農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)流程處理軟件與頁(yè)面展示

何學(xué)敏

（內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象信息中心 內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市 010051）

1 引言

隨著觀測(cè)自動(dòng)化、智能化的推進(jìn)，自動(dòng)觀測(cè)在農(nóng)業(yè)氣象領(lǐng)域逐步興起和深入，越來(lái)越多的農(nóng)田小氣候和農(nóng)情實(shí)景自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備逐步成為新興的觀測(cè)手段[1]。通過(guò)應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)，不斷提高農(nóng)牧業(yè)氣象服務(wù)能力，建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)，構(gòu)建農(nóng)牧服務(wù)體系。創(chuàng)新智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)模式，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)為農(nóng)服務(wù)的應(yīng)用，提高為農(nóng)牧服務(wù)的質(zhì)量和效益，完成農(nóng)牧服務(wù)的轉(zhuǎn)型。農(nóng)田小氣候等農(nóng)牧業(yè)觀測(cè)系統(tǒng)能夠提高觀測(cè)效率及觀測(cè)精度，為農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)提供豐富多樣、連續(xù)、精準(zhǔn)的觀測(cè)資料，極大彌補(bǔ)人工觀測(cè)站點(diǎn)稀疏、觀測(cè)精度不高、人力物力消耗大等缺點(diǎn)[2]；還能夠大大提高我區(qū)農(nóng)牧業(yè)及生態(tài)氣象的服務(wù)水平，觀測(cè)站點(diǎn)不受距離限制，覆蓋面更廣，有效彌補(bǔ)之前服務(wù)中站點(diǎn)稀疏的問(wèn)題。

目前，內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)田小氣候等農(nóng)牧業(yè)觀測(cè)體系的建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模[3-5]，但距離全面推進(jìn)、業(yè)務(wù)運(yùn)行還有一定的距離，仍存在數(shù)據(jù)無(wú)法共享、無(wú)法為三農(nóng)提供支撐等弊端。因此將農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)接入統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境并上傳，為全區(qū)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，加入國(guó)家智慧農(nóng)業(yè)氣象大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)勢(shì)在必行。

2 研究?jī)?nèi)容

按照相關(guān)建設(shè)規(guī)范要求，建立農(nóng)田小氣候等農(nóng)牧業(yè)氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸監(jiān)控、與統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境的對(duì)接，提供基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口的共享服務(wù)。最終整合縣綜平臺(tái)和智慧農(nóng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)，設(shè)計(jì)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)展示，并實(shí)現(xiàn)CIMISS數(shù)據(jù)庫(kù)與全區(qū)智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)接。主要研究?jī)?nèi)容如下：

2.1 CIMISS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，基于氣象綜合信息共享平臺(tái)（簡(jiǎn)稱CIMISS）業(yè)務(wù)系統(tǒng)，完成農(nóng)田小氣候觀測(cè)數(shù)據(jù)在CIMISS 數(shù)據(jù)環(huán)境中表存儲(chǔ)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2.2 農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)流程處理軟件開發(fā)

設(shè)計(jì)開發(fā)農(nóng)田小氣候數(shù)數(shù)據(jù)流程處理軟件，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集。

2.3 農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控

數(shù)據(jù)流程處理軟件支持農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)上傳情況的監(jiān)控。

2.4 農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)共享和展示

基于數(shù)據(jù)流程處理軟件，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)接入CIMISS 數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境管理，完成MUSIC 接口配置后，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示。

2.5 農(nóng)田小氣候產(chǎn)品的存儲(chǔ)和共享

遵循服務(wù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求，通過(guò)軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)實(shí)施縣農(nóng)牧業(yè)氣候區(qū)劃、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃、種植結(jié)構(gòu)、用戶信息及服務(wù)產(chǎn)品的收集、處理流程等，進(jìn)行基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境的集中管理和共享服務(wù)。

2.6 平臺(tái)間的集約整合及產(chǎn)品的展示

對(duì)縣綜業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行專題開發(fā)，集約整合全區(qū)旗縣級(jí)氣象綜合應(yīng)用平臺(tái)與全區(qū)智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)及農(nóng)牧業(yè)氣候區(qū)劃、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃、種植結(jié)構(gòu)、用戶信息及服務(wù)產(chǎn)品等在縣綜平臺(tái)統(tǒng)一展示。

3 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 相關(guān)技術(shù)概述

3.1.1 ORACLE 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

ORACLE 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是目前世界一直處于領(lǐng)先地位的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用方便、功能強(qiáng)、效率高、可靠性好，同時(shí)可移植性好、能夠適應(yīng)高吞吐量，適用于各類微機(jī)環(huán)境。

