農田小氣候數據流程處理軟件與頁面展示

何學敏

（內蒙古自治區氣象信息中心 內蒙古自治區呼和浩特市 010051）

1 引言

隨著觀測自動化、智能化的推進，自動觀測在農業氣象領域逐步興起和深入，越來越多的農田小氣候和農情實景自動觀測設備逐步成為新興的觀測手段[1]。通過應用“互聯網+”等信息技術，不斷提高農牧業氣象服務能力，建設智慧農業，構建農牧服務體系。創新智慧農業氣象服務模式，推進物聯網、移動互聯網、大數據等技術為農服務的應用，提高為農牧服務的質量和效益，完成農牧服務的轉型。農田小氣候等農牧業觀測系統能夠提高觀測效率及觀測精度，為農業氣象服務提供豐富多樣、連續、精準的觀測資料，極大彌補人工觀測站點稀疏、觀測精度不高、人力物力消耗大等缺點[2]；還能夠大大提高我區農牧業及生態氣象的服務水平，觀測站點不受距離限制，覆蓋面更廣，有效彌補之前服務中站點稀疏的問題。

目前，內蒙古自治區農田小氣候等農牧業觀測體系的建設已經初具規模[3-5]，但距離全面推進、業務運行還有一定的距離，仍存在數據無法共享、無法為三農提供支撐等弊端。因此將農田小氣候數據接入統一數據環境并上傳，為全區提供數據服務，加入國家智慧農業氣象大數據平臺建設勢在必行。

2 研究內容

按照相關建設規范要求，建立農田小氣候等農牧業氣象監測設備觀測數據的統一傳輸流程，實現數據的傳輸監控、與統一數據環境的對接，提供基于統一數據接口的共享服務。最終整合縣綜平臺和智慧農業服務平臺，設計農田小氣候數據展示，并實現CIMISS數據庫與全區智慧農業氣象服務平臺數據對接。主要研究內容如下：

2.1 CIMISS數據庫設計

按照標準規范要求，基于氣象綜合信息共享平臺（簡稱CIMISS）業務系統，完成農田小氣候觀測數據在CIMISS 數據環境中表存儲表結構的設計。

2.2 農田小氣候數據流程處理軟件開發

設計開發農田小氣候數數據流程處理軟件，實現農田小氣候數據的實時收集。

2.3 農田小氣候數據傳輸監控

數據流程處理軟件支持農田小氣候數據上傳監控功能，實現對農田小氣候數據上傳情況的監控。

2.4 農田小氣候數據共享和展示

基于數據流程處理軟件，實現農田小氣候數據接入CIMISS 數據庫統一數據環境管理，完成MUSIC 接口配置后，實現數據展示。

2.5 農田小氣候產品的存儲和共享

遵循服務產品標準化建設要求，通過軟件開發，實現專項實施縣農牧業氣候區劃、氣象災害風險區劃、種植結構、用戶信息及服務產品的收集、處理流程等，進行基于統一數據環境的集中管理和共享服務。

2.6 平臺間的集約整合及產品的展示

對縣綜業務平臺進行專題開發，集約整合全區旗縣級氣象綜合應用平臺與全區智慧農業氣象服務平臺，實現農田小氣候數據及農牧業氣候區劃、氣象災害風險區劃、種植結構、用戶信息及服務產品等在縣綜平臺統一展示。

3 軟件設計與實現

3.1 相關技術概述

3.1.1 ORACLE 數據庫技術

ORACLE 數據庫系統是目前世界一直處于領先地位的關系數據庫管理系統，該系統使用方便、功能強、效率高、可靠性好，同時可移植性好、能夠適應高吞吐量，適用于各類微機環境。

CIMISS 業務系統采用ORACLE 分布式數據存儲結構，方便數據存儲、查詢和調用，故生態數據庫也在此基礎上按照CIMISS 數據庫表規范要求建立。同時，ORACLE 客戶端可實現數據庫間的數據同步，因此應用此技術實現農田小氣候數據的上傳。

3.1.2 Java 技術

Java 是一門簡單、面向對象的編程語言，不僅吸收率C++的各種有點，同時韓庚家簡單易用，能夠編寫桌面、Web 應用、分布式、嵌入式等應用程序。

Java 是由Sun Microsystems 公司推出的面向對象程序設計語言（以下簡稱 Java 語言）和Java 平臺的總稱。1996年1月，該公司發布了Java 的第一個開發工具包，僅用半年的時間，Java 技術就在8 萬個網頁上應用，其中用Java 實現的HotJava 瀏覽器最能夠顯示Java 的魅力，瀏覽器中包含了跨平臺、動態的Web、Internet 計算。從此，Java 被廣泛接受并推動了Web 的迅速發展。目前Java 技術分為三個體系，分別為J2SE(java 平臺標準版)，J2EE(java 平臺企業版)和J2ME(java 平臺微型版)。

