西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

張欣 李全平

摘要對西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計、處理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計、整體設(shè)計、數(shù)據(jù)表詳細設(shè)計等方面進行了介紹，為西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)模式開發(fā)提供參考及借鑒。

關(guān)鍵詞農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)；設(shè)施農(nóng)業(yè)；數(shù)據(jù)庫；設(shè)計

中圖分類號S162文獻標(biāo)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(fā)展較快的具有較高集約化程度的新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，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(shè)施農(nóng)業(yè)面積達3 333.33 hm2，是西寧市占主導(dǎo)地位的農(nóng)業(yè)形態(tài)?！熬氜r(nóng)業(yè)”作為都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，對合理利用農(nóng)業(yè)氣候資源、降低生產(chǎn)成本、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量起到了越來越重要的作用[1]，同時對氣象為農(nóng)服務(wù)也提出了更高的要求。

近年來，各地氣象部門針對設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)指標(biāo)及各個氣象要素的變化規(guī)律進行了大量的研究[2-6]，為精細化的為農(nóng)氣象服務(wù)提供了技術(shù)支持。賈倩等[7]對溫室環(huán)境管理系統(tǒng)進行了設(shè)計與實現(xiàn)，改進了溫室環(huán)境管理系統(tǒng)的性能，獲取了實時動態(tài)生成的決策信息；張永紅等[8]對陜西設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)進行了研究。數(shù)據(jù)庫設(shè)計是整個設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的根基，數(shù)據(jù)庫設(shè)計關(guān)乎系統(tǒng)功能實現(xiàn)度、穩(wěn)定性、擴展性等方面的內(nèi)容，其重要性可想而知。因此，筆者對西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)部分進行了詳細的分析，以期能夠為農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計提供借鑒與參考。

1數(shù)據(jù)庫分析

西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)使用對象主要是氣象局服務(wù)人員，基于數(shù)據(jù)調(diào)取、服務(wù)產(chǎn)品形成的結(jié)構(gòu)需求，系統(tǒng)整體分為服務(wù)器端服務(wù)程序（C/S結(jié)構(gòu)）和客戶端應(yīng)用程序（C/S結(jié)構(gòu)）。縣局服務(wù)人員通過系統(tǒng)主界面功能菜單進行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、服務(wù)產(chǎn)品制作。因此，在數(shù)據(jù)庫篩選過程中，根據(jù)用戶需求及使用成本，對Oracle、ACCESS、SQL Server這3種類型數(shù)據(jù)庫進行了對比分析。3種數(shù)據(jù)庫各有優(yōu)點，Oracle數(shù)據(jù)庫存儲量大、性能優(yōu)越，其關(guān)系數(shù)據(jù)庫市場占有率名列前茅，但Oracle數(shù)據(jù)庫是收費的。

ACCESS數(shù)據(jù)庫，具有界面友好、易學(xué)易用、開發(fā)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(xiàn)無縫連接，是典型的新一代桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。ACCESS數(shù)據(jù)庫有一定的極限，如果數(shù)據(jù)達到100 M左右，很容易造成服務(wù)器假死，或消耗掉服務(wù)器的內(nèi)存導(dǎo)致服務(wù)器崩潰。

SQL Server 是Microsoft 公司推出的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點，是一個全面的數(shù)據(jù)庫平臺。

SQL Server 數(shù)據(jù)庫引擎為關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲功能。

基于上述情況，該系統(tǒng)選用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫作為系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)庫。

2數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計

設(shè)計建立兼顧實用性與通用性的設(shè)施農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫，對各種途徑獲取的資料進行匯集和處理，以生成格式規(guī)范、質(zhì)量可靠的數(shù)據(jù)庫資料（包括常規(guī)氣象資料、設(shè)施內(nèi)氣象資料、設(shè)施外氣象資料、預(yù)報資料、設(shè)施農(nóng)業(yè)服務(wù)指標(biāo)），以及業(yè)務(wù)工作中生成各種業(yè)務(wù)產(chǎn)品和相關(guān)中間數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)種類的不同和應(yīng)用方式的區(qū)別，西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和文件管理系統(tǒng)相結(jié)合的存儲管理方式，并將兩者有機結(jié)合起來，實現(xiàn)對該系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理。

根據(jù)不同數(shù)據(jù)處理階段和數(shù)據(jù)形態(tài)及用途，將現(xiàn)有的各類數(shù)據(jù)從邏輯上劃分成如下幾類庫：