CIMISS 業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用ORACLE 分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和調(diào)用，故生態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)也在此基礎(chǔ)上按照CIMISS 數(shù)據(jù)庫(kù)表規(guī)范要求建立。同時(shí)，ORACLE 客戶端可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)同步，因此應(yīng)用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)的上傳。

3.1.2 Java 技術(shù)

Java 是一門簡(jiǎn)單、面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，不僅吸收率C++的各種有點(diǎn)，同時(shí)韓庚家簡(jiǎn)單易用，能夠編寫桌面、Web 應(yīng)用、分布式、嵌入式等應(yīng)用程序。

Java 是由Sun Microsystems 公司推出的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言（以下簡(jiǎn)稱 Java 語(yǔ)言）和Java 平臺(tái)的總稱。1996年1月，該公司發(fā)布了Java 的第一個(gè)開發(fā)工具包，僅用半年的時(shí)間，Java 技術(shù)就在8 萬(wàn)個(gè)網(wǎng)頁(yè)上應(yīng)用，其中用Java 實(shí)現(xiàn)的HotJava 瀏覽器最能夠顯示Java 的魅力，瀏覽器中包含了跨平臺(tái)、動(dòng)態(tài)的Web、Internet 計(jì)算。從此，Java 被廣泛接受并推動(dòng)了Web 的迅速發(fā)展。目前Java 技術(shù)分為三個(gè)體系，分別為J2SE(java 平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)版)，J2EE(java 平臺(tái)企業(yè)版)和J2ME(java 平臺(tái)微型版)。

3.1.3 B/S 架構(gòu)技術(shù)

B/S 結(jié)構(gòu)是在web 之后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是對(duì)C/S 結(jié)構(gòu)的一種適應(yīng)或改良的結(jié)構(gòu)，能夠主要通過(guò)Web瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶工作界面，而事務(wù)邏輯主要通過(guò)服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，采用這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑾到y(tǒng)功能的核心功能集中到服務(wù)器上，使用便捷，同時(shí)也減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)造成的不必要的損耗。只需在服務(wù)器上安裝對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并下載安裝一個(gè)瀏覽器，就可以通過(guò)瀏覽器和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和處理，既能夠減輕系統(tǒng)升級(jí)的時(shí)間成本和金錢成本，降低系統(tǒng)用戶的整體成本，也能夠簡(jiǎn)化客戶端的復(fù)雜程度。

3.2 農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)流程功能設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

按照CIMISS 數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理規(guī)定，使用CIMISS 預(yù)留的四級(jí)編碼和字段名，定義數(shù)據(jù)庫(kù)四級(jí)編碼、表名、字段名等，并建立存儲(chǔ)表。

3.2.2 數(shù)據(jù)入庫(kù)

農(nóng)田小氣候標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式CSV 報(bào)文經(jīng)由CIMISS 系統(tǒng)的CTS數(shù)據(jù)收集分發(fā)模塊接收并推送至農(nóng)田小氣候資料解碼入庫(kù)處理服務(wù)器，入庫(kù)調(diào)度程序定時(shí)采集待處理目錄下的報(bào)文對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)解碼并納入CIMISS 數(shù)據(jù)環(huán)境存儲(chǔ)管理，將處理后的資料進(jìn)行歸檔。在處理過(guò)程中，解碼入庫(kù)程序會(huì)將解碼入庫(kù)的處理過(guò)程詳細(xì)記錄到日志文件，便于日后的故障處理和分析。

3.2.3 數(shù)據(jù)共享

遵循MUSIC 數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)農(nóng)田小氣候資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義；并于后臺(tái)配置數(shù)據(jù)統(tǒng)一服務(wù)接口。接口提供了客戶端調(diào)用、REST 和webservice 多種不同的服務(wù)方式；利用REDIS緩存服務(wù)器將常用信息進(jìn)行緩存，提高查詢的效率，為用戶提供按時(shí)間、時(shí)間段、行政區(qū)域、站號(hào)、經(jīng)緯度范圍等多樣的訪問(wèn)接口。有利于用戶實(shí)時(shí)查詢、調(diào)取農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)。

