基于B/S的農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測系統(tǒng)國家級平臺設(shè)計與應(yīng)用

沈超 吳東麗 李巍

摘要 ? ?農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測系統(tǒng)國家級平臺是依托中國氣象局組織的農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測試點工作而設(shè)計開發(fā)，平臺的搭建采用B/S架構(gòu)實現(xiàn)多級用戶、跨平臺登錄，采用XML及JSON等數(shù)據(jù)傳輸格式實現(xiàn)國家級、省級、臺站級用戶信息交互，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的監(jiān)控、臺站端設(shè)備狀態(tài)的評估以及數(shù)據(jù)內(nèi)容的實時查詢。

關(guān)鍵詞 ? ?B/S架構(gòu);農(nóng)業(yè)氣象;自動觀測;設(shè)計;應(yīng)用

中圖分類號 ? ?S163;TP274 ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2019）20-0188-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

Abstract ? ?Based on the pilot project of agrio-meteorological automation observation organized by China Meteorological Administration，the national platform of agro-meteorological automated observation system was designed and developed.Constructed with B/S architecture，the platform achieves the goal of multi-level user and cross-platform login.Designed with an effective data transmission format which commonly known as XML and JSON，the platform implements the information interaction of users in national，provincial and station level，also implements monitoring the status of XML data transmission in agro-meteorological observations and evaluation the status of the station equipment and real-time query of the data content.

Key words ? ?B/S architecture;agro-meteorology;automation observation;design;application

農(nóng)業(yè)氣象觀測是農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)和科研的基礎(chǔ)，是我國綜合氣象觀測系統(tǒng)的重要組成部分，對提升我國農(nóng)業(yè)智能化水平具有重要意義[1-3]。中國氣象局氣象探測中心作為綜合氣象觀測業(yè)務(wù)的引領(lǐng)單位，承擔(dān)著農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測新技術(shù)在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象觀測領(lǐng)域的研究與設(shè)計、應(yīng)用與實施等工作。依托中國氣象局綜合觀測司于2016年下發(fā)的《關(guān)于組織開展農(nóng)業(yè)氣象觀測自動化試點工作的通知》（氣測函〔2016〕46號文），中國氣象局氣象探測中心開展了一系列農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測試點工作，經(jīng)過2年多的持續(xù)建設(shè)，現(xiàn)已實現(xiàn)臺站端全部試點廠家儀器設(shè)備的原始觀測數(shù)據(jù)采集、省級中心站對原始觀測數(shù)據(jù)的作物生長狀況判識，原始觀測數(shù)據(jù)及判識結(jié)果按照國家氣象信息中心提供的編碼格式，生成農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)上傳至國家級全流程業(yè)務(wù)體系建設(shè)。此項工作雖已開展較為成熟，但仍存在農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)無法監(jiān)控、數(shù)據(jù)完整性及正確性無法評估、臺站端設(shè)備狀態(tài)無法監(jiān)控、數(shù)據(jù)后端缺少產(chǎn)品應(yīng)用等問題，亟須建立1套數(shù)據(jù)源唯一、數(shù)據(jù)內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)監(jiān)控清晰、數(shù)據(jù)應(yīng)用合理的農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測系統(tǒng)國家級平臺，依托農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)到報情況以及數(shù)據(jù)完整性的算法設(shè)計，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋O(jiān)控以及臺站端設(shè)備狀態(tài)的評估，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)內(nèi)容的實時查詢以及原始觀測數(shù)據(jù)及判識結(jié)果的內(nèi)容可溯，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象自動觀測數(shù)據(jù)集的存儲與建立。

農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測系統(tǒng)國家級平臺的建立，可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控以及作物生長狀況的自動監(jiān)測，為農(nóng)事活動和現(xiàn)代化農(nóng)田管理的順利開展、氣象因子對作物影響的科學(xué)評估、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害實況與評估的合理分析、作物模型和陸面模型的改進和提高提供重要應(yīng)用參考[4-5]。

