一种农业气象设备移动保障系统的设计与实现

张保战 刘跃 王锋 龙强 孙云锁

摘 要：该文基于业务人员设备维保、站点社会化保障的实际需求提出了一种农业气象设备移动保障系统的设计并予以实现，其依托当前成熟的物联网技术，采用“调度中心（web端）+手持终端（APP端）+蓝牙适配连接”的组合模式，实现了设备运行监控、巡检管理、无线连接调试、维保监控、站点导航、资料查询等多种功能。一年多的业务应用效果表明该系统可使农业气象观测设备的运行监控、维保管理等工作更加直观、便捷，能够提高设备巡检维保的工作效率，也为观测系统社会化保障的实施提供了可靠的工具。

关键词：农业气象设备；巡检；维保；调试；监测

中图分类号 TP311 文献标识码 A 文章编号 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

農业气象观测站数据是关系国计民生的重要信息，是捕捉涉农灾害性天气、还原灾害现场的可靠依据。气象数据的准确性、连续性、权威性则依赖于巡检人员对观测设备的长期维护、合理保养[1]。随着气象条件对农业的影响越来越大，社会公众、政府部门对气象灾害防御、气象灾害综合监测的不断重视，各类气象要素观测设备的布设密度也进一步加大，目前我国拥有国家地面天气站总数约10596个，区域站5万余个（区域站遴选之后的数量），境内平均30km就有一个站点，间距显著缩小，有力地提升了农业气象灾害监测能力，为预报预警服务也提供了重要支撑[2]。然而，随着站点密度加大、观测要素增多、观测覆盖面的扩大，设备的运行监控、故障维修、例行巡检变得越来越复杂[3]，以唐山为例，几百套地面常规观测站的维保给业务人员带来了很大的压力，特别对于区域站和基于专业服务的专项站，排障工作滞后屡有发生，给数据应用带来了很大不便。在无线通信技术日趋成熟、物联网技术在各行业得到广泛应用的今天，开发一套稳定可靠、功能丰富、操作便捷、满足实际应用需求的自动站巡检系统来减轻巡检人员工作量显得尤为必要[4]。此外，在气象设备社会化保障的背景驱动下，气象部门也需要一套能够密切监控设备维保各个环节、确保各项工作落实到位的巡检系统[5]。

针对当前唐山观测站网运维面临的诸多问题和迫切需求，本文提出了一种农业气象设备移动巡检系统（以下简称巡检系统）的设计并予以实现应用，其基于物联网、GIS等技术[6]，融入了蓝牙通讯和GPS导航功能，将运行监控、维保派工、报表统计、过程留痕综合管理等集于一体，设有查询、显示、定位、派工、信息回传、报警、统计等多项功能，为调度中心与巡检人员架设了即时通讯、过程可视的渠道，在提高气象部门业务人员工作效率的同时，也为观测系统社会化保障提供了可靠平台。

2 系统设计

针对当前唐山市农业气象设备维保的实际需求，一套实用的气象巡检系统应该具有以下功能：直观全面地监控和管理区域内的所有气象设备；各类信息的查询，包括站点详情、SIM卡余额（自建站）、备件出入库等；巡检维修派工、站点导航及过程留痕，为气象设备社会化保障提供工具；手持终端（app）和采集器的无线通讯，现场和调度中心之间的信息互联；报警信息、接收任务提醒；平台局限性小兼容性强等功能。

针对以上需求，唐山市气象设备移动巡检系统软件部分设计为PC的web端与手持的APP端2套系统，采用信息同步共享模式，主体模块分成见图1。

开发设计方面，巡检系统总体采用分层技术架构，分为数据层、逻辑层、通讯层和表现层，各层逻辑架构如图2所示。

PC端的管理平台采用主流的B/S网络框架，兼容绝大多数Web浏览器及Windows、MacOS、Linux等操作系统。手持移动端选用市面最普遍的安卓系统app软件，在市面大部分安卓系统的手机和平板电脑上均能正常运行。

3 功能实现

3.1 PC的web端 PC的web端分为运行监控、站点信息、巡检派工、巡检报表、系统管理、知识库等子模块。

3.1.1 运行监控 在GIS地图上通过手动添加或批量导入区域内的所有站点信息，数据及时到报且在质控阈值范围内的站点标识为绿色，否则为红色，亦可根据站点、设备种类、设备状态等方式对地图上的显示结果进行过滤筛选，支持单站搜索，并可列表显示站点。点击标识可查看设备详情，包括站点基本信息、故障时间、巡检次数、通讯卡余额等。巡检系统界面实现如图3所示。

