層，各層邏輯架構如圖2所示。

PC端的管理平臺采用主流的B/S網絡框架，兼容絕大多數Web瀏覽器及Windows、MacOS、Linux等操作系統。手持移動端選用市面最普遍的安卓系統app軟件，在市面大部分安卓系統的手機和平板電腦上均能正常運行。

3 功能實現

3.1 PC的web端 PC的web端分為運行監控、站點信息、巡檢派工、巡檢報表、系統管理、知識庫等子模塊。

3.1.1 運行監控 在GIS地圖上通過手動添加或批量導入區域內的所有站點信息，數據及時到報且在質控閾值范圍內的站點標識為綠色，否則為紅色，亦可根據站點、設備種類、設備狀態等方式對地圖上的顯示結果進行過濾篩選，支持單站搜索，并可列表顯示站點。點擊標識可查看設備詳情，包括站點基本信息、故障時間、巡檢次數、通訊卡余額等。巡檢系統界面實現如圖3所示。

3.1.2 巡檢和維修 在系統設計上重點考慮了巡檢和維修的派工和報表功能，通過Web端派發巡檢和維修工單，指定巡檢或維修人員在設定的時間內完成巡檢任務。工單確定后任務信息即同步到相應人員的手持app端，并給予提醒，巡檢或維修人員便可依照工單要求完成任務。每條派工記錄都在系統中存檔。設備巡檢分為例行巡檢與臨時巡檢，例行巡檢的任務按照巡檢計劃自動發送到巡檢人員的app端，臨時巡檢和維修派工為即時工單內容，可根據需求隨時派發任務。巡檢或維修人員根據app端接收到的工單完成相應的工作內容并做好記錄，確認后即可通過無線通信網絡將工單反饋至Web端，同時生成一份詳細的巡檢或維修報告，Web端可查看整個維修記錄。派工和維修記錄中可顯示所有工單的執行情況，并可根據設定的條件自動生成巡檢和維修報告，如圖4所示。

3.1.3 備件管理 旨在對進出倉庫的備件進行登記，包括名稱、廠家、型號、狀態、應用的站點等，并匹配二維碼，便于倉庫或站點現場查看備件的詳細信息。備件一旦出庫使用，掃碼即可綁定站點，記錄備件的詳細去向。

3.1.4 知識庫 主要用于管理知識庫文章，對知識庫進行新增、修改、刪除、查詢等操作，內容實時同步至app端，方便巡檢、維修人員及時查找相關資料，如常見故障的分析和解決方法、獲取不同采集器數據的命令等。

3.2 手持app端 手持app端同步了Web端的站點監控功能，巡檢或維修人員可實時查看站點運行狀況、詳細信息，及時反饋故障問題，同時增加了站點數據查詢功能，便于站點維修完畢后進行數據查閱、核驗。利用終端的可移動優勢，手持app重點設計了任務記錄、站點導航、藍牙調試等功能。

3.2.1 巡檢和維修任務 Web端派發工單后，巡檢或維修人員的手持app會接到任務提醒，按照工單的執行進度，巡檢或維修人員須在手持app端填入同行人員姓名、到達現場的時間、故障前拍照、故障分析、解決辦法、任務結束時間、故障是否排除、排除后拍照等信息，為簡化操作，該部分大部分為選擇項。同時app將實時定位巡檢或維修人員所在的位置，確保巡檢或維修任務被切實執行。工單完成并提交后，Web端即可查看、自動存檔。手持app端巡檢和維修任務功能的開發可為整個工作過程作詳細真實記錄，實時定位可有效避免弄虛作假，工單的項目內容操作便捷、通俗易懂，可為氣象設備社會化保障提供有效的管理工具。

3.2.2 藍牙調試 小巧、便攜的藍牙適配器可實現app和采集器之間的無線通訊，取代了筆記本電腦和采集器間的有線傳輸。手持app端發送不同的命令即可獲取各個傳感器、模塊的狀態和數值，為故障排查提供依據。

3.2.3 站點導航 站點較多的情況下，巡檢或維修人員往往無法及時、準確地到達站點現場，影響工作效率的同時會給數據的連續性帶來顯著影響。針對該種情況，巡檢系統添加了站點導航功能，選定目的站點后，手持app自動獲取當前位置并調用百度或高德地圖規劃線路，為準確、及時達到站點現場提供了有效、便捷的工具。

4 結論

基于當前站點維保需求所提出的氣象設備移動巡檢系統在設計上采用“Web+app”方式，搭建了調度中心和現場作業間的信息同步通道。Web端具備基礎的數據到報顯示和質控功能，配合MDOS實現本地各類站點（國家級、省級、自建等）運轉情況的全覆蓋監控。手持app端和藍牙適配器配對通信取代了筆記本電腦和采集器的有線連接，簡化調試步驟的同時解決了筆記本攜帶不便、電池續航不足的問題。系統具有備件庫存管理功能，詳細信息生成二維碼，Web端、倉庫、站點現場均可實時獲取站點信息。巡檢系統的設備監控、站點管理、維修解決功能設計可擴展性強，解決了多數平臺專用性強、只能兼容少數廠家設備的缺陷，巡檢系統目前可兼容華云、無錫廠、中環天儀、洛陽凱邁等7個廠家10多種設備，可對不同設備提供監控調試保障。

根據設計所實現的唐山移動農業氣象巡檢系統目前已在曹妃甸地區應用了近3年，系統的使用顯著減輕了設備維保的工作量，為維保人員迅速開展設備維護、維修提供了一套實用工具，同時也為設備建立了一份健康檔案，降低了數據采集、設備維護成本。

參考文獻

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[2]羅剛.加快我國自動氣象觀測站發展步伐[J].四川氣象，2000，20（1）：4-5.

[3]杜衍君，王錫芳，郭瑞寶.區域自動氣象站常見故障分析及派出[J].氣象水文海洋儀器，2008（2）：42-44.

[4]楊彥偉.自動氣象觀測站中的無線數據通信[J].電子技術，2004（6）：36-38.

[5]聞春華，俞炳，胡新華.淺談區域自動氣象站運行保障現狀與發展[J].氣象水文海洋儀器，2009（2）：37-39.

[6]李新慶，陳海波，樊寬.寧夏氣象觀測站網信息管理系統的設計與實現[J].智能計算機與應用，2016，6（4）：12-15.

（責編：張宏民）