包頭市智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

彭麗娜，陳 慧，李景良，烏春蘭

（內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市氣象局，內(nèi)蒙古包頭014030）

包頭市位于溫帶大陸半干旱區(qū)，具有氣候變化快、敏感度高、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)脆弱等特點(diǎn)，因此該地區(qū)經(jīng)常性出現(xiàn)氣象災(zāi)害現(xiàn)象，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)帶來(lái)了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。為此，包頭市氣象局根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，加大了農(nóng)業(yè)設(shè)施的信息化建設(shè)，通過(guò)研發(fā)一款智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展提供專業(yè)化的氣象信息服務(wù)指導(dǎo)，從而提高氣象資源的利用率，為實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)能力的全面提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)硬件建設(shè)

為了進(jìn)一步提高智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，軟件開發(fā)人員在設(shè)計(jì)和開發(fā)系統(tǒng)之前，從以下兩方面入手做好對(duì)系統(tǒng)硬件的建設(shè)工作：一是系統(tǒng)自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)。通過(guò)加大對(duì)該監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)力度，能夠最大限度地拓展監(jiān)測(cè)氣象的空間和場(chǎng)地，極大地提高小區(qū)域氣候監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，以滿足農(nóng)業(yè)氣象發(fā)展的相關(guān)要求。二是農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)示范基地建設(shè)。為了充分發(fā)揮和利用智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)示范基地的科學(xué)建設(shè)顯得尤為重要。在這個(gè)過(guò)程中，通過(guò)將農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)示范基地與包頭市氣象服務(wù)進(jìn)行有效結(jié)合，可以為農(nóng)民提供專業(yè)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建議和相關(guān)氣象預(yù)警信息，為更好地促進(jìn)包頭市氣象服務(wù)行業(yè)向精細(xì)化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。總之，只有做好監(jiān)測(cè)站網(wǎng)和示范基地的建設(shè)，才能為促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)的健康、可持續(xù)發(fā)展以及提高農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)水平提供重要的硬件支持。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1.1 城鎮(zhèn)天氣實(shí)況和預(yù)報(bào)功能 該功能在具體的設(shè)計(jì)中需要軟件開發(fā)人員采用表格和圖形2 種形式，將當(dāng)日的氣溫變化情況、降水量、天氣狀況等信息發(fā)送到電子屏終端，由電子屏終端利用該功能將這些信息形象、直觀地顯示出來(lái)。這一功能的開發(fā)和使用使農(nóng)民能夠及時(shí)了解天氣實(shí)況[1]，確保農(nóng)民對(duì)氣象災(zāi)害做到防患于未然，并提前做好對(duì)農(nóng)作物的規(guī)劃，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

2.1.2 農(nóng)業(yè)災(zāi)害性天氣實(shí)況警報(bào)功能 該功能具體的設(shè)計(jì)需要軟件開發(fā)人員在運(yùn)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分利用包頭市相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)災(zāi)害性天氣狀況進(jìn)行全面了解，然后對(duì)災(zāi)害性天氣的相關(guān)指標(biāo)信息進(jìn)行全面、科學(xué)地分析和判斷，確保系統(tǒng)能夠采用自動(dòng)化生成的方式，將干旱、高溫、臺(tái)風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害傳輸并推送到電子屏終端[2]，由電子屏終端利用農(nóng)業(yè)災(zāi)害性天氣實(shí)況警報(bào)功能將這些自然災(zāi)害信息發(fā)布出來(lái)，便于農(nóng)民及時(shí)查閱。

2.1.3 大田作物氣象災(zāi)害預(yù)警和實(shí)況警報(bào)功能 為了進(jìn)一步保證該功能的設(shè)計(jì)水平，軟件開發(fā)人員要充分利用包頭市氣象臺(tái)，將天氣預(yù)報(bào)時(shí)間定在每天下午，然后以24 h 為時(shí)間單位，對(duì)未來(lái)7 d 的天氣實(shí)況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，從而為農(nóng)民提供重要的天氣預(yù)報(bào)信息[3]。此外，在該功能的應(yīng)用背景下，系統(tǒng)可以對(duì)災(zāi)害性天氣狀況信息進(jìn)行全面分析和判斷，并根據(jù)災(zāi)害性天氣的相關(guān)指標(biāo)信息，采用自動(dòng)生成的方式，智能化生成災(zāi)害性天氣實(shí)況信息，并將這些信息全部播報(bào)給廣大農(nóng)民群眾。

2.1.4 大田作物氣候影響評(píng)價(jià)功能 該功能在具體的設(shè)計(jì)中需要?dú)庀蠓?wù)人員針對(duì)災(zāi)害性天氣狀況信息，采用制作發(fā)布的方式，完成對(duì)該功能的設(shè)計(jì)，確保農(nóng)業(yè)技術(shù)專家能夠利用人工推送功能[4]，為廣大農(nóng)民群眾提供專業(yè)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建議和重要的氣象服務(wù)提示信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大田作物氣候影響評(píng)價(jià)功能的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)傳輸模塊、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、預(yù)警預(yù)測(cè)產(chǎn)品模塊、信息支持模塊等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。其中，數(shù)據(jù)傳輸模塊作為該系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)測(cè)，使其推送到氣象站網(wǎng)上。綜合數(shù)據(jù)庫(kù)模塊主要負(fù)責(zé)向整個(gè)系統(tǒng)提供各種重要的信息數(shù)據(jù)[5]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和加工。預(yù)警預(yù)測(cè)模塊作為該系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，通過(guò)利用預(yù)測(cè)預(yù)警模型，針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，在結(jié)合災(zāi)害性天氣實(shí)況的基礎(chǔ)上，制定出一套系統(tǒng)、完善的對(duì)策建議，以保證農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量，提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 系統(tǒng)工作流程與服務(wù)

該系統(tǒng)的整個(gè)工作流程：首先，通過(guò)完成對(duì)天氣實(shí)況信息數(shù)據(jù)的采集和觀測(cè)[6]，采用數(shù)值預(yù)報(bào)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的綜合預(yù)報(bào)。在此基礎(chǔ)上，將預(yù)警預(yù)測(cè)模塊輸入到系統(tǒng)中，充分利用該模塊的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在借助業(yè)務(wù)服務(wù)功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的有效訂正和加工。最后，根據(jù)防災(zāi)減災(zāi)的建議，在農(nóng)業(yè)專家的交流和合作下，完成對(duì)最終服務(wù)產(chǎn)品的開發(fā)，然后充分發(fā)揮公共媒體的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣和普及。

3 結(jié)束語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用背景下，智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和開發(fā)方面取得了很大的突破和創(chuàng)新。該系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)大、通用性強(qiáng)、具有良好的用戶體驗(yàn)，還在農(nóng)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域中取得了顯著的應(yīng)用效果，深受廣大用戶的青睞和喜愛(ài)。為了方便后期系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)，需要相關(guān)軟件開發(fā)人員再接再厲，用更加高效的代碼擴(kuò)充更多適用的功能，從而為促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)健康、可持續(xù)發(fā)展以及提高其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景提供有力的保障。