1 ? ?總體設(shè)計

1.1 ? ?總體功能

農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測系統(tǒng)國家級平臺設(shè)計的目的是建立1套數(shù)據(jù)源唯一、數(shù)據(jù)內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)監(jiān)控清晰、數(shù)據(jù)應(yīng)用合理的農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測運行監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)的監(jiān)控以及臺站端設(shè)備狀態(tài)的評估，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測XML數(shù)據(jù)內(nèi)容的實時查詢以及原始觀測數(shù)據(jù)及判識結(jié)果的內(nèi)容可溯，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象自動觀測數(shù)據(jù)集的存儲與建立。依托現(xiàn)有農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測全流程業(yè)務(wù)體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、質(zhì)控、存儲、查詢、統(tǒng)計、分析等功能，平臺支持?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)視、作物生長特征識別、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)產(chǎn)品和二次產(chǎn)品顯示等功能（圖1）。

2.2.3 ? ?作物圖片信息查詢。作物圖片信息查詢（圖7）主要實現(xiàn)特定時間范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測站點圖片長勢信息查詢，包括站點圖片以及對應(yīng)判識信息。圖片以縮略圖方式排列展示，點擊縮略圖可顯示原始圖片及相應(yīng)作物的生長特征信息。

2.2.4 ? ?統(tǒng)計分析信息查詢。統(tǒng)計分析信息查詢（圖8）主要實現(xiàn)各站點作物長勢數(shù)據(jù)按照年份及發(fā)育期展示查詢信息。按年份查詢時，查找歷史年份中的每個發(fā)育期的站點編號、站點名稱、觀測年份、作物名稱、發(fā)育期名稱、開始時間、結(jié)束時間、持續(xù)天數(shù)、平均高度、平均密度、平均蓋度等基本信息。以小麥為例，顯示2019年的拔節(jié)期（可選擇發(fā)育期）起止時間，以表格方式展示。

按發(fā)育期查詢時，查找時間范圍內(nèi)（年份選擇）的各個發(fā)育期的站點編號、站點名稱、所屬省份、發(fā)育期名稱、開始時間、結(jié)束時間、持續(xù)天數(shù)、平均高度、平均密度、平均蓋度等基本信息。

2.3 ? ?后臺管理

后臺管理為管理員管理用戶信息和站點信息提供統(tǒng)一界面。主要功能包括用戶管理、角色管理和站點管理。用戶管理主要包括添加用戶信息、編輯用戶信息、刪除用戶、審核用戶注冊信息、用戶角色分配及用戶站點分配等;角色管理主要是定義系統(tǒng)訪問用戶的角色，一般包含3種角色用戶，即管理員角色、國家級普通用戶角色及省級普通用戶角色，其中省級普通用戶角色又根據(jù)不同的省份分別定義用戶的省級角色;站點管理主要是添加、刪除、編輯站點基本信息，方便管理員對接入的站點信息進行統(tǒng)計分析（圖9）。

3 ? ?結(jié)語

綜上所述，本文依托農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測系統(tǒng)國家級平臺設(shè)計及建設(shè)需求對平臺總體架構(gòu)和功能進行了分析及闡述，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測實施過程的監(jiān)測分析及作物發(fā)育期輔助識別的資料收集，解決了農(nóng)業(yè)氣象觀測領(lǐng)域觀測資料完整性、準(zhǔn)確性、及時性的統(tǒng)計難題，提升了農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)水平，推進了農(nóng)業(yè)氣象的智能化監(jiān)測進程[5-6]。

4 ? ?參考文獻

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[5] 李要中，劉鈞，馬尚昌.基于AM335X的農(nóng)作物氣象自動觀測系統(tǒng)設(shè)計[J].氣象科技，2017，45（5）：818-824.

[6] 張友安.自動農(nóng)業(yè)氣象觀測系統(tǒng)的功能與設(shè)計[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2015，14（2）：75-76.