（1）基礎(chǔ)庫。

基礎(chǔ)庫用于存儲各類基本的氣象信息資料，如常規(guī)氣象資料、設(shè)施內(nèi)氣象資料、設(shè)施外氣象資料、服務(wù)指標(biāo)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建議、相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)?；A(chǔ)庫中的內(nèi)容是從原始資料采集，通過解譯和質(zhì)控等處理流程，為數(shù)據(jù)的進一步加工處理提供可靠的數(shù)據(jù)源。

（2）半產(chǎn)品庫。

半產(chǎn)品庫存儲各類數(shù)據(jù)結(jié)果查詢、統(tǒng)計和分析所得到的各種表格、圖片，業(yè)務(wù)人員在制作服務(wù)產(chǎn)品的過程中產(chǎn)生的各種初級產(chǎn)品，計算機根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則生成的半成品服務(wù)材料。半產(chǎn)品庫是制作服務(wù)產(chǎn)品的素材庫，為服務(wù)產(chǎn)品的制作和發(fā)布提供直接的素材。

（3）服務(wù)產(chǎn)品庫。

服務(wù)產(chǎn)品庫存儲由業(yè)務(wù)人員制作的可以發(fā)布的服務(wù)產(chǎn)品成品。存儲時按照業(yè)務(wù)類別進行劃分，同時兼顧產(chǎn)品的發(fā)布和推送方式特點進行產(chǎn)品庫數(shù)據(jù)的組織。

3數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

圖1為數(shù)據(jù)庫處理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計，為了加快數(shù)據(jù)采集速度，采用多線程處理技術(shù)，不同的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫通過TCP/IP協(xié)議，采用微軟的ADO.net技術(shù)進行讀?。粚τ趫笪奈募t進行網(wǎng)絡(luò)盤符映射到服務(wù)器的方式，由解析程序進行入庫。整個數(shù)據(jù)處理的各階段，始終進行數(shù)據(jù)采集的狀態(tài)和過程監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)問題可給出信息并進行相應(yīng)處理。

3.2數(shù)據(jù)整體設(shè)計

西寧市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)系統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)庫主要由設(shè)施內(nèi)數(shù)據(jù)、設(shè)施外數(shù)據(jù)、預(yù)報數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、用戶管理數(shù)據(jù)構(gòu)成，具體設(shè)計如圖2所示。

3.3數(shù)據(jù)表詳細設(shè)計

前面對數(shù)據(jù)庫進行了邏輯設(shè)計、架構(gòu)設(shè)計和整體設(shè)計，在此將在數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)上建立表結(jié)構(gòu)。主要建立的表包括小氣候站信息表、小氣候站預(yù)報日數(shù)據(jù)表、小氣候站分鐘數(shù)據(jù)表、小氣候站小時數(shù)據(jù)表、小氣候站日數(shù)據(jù)表、小氣候站月數(shù)據(jù)表、外部擴展信息表、農(nóng)事建議表、農(nóng)事建議類型表、產(chǎn)品簽發(fā)人表、產(chǎn)品制作人表、小氣候站監(jiān)測報警條件表、小氣候站預(yù)報模型表等。下面介紹系統(tǒng)中一些主要的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)最大時間、小時數(shù)據(jù)最大時間、日數(shù)據(jù)最大時間、月數(shù)據(jù)最大時間、自動站編號，其數(shù)據(jù)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(nèi)容定義了最大值、最小值和報警文字，其數(shù)據(jù)表如表2所示。

3.3.3小氣候站預(yù)報模型表。

預(yù)報模型表由列名、數(shù)據(jù)類型、長度、小數(shù)位、說明組成，系數(shù)列表數(shù)據(jù)類型定義為nvarchar型，具體見表3。

4數(shù)據(jù)采集及管理配置

數(shù)據(jù)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(jù)系統(tǒng)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(shù)據(jù)的詳細信息。

5結(jié)論與討論

（1）因系統(tǒng)采用的是C/S模式，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中考慮系統(tǒng)數(shù)據(jù)量相對較少，容易管理，數(shù)據(jù)庫相對穩(wěn)定，根據(jù)應(yīng)用需要選擇了中小型SQL Server作為數(shù)據(jù)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(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)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(shù)據(jù)庫開發(fā)過程中并未設(shè)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(jié)經(jīng)驗逐步添加。

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