3.1.2 巡检和维修 在系统设计上重点考虑了巡检和维修的派工和报表功能，通过Web端派发巡检和维修工单，指定巡检或维修人员在设定的时间内完成巡检任务。工单确定后任务信息即同步到相应人员的手持app端，并给予提醒，巡检或维修人员便可依照工单要求完成任务。每条派工记录都在系统中存档。设备巡检分为例行巡检与临时巡检，例行巡检的任务按照巡检计划自动发送到巡检人员的app端，临时巡检和维修派工为即时工单内容，可根据需求随时派发任务。巡检或维修人员根据app端接收到的工单完成相应的工作内容并做好记录，确认后即可通过无线通信网络将工单反馈至Web端，同时生成一份详细的巡检或维修报告，Web端可查看整个维修记录。派工和维修记录中可显示所有工单的执行情况，并可根据设定的条件自动生成巡检和维修报告，如图4所示。

3.1.3 备件管理 旨在对进出仓库的备件进行登记，包括名称、厂家、型号、状态、应用的站点等，并匹配二维码，便于仓库或站点现场查看备件的详细信息。备件一旦出库使用，扫码即可绑定站点，记录备件的详细去向。

3.1.4 知识库 主要用于管理知识库文章，对知识库进行新增、修改、删除、查询等操作，内容实时同步至app端，方便巡检、维修人员及时查找相關资料，如常见故障的分析和解决方法、获取不同采集器数据的命令等。

3.2 手持app端 手持app端同步了Web端的站点监控功能，巡检或维修人员可实时查看站点运行状况、详细信息，及时反馈故障问题，同时增加了站点数据查询功能，便于站点维修完毕后进行数据查阅、核验。利用终端的可移动优势，手持app重点设计了任务记录、站点导航、蓝牙调试等功能。

3.2.1 巡检和维修任务 Web端派发工单后，巡检或维修人员的手持app会接到任务提醒，按照工单的执行进度，巡检或维修人员须在手持app端填入同行人员姓名、到达现场的时间、故障前拍照、故障分析、解决办法、任务结束时间、故障是否排除、排除后拍照等信息，为简化操作，该部分大部分为选择项。同时app将实时定位巡检或维修人员所在的位置，确保巡检或维修任务被切实执行。工单完成并提交后，Web端即可查看、自动存档。手持app端巡检和维修任务功能的开发可为整个工作过程作详细真实记录，实时定位可有效避免弄虚作假，工单的项目内容操作便捷、通俗易懂，可为气象设备社会化保障提供有效的管理工具。

3.2.2 蓝牙调试 小巧、便携的蓝牙适配器可实现app和采集器之间的无线通讯，取代了笔记本电脑和采集器间的有线传输。手持app端发送不同的命令即可获取各个传感器、模块的状态和数值，为故障排查提供依据。

3.2.3 站点导航 站点较多的情况下，巡检或维修人员往往无法及时、准确地到达站点现场，影响工作效率的同时会给数据的连续性带来显著影响。针对该种情况，巡检系统添加了站点导航功能，选定目的站点后，手持app自动获取当前位置并调用百度或高德地图规划线路，为准确、及时达到站点现场提供了有效、便捷的工具。

4 结论

基于当前站点维保需求所提出的气象设备移动巡检系统在设计上采用“Web+app”方式，搭建了调度中心和现场作业间的信息同步通道。Web端具备基础的数据到报显示和质控功能，配合MDOS实现本地各类站点（国家级、省级、自建等）运转情况的全覆盖监控。手持app端和蓝牙适配器配对通信取代了笔记本电脑和采集器的有线连接，简化调试步骤的同时解决了笔记本携带不便、电池续航不足的问题。系统具有备件库存管理功能，详细信息生成二维码，Web端、仓库、站点现场均可实时获取站点信息。巡检系统的设备监控、站点管理、维修解决功能设计可扩展性强，解决了多数平台专用性强、只能兼容少数厂家设备的缺陷，巡检系统目前可兼容华云、无锡厂、中环天仪、洛阳凯迈等7个厂家10多种设备，可对不同设备提供监控调试保障。

根据设计所实现的唐山移动农业气象巡检系统目前已在曹妃甸地区应用了近3年，系统的使用显著减轻了设备维保的工作量，为维保人员迅速开展设备维护、维修提供了一套实用工具，同时也为设备建立了一份健康档案，降低了数据采集、设备维护成本。

参考文献

[1]王卫东.区域气象观测站的日常维护[J].现代农业科技，2013（1）：232-236.

[2]罗刚.加快我国自动气象观测站发展步伐[J].四川气象，2000，20（1）：4-5.

[3]杜衍君，王锡芳，郭瑞宝.区域自动气象站常见故障分析及派出[J].气象水文海洋仪器，2008（2）：42-44.

[4]杨彦伟.自动气象观测站中的无线数据通信[J].电子技术，2004（6）：36-38.

[5]闻春华，俞炳，胡新华.浅谈区域自动气象站运行保障现状与发展[J].气象水文海洋仪器，2009（2）：37-39.

[6]李新庆，陈海波，樊宽.宁夏气象观测站网信息管理系统的设计与实现[J].智能计算机与应用，2016，6（4）：12-15.

（责编：张宏民）