一種農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備移動保障系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張保戰(zhàn) 劉躍 王鋒 龍強 孫云鎖

摘 要：該文基于業(yè)務(wù)人員設(shè)備維保、站點社會化保障的實際需求提出了一種農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備移動保障系統(tǒng)的設(shè)計并予以實現(xiàn)，其依托當(dāng)前成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用“調(diào)度中心（web端）+手持終端（APP端）+藍(lán)牙適配連接”的組合模式，實現(xiàn)了設(shè)備運行監(jiān)控、巡檢管理、無線連接調(diào)試、維保監(jiān)控、站點導(dǎo)航、資料查詢等多種功能。一年多的業(yè)務(wù)應(yīng)用效果表明該系統(tǒng)可使農(nóng)業(yè)氣象觀測設(shè)備的運行監(jiān)控、維保管理等工作更加直觀、便捷，能夠提高設(shè)備巡檢維保的工作效率，也為觀測系統(tǒng)社會化保障的實施提供了可靠的工具。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備；巡檢；維保；調(diào)試；監(jiān)測

中圖分類號 TP311 文獻(xiàn)標(biāo)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(nóng)業(yè)氣象觀測站數(shù)據(jù)是關(guān)系國計民生的重要信息，是捕捉涉農(nóng)災(zāi)害性天氣、還原災(zāi)害現(xiàn)場的可靠依據(jù)。氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、連續(xù)性、權(quán)威性則依賴于巡檢人員對觀測設(shè)備的長期維護(hù)、合理保養(yǎng)[1]。隨著氣象條件對農(nóng)業(yè)的影響越來越大，社會公眾、政府部門對氣象災(zāi)害防御、氣象災(zāi)害綜合監(jiān)測的不斷重視，各類氣象要素觀測設(shè)備的布設(shè)密度也進(jìn)一步加大，目前我國擁有國家地面天氣站總數(shù)約10596個，區(qū)域站5萬余個（區(qū)域站遴選之后的數(shù)量），境內(nèi)平均30km就有一個站點，間距顯著縮小，有力地提升了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測能力，為預(yù)報預(yù)警服務(wù)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(kuò)大，設(shè)備的運行監(jiān)控、故障維修、例行巡檢變得越來越復(fù)雜[3]，以唐山為例，幾百套地面常規(guī)觀測站的維保給業(yè)務(wù)人員帶來了很大的壓力，特別對于區(qū)域站和基于專業(yè)服務(wù)的專項站，排障工作滯后屢有發(fā)生，給數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來了很大不便。在無線通信技術(shù)日趨成熟、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的今天，開發(fā)一套穩(wěn)定可靠、功能豐富、操作便捷、滿足實際應(yīng)用需求的自動站巡檢系統(tǒng)來減輕巡檢人員工作量顯得尤為必要[4]。此外，在氣象設(shè)備社會化保障的背景驅(qū)動下，氣象部門也需要一套能夠密切監(jiān)控設(shè)備維保各個環(huán)節(jié)、確保各項工作落實到位的巡檢系統(tǒng)[5]。

針對當(dāng)前唐山觀測站網(wǎng)運維面臨的諸多問題和迫切需求，本文提出了一種農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備移動巡檢系統(tǒng)（以下簡稱巡檢系統(tǒng)）的設(shè)計并予以實現(xiàn)應(yīng)用，其基于物聯(lián)網(wǎng)、GIS等技術(shù)[6]，融入了藍(lán)牙通訊和GPS導(dǎo)航功能，將運行監(jiān)控、維保派工、報表統(tǒng)計、過程留痕綜合管理等集于一體，設(shè)有查詢、顯示、定位、派工、信息回傳、報警、統(tǒng)計等多項功能，為調(diào)度中心與巡檢人員架設(shè)了即時通訊、過程可視的渠道，在提高氣象部門業(yè)務(wù)人員工作效率的同時，也為觀測系統(tǒng)社會化保障提供了可靠平臺。

2 系統(tǒng)設(shè)計

針對當(dāng)前唐山市農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備維保的實際需求，一套實用的氣象巡檢系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：直觀全面地監(jiān)控和管理區(qū)域內(nèi)的所有氣象設(shè)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(dǎo)航及過程留痕，為氣象設(shè)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(xiàn)場和調(diào)度中心之間的信息互聯(lián)；報警信息、接收任務(wù)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(shè)備移動巡檢系統(tǒng)軟件部分設(shè)計為PC的web端與手持的APP端2套系統(tǒng)，采用信息同步共享模式，主體模塊分成見圖1。

開發(fā)設(shè)計方面，巡檢系統(tǒng)總體采用分層技術(shù)架構(gòu)，分為數(shù)據(jù)層、邏輯層、通訊層和表現(xiàn)層，各層邏輯架構(gòu)如圖2所示。

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

3 功能實現(xiàn)

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

3.1.1 運行監(jiān)控 在GIS地圖上通過手動添加或批量導(dǎo)入?yún)^(qū)域內(nèi)的所有站點信息，數(shù)據(jù)及時到報且在質(zhì)控閾值范圍內(nèi)的站點標(biāo)識為綠色，否則為紅色，亦可根據(jù)站點、設(shè)備種類、設(shè)備狀態(tài)等方式對地圖上的顯示結(jié)果進(jìn)行過濾篩選，支持單站搜索，并可列表顯示站點。點擊標(biāo)識可查看設(shè)備詳情，包括站點基本信息、故障時間、巡檢次數(shù)、通訊卡余額等。巡檢系統(tǒng)界面實現(xiàn)如圖3所示。