3.1.3 B/S 架構技術

B/S 結構是在web 之后的一種網絡結構，即瀏覽器和服務器結構。它是對C/S 結構的一種適應或改良的結構，能夠主要通過Web瀏覽器來實現用戶工作界面，而事務邏輯主要通過服務器來實現。因此，采用這種結構能夠將系統功能的核心功能集中到服務器上，使用便捷，同時也減少了系統開發和維護造成的不必要的損耗。只需在服務器上安裝對應的數據庫，并下載安裝一個瀏覽器，就可以通過瀏覽器和數據庫進行數據交互和處理，既能夠減輕系統升級的時間成本和金錢成本，降低系統用戶的整體成本，也能夠簡化客戶端的復雜程度。

3.2 農田小氣候數據流程功能設計和實現

3.2.1 數據庫設計

按照CIMISS 數據庫統一管理規定，使用CIMISS 預留的四級編碼和字段名，定義數據庫四級編碼、表名、字段名等，并建立存儲表。

3.2.2 數據入庫

農田小氣候標準數據格式CSV 報文經由CIMISS 系統的CTS數據收集分發模塊接收并推送至農田小氣候資料解碼入庫處理服務器，入庫調度程序定時采集待處理目錄下的報文對其進行數據解碼并納入CIMISS 數據環境存儲管理，將處理后的資料進行歸檔。在處理過程中，解碼入庫程序會將解碼入庫的處理過程詳細記錄到日志文件，便于日后的故障處理和分析。

3.2.3 數據共享

遵循MUSIC 數據統一服務接口相關標準，對農田小氣候資料進行標準化定義；并于后臺配置數據統一服務接口。接口提供了客戶端調用、REST 和webservice 多種不同的服務方式；利用REDIS緩存服務器將常用信息進行緩存，提高查詢的效率，為用戶提供按時間、時間段、行政區域、站號、經緯度范圍等多樣的訪問接口。有利于用戶實時查詢、調取農田小氣候數據。

3.2.4 數據監控

為便于業務人員查看CIMISS 數據庫農田小氣候數據的入庫存儲情況，可開發資料入庫完整性監視平臺，業務人員可在此平臺上，查看農田小氣候資料逐日入庫情況，監控資料實時入庫情況，并及時對入庫異常情況進行處理，為用戶提供好用、完整、準確的數據服務。

3.3 數據和產品的展示和服務

3.3.1 農田小氣候數據的展示

為了便于農田小氣候數據的服務，將數據納入現行縣綜業務平臺中，實現數據的查詢統計和展示。通過使用java 語言，架構使用springmvc 模式，前后臺分離模式，前臺使用js、Ajax 技術，后臺采用 HandlerAdapter 經過適配調用具體的處理器，再由Controller執行完成返回ModelAndView。前臺頁面實現可配置功能，后臺通過Oracle 數據庫能夠進行對前臺頁面配置，數據從MUSIC 接口獲取。這樣功能實現更加簡潔、方便、提高效率。數據展示頁面如圖1、2 所示。

圖1：農田小氣候數據展示頁面圖

圖2：農田小氣候數據展示頁面圖

3.3.2 產品的展示

通過縣綜平臺定制開發產品展示功能模塊，展示的產品包括兩大類，氣象災害風險區劃和精細化農業氣候區劃。

氣象災害風險區劃產品中的災害類型主要包括寒潮、干旱、霜凍、高溫、雷電、低溫、暴雨洪澇、雪災、沙塵暴、大風等10 種災害，每種災害類型區劃圖主要包括全區、盟市、旗縣3 種類型。

精細化農業氣候區劃產品中的作物種類包括大豆、馬鈴薯、玉米3 類內蒙古主要種植作物，每種作物精細化氣候區劃圖同樣包括全區、盟市、旗縣3 種類型。

氣象災害風險區劃和精細化農業氣候區劃功能模塊增加在平臺的綜合服務子系統，所有用戶信息納入縣綜平臺統一管理，用戶登錄平臺后能夠查看所在旗縣、所在盟市及全區的氣象災害風險區劃產品和精細化農業氣候區劃產品。

3.3.3 縣綜業務平臺與智慧農業服務平臺的整合

縣綜業務平臺是我區現行的幾乎可以支撐旗縣全部業務的綜合應用平臺，本著減少臺站工作量，集約整合的原則，可采用虛擬化發布的形式，將智慧農業服務平臺與旗縣級綜合業務平臺進行整合（圖3）。

圖3：整合后智慧農業氣象服務平臺

4 結語

農田小氣候觀測數據傳輸、解碼、入庫、存儲、共享、服務的業務流程建設，通過ftp 傳輸方式，收集全區農田小氣候數據，對農田小氣候數據進行標準化規范化處理，后將農田小氣候數據納入CIMISS 數據環境，既能夠實現全區標準格式的農田小氣候數據的集中統一管理，又能夠方便為全區用戶提供數據服務，大大發揮了農田小氣候設備觀測數據的價值。

同時，通過將智慧農業氣象服務平臺與旗縣級綜合業務平臺進行集約整合，并將農牧業氣候區劃、氣象災害風險區劃、種植結構、用戶信息等服務產品納入全區統一的縣綜業務平臺展示和服務，既減少了平臺冗余，方便了旗縣業務應用，也提高了我區農牧業及生態氣象的服務水平，為內蒙古自治區三農建設提供數據服務支撐，不斷滿足為農牧服務體系貢獻力量的鄉村振興戰略要求，增強氣象為農牧業服務的質量與效率，全面提升農牧業服務的效益。