3.2.4 數(shù)據(jù)監(jiān)控

為便于業(yè)務(wù)人員查看CIMISS 數(shù)據(jù)庫(kù)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)的入庫(kù)存儲(chǔ)情況，可開發(fā)資料入庫(kù)完整性監(jiān)視平臺(tái)，業(yè)務(wù)人員可在此平臺(tái)上，查看農(nóng)田小氣候資料逐日入庫(kù)情況，監(jiān)控資料實(shí)時(shí)入庫(kù)情況，并及時(shí)對(duì)入庫(kù)異常情況進(jìn)行處理，為用戶提供好用、完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.3 數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的展示和服務(wù)

3.3.1 農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)的展示

為了便于農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)的服務(wù)，將數(shù)據(jù)納入現(xiàn)行縣綜業(yè)務(wù)平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì)和展示。通過(guò)使用java 語(yǔ)言，架構(gòu)使用springmvc 模式，前后臺(tái)分離模式，前臺(tái)使用js、Ajax 技術(shù)，后臺(tái)采用 HandlerAdapter 經(jīng)過(guò)適配調(diào)用具體的處理器，再由Controller執(zhí)行完成返回ModelAndView。前臺(tái)頁(yè)面實(shí)現(xiàn)可配置功能，后臺(tái)通過(guò)Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)能夠進(jìn)行對(duì)前臺(tái)頁(yè)面配置，數(shù)據(jù)從MUSIC 接口獲取。這樣功能實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)潔、方便、提高效率。數(shù)據(jù)展示頁(yè)面如圖1、2 所示。

圖1：農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)展示頁(yè)面圖

圖2：農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)展示頁(yè)面圖

3.3.2 產(chǎn)品的展示

通過(guò)縣綜平臺(tái)定制開發(fā)產(chǎn)品展示功能模塊，展示的產(chǎn)品包括兩大類，氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃和精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃。

氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃產(chǎn)品中的災(zāi)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(zāi)、沙塵暴、大風(fēng)等10 種災(zāi)害，每種災(zāi)害類型區(qū)劃圖主要包括全區(qū)、盟市、旗縣3 種類型。

精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃產(chǎn)品中的作物種類包括大豆、馬鈴薯、玉米3 類內(nèi)蒙古主要種植作物，每種作物精細(xì)化氣候區(qū)劃圖同樣包括全區(qū)、盟市、旗縣3 種類型。

氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃和精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃功能模塊增加在平臺(tái)的綜合服務(wù)子系統(tǒng)，所有用戶信息納入縣綜平臺(tái)統(tǒng)一管理，用戶登錄平臺(tái)后能夠查看所在旗縣、所在盟市及全區(qū)的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃產(chǎn)品和精細(xì)化農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃產(chǎn)品。

3.3.3 縣綜業(yè)務(wù)平臺(tái)與智慧農(nóng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)的整合

縣綜業(yè)務(wù)平臺(tái)是我區(qū)現(xiàn)行的幾乎可以支撐旗縣全部業(yè)務(wù)的綜合應(yīng)用平臺(tái)，本著減少臺(tái)站工作量，集約整合的原則，可采用虛擬化發(fā)布的形式，將智慧農(nóng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)與旗縣級(jí)綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行整合（圖3）。

圖3：整合后智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)田小氣候觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸、解碼、入庫(kù)、存儲(chǔ)、共享、服務(wù)的業(yè)務(wù)流程建設(shè)，通過(guò)ftp 傳輸方式，收集全區(qū)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)，對(duì)農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化處理，后將農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)納入CIMISS 數(shù)據(jù)環(huán)境，既能夠?qū)崿F(xiàn)全區(qū)標(biāo)準(zhǔn)格式的農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，又能夠方便為全區(qū)用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，大大發(fā)揮了農(nóng)田小氣候設(shè)備觀測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

同時(shí)，通過(guò)將智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)與旗縣級(jí)綜合業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行集約整合，并將農(nóng)牧業(yè)氣候區(qū)劃、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃、種植結(jié)構(gòu)、用戶信息等服務(wù)產(chǎn)品納入全區(qū)統(tǒng)一的縣綜業(yè)務(wù)平臺(tái)展示和服務(wù)，既減少了平臺(tái)冗余，方便了旗縣業(yè)務(wù)應(yīng)用，也提高了我區(qū)農(nóng)牧業(yè)及生態(tài)氣象的服務(wù)水平，為內(nèi)蒙古自治區(qū)三農(nóng)建設(shè)提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐，不斷滿足為農(nóng)牧服務(wù)體系貢獻(xiàn)力量的鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求，增強(qiáng)氣象為農(nóng)牧業(yè)服務(wù)的質(zhì)量與效率，全面提升農(nóng)牧業(yè)服務(wù)的效益。