3.1.2 巡檢和維修 在系統(tǒng)設(shè)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(fā)巡檢和維修工單，指定巡檢或維修人員在設(shè)定的時間內(nèi)完成巡檢任務(wù)。工單確定后任務(wù)信息即同步到相應(yīng)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(wù)。每條派工記錄都在系統(tǒng)中存檔。設(shè)備巡檢分為例行巡檢與臨時巡檢，例行巡檢的任務(wù)按照巡檢計劃自動發(fā)送到巡檢人員的app端，臨時巡檢和維修派工為即時工單內(nèi)容，可根據(jù)需求隨時派發(fā)任務(wù)。巡檢或維修人員根據(jù)app端接收到的工單完成相應(yīng)的工作內(nèi)容并做好記錄，確認(rèn)后即可通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將工單反饋至Web端，同時生成一份詳細(xì)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(zhí)行情況，并可根據(jù)設(shè)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(jìn)出倉庫的備件進(jìn)行登記，包括名稱、廠家、型號、狀態(tài)、應(yīng)用的站點等，并匹配二維碼，便于倉庫或站點現(xiàn)場查看備件的詳細(xì)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(xì)去向。

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

3.2 手持app端 手持app端同步了Web端的站點監(jiān)控功能，巡檢或維修人員可實時查看站點運行狀況、詳細(xì)信息，及時反饋故障問題，同時增加了站點數(shù)據(jù)查詢功能，便于站點維修完畢后進(jìn)行數(shù)據(jù)查閱、核驗。利用終端的可移動優(yōu)勢，手持app重點設(shè)計了任務(wù)記錄、站點導(dǎo)航、藍(lán)牙調(diào)試等功能。

3.2.1 巡檢和維修任務(wù) Web端派發(fā)工單后，巡檢或維修人員的手持app會接到任務(wù)提醒，按照工單的執(zhí)行進(jìn)度，巡檢或維修人員須在手持app端填入同行人員姓名、到達(dá)現(xiàn)場的時間、故障前拍照、故障分析、解決辦法、任務(wù)結(jié)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(wù)被切實執(zhí)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(wù)功能的開發(fā)可為整個工作過程作詳細(xì)真實記錄，實時定位可有效避免弄虛作假，工單的項目內(nèi)容操作便捷、通俗易懂，可為氣象設(shè)備社會化保障提供有效的管理工具。

3.2.2 藍(lán)牙調(diào)試 小巧、便攜的藍(lán)牙適配器可實現(xiàn)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(fā)送不同的命令即可獲取各個傳感器、模塊的狀態(tài)和數(shù)值，為故障排查提供依據(jù)。

3.2.3 站點導(dǎo)航 站點較多的情況下，巡檢或維修人員往往無法及時、準(zhǔn)確地到達(dá)站點現(xiàn)場，影響工作效率的同時會給數(shù)據(jù)的連續(xù)性帶來顯著影響。針對該種情況，巡檢系統(tǒng)添加了站點導(dǎo)航功能，選定目的站點后，手持app自動獲取當(dāng)前位置并調(diào)用百度或高德地圖規(guī)劃線路，為準(zhǔn)確、及時達(dá)到站點現(xiàn)場提供了有效、便捷的工具。

4 結(jié)論

基于當(dāng)前站點維保需求所提出的氣象設(shè)備移動巡檢系統(tǒng)在設(shè)計上采用“Web+app”方式，搭建了調(diào)度中心和現(xiàn)場作業(yè)間的信息同步通道。Web端具備基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)到報顯示和質(zhì)控功能，配合MDOS實現(xiàn)本地各類站點（國家級、省級、自建等）運轉(zhuǎn)情況的全覆蓋監(jiān)控。手持app端和藍(lán)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(diào)試步驟的同時解決了筆記本攜帶不便、電池續(xù)航不足的問題。系統(tǒng)具有備件庫存管理功能，詳細(xì)信息生成二維碼，Web端、倉庫、站點現(xiàn)場均可實時獲取站點信息。巡檢系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控、站點管理、維修解決功能設(shè)計可擴(kuò)展性強，解決了多數(shù)平臺專用性強、只能兼容少數(shù)廠家設(shè)備的缺陷，巡檢系統(tǒng)目前可兼容華云、無錫廠、中環(huán)天儀、洛陽凱邁等7個廠家10多種設(shè)備，可對不同設(shè)備提供監(jiān)控調(diào)試保障。

根據(jù)設(shè)計所實現(xiàn)的唐山移動農(nóng)業(yè)氣象巡檢系統(tǒng)目前已在曹妃甸地區(qū)應(yīng)用了近3年，系統(tǒng)的使用顯著減輕了設(shè)備維保的工作量，為維保人員迅速開展設(shè)備維護(hù)、維修提供了一套實用工具，同時也為設(shè)備建立了一份健康檔案，降低了數(shù)據(jù)采集、設(shè)備維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）