基于B/S的农业气象自动化观测系统国家级平台设计与应用

沈超 吴东丽 李巍

摘要    农业气象自动化观测系统国家级平台是依托中国气象局组织的农业气象自动化观测试点工作而设计开发，平台的搭建采用B/S架构实现多级用户、跨平台登录，采用XML及JSON等数据传输格式实现国家级、省级、台站级用户信息交互，实现农业气象观测XML数据传输状态的监控、台站端设备状态的评估以及数据内容的实时查询。

关键词    B/S架构;农业气象;自动观测;设计;应用

中图分类号    S163;TP274        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）20-0188-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Based on the pilot project of agrio-meteorological automation observation organized by China Meteorological Administration，the national platform of agro-meteorological automated observation system was designed and developed.Constructed with B/S architecture，the platform achieves the goal of multi-level user and cross-platform login.Designed with an effective data transmission format which commonly known as XML and JSON，the platform implements the information interaction of users in national，provincial and station level，also implements monitoring the status of XML data transmission in agro-meteorological observations and evaluation the status of the station equipment and real-time query of the data content.

Key words    B/S architecture;agro-meteorology;automation observation;design;application

农业气象观测是农业气象业务、服务和科研的基础，是我国综合气象观测系统的重要组成部分，对提升我国农业智能化水平具有重要意义[1-3]。中国气象局气象探测中心作为综合气象观测业务的引领单位，承担着农業气象自动化观测新技术在传统农业气象观测领域的研究与设计、应用与实施等工作。依托中国气象局综合观测司于2016年下发的《关于组织开展农业气象观测自动化试点工作的通知》（气测函〔2016〕46号文），中国气象局气象探测中心开展了一系列农业气象自动化观测试点工作，经过2年多的持续建设，现已实现台站端全部试点厂家仪器设备的原始观测数据采集、省级中心站对原始观测数据的作物生长状况判识，原始观测数据及判识结果按照国家气象信息中心提供的编码格式，生成农业气象观测XML数据上传至国家级全流程业务体系建设。此项工作虽已开展较为成熟，但仍存在农业气象观测XML数据传输状态无法监控、数据完整性及正确性无法评估、台站端设备状态无法监控、数据后端缺少产品应用等问题，亟须建立1套数据源唯一、数据内容完整、数据监控清晰、数据应用合理的农业气象自动化观测系统国家级平台，依托农业气象观测XML数据到报情况以及数据完整性的算法设计，实现农业气象观测XML数据传输的监控以及台站端设备状态的评估，实现农业气象观测XML数据内容的实时查询以及原始观测数据及判识结果的内容可溯，实现农业气象自动观测数据集的存储与建立。

农业气象自动化观测系统国家级平台的建立，可实现农业气象观测XML数据的实时监控以及作物生长状况的自动监测，为农事活动和现代化农田管理的顺利开展、气象因子对作物影响的科学评估、农业气象灾害实况与评估的合理分析、作物模型和陆面模型的改进和提高提供重要应用参考[4-5]。

1    总体设计

1.1    总体功能

农业气象自动化观测系统国家级平台设计的目的是建立1套数据源唯一、数据内容完整、数据监控清晰、数据应用合理的农业气象自动化观测运行监控系统，实现农业气象观测XML数据传输状态的监控以及台站端设备状态的评估，实现农业气象观测XML数据内容的实时查询以及原始观测数据及判识结果的内容可溯，实现农业气象自动观测数据集的存储与建立。依托现有农业气象自动化观测全流程业务体系，实现数据收集、质控、存储、查询、统计、分析等功能，平台支持数据质量监视、作物生长特征识别、设备运行状态监视、数据产品和二次产品显示等功能（图1）。

2.2.3    作物图片信息查询。作物图片信息查询（图7）主要实现特定时间范围内农业气象自动化观测站点图片长势信息查询，包括站点图片以及对应判识信息。图片以缩略图方式排列展示，点击缩略图可显示原始图片及相应作物的生长特征信息。

2.2.4    统计分析信息查询。统计分析信息查询（图8）主要实现各站点作物长势数据按照年份及发育期展示查询信息。按年份查询时，查找历史年份中的每个发育期的站点编号、站点名称、观测年份、作物名称、发育期名称、开始时间、结束时间、持续天数、平均高度、平均密度、平均盖度等基本信息。以小麦为例，显示2019年的拔节期（可选择发育期）起止时间，以表格方式展示。

按发育期查询时，查找时间范围内（年份选择）的各个发育期的站点编号、站点名称、所属省份、发育期名称、开始时间、结束时间、持续天数、平均高度、平均密度、平均盖度等基本信息。

2.3    后台管理

后台管理为管理员管理用户信息和站点信息提供统一界面。主要功能包括用户管理、角色管理和站点管理。用户管理主要包括添加用户信息、编辑用户信息、删除用户、审核用户注册信息、用户角色分配及用户站点分配等;角色管理主要是定义系统访问用户的角色，一般包含3种角色用户，即管理员角色、国家级普通用户角色及省级普通用户角色，其中省級普通用户角色又根据不同的省份分别定义用户的省级角色;站点管理主要是添加、删除、编辑站点基本信息，方便管理员对接入的站点信息进行统计分析（图9）。

3    结语

综上所述，本文依托农业气象自动化观测系统国家级平台设计及建设需求对平台总体架构和功能进行了分析及阐述，实现了农业气象自动化观测实施过程的监测分析及作物发育期辅助识别的资料收集，解决了农业气象观测领域观测资料完整性、准确性、及时性的统计难题，提升了农业气象服务水平，推进了农业气象的智能化监测进程[5-6]。

4    参考文献

[1] 于涛.新时期地面气象观测对农业生产的意义及完善措施[J].现代农业科技，2019（9）：178-180.

[2] 刘桂琴.地面气象观测对农业生产的价值研究[J].2019（3）：22.

[3] 吴强.新时期地面气象观测对农业生产的意义[J].江西农业，2018（16）：59.

[4] 胡萌琦，黎家宜，唐新，等.基于虚拟仪器技术的农业气象自动观测系统研究[J].气象研究与应用，2010，31（2）：57-59.

[5] 李要中，刘钧，马尚昌.基于AM335X的农作物气象自动观测系统设计[J].气象科技，2017，45（5）：818-824.

[6] 张友安.自动农业气象观测系统的功能与设计[J].产业与科技论坛，2015，14（2）：75-76.