談基于Ｗｅｂ的設施農業(yè)氣象信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)

劉德義　黎貞發(fā)　傅　寧　李　春　王　鐵

摘要 提出了基于Web的設施農業(yè)氣象信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)。即實時采集溫室中氣象數據，通過GPRS無線專網自動傳輸到服務器上，并且在Internet網絡上實時發(fā)布實時氣象監(jiān)測信息、監(jiān)測圖片、溫室氣象預警信息、天氣預報等服務。該系統(tǒng)用ASP、ADO、Fushion Chart等技術將實時資料、歷史資料、氣象預報信息等以Flash動畫的形式顯示；方便用戶直觀地了解溫室的實時氣象信息、及時掌握溫室的氣象預警、預報信息。為農戶科學管理溫室、科學種植提供科學依據。

關鍵詞 Web；設施農業(yè)；氣象信息；實時監(jiān)測；氣象預警

中圖分類號 S165 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2009）07-0287-02

Facility agriculture weather information Monitoring and alerting System Based on Web

Liu De-yi 1 Li Zhen-fe 1 Fu Ning 2 Li Chun 1 Wang Tie 1

（1 Tianjin Climate Centre，Tian Jin 300074； 2 Civil Aviation University of China）

Abstract The paper proposes a facility agricultures weather information monitoring and alerting system based on Web．After collecting greenhouse weather informations in real-time，The system sends data through GPRS to server automatically.It distrubutes weather monitoring information，monitoring picture，alerting information in greenhouse，weather forecast etc in real time. The system uses the technology of ASP，ADO and Fushion Chart to displays real-time data， history data and weather forecast.It can help user to know the real-time data in greenhouse，to get weather alerting and forecasting information in time.It provides scientific basis for users to perform scientific managing and scientific planting in greenhouse.

Key words Web；facility agriculture；weather information；realtime monitoring；weather alert

我國設施農業(yè)正處在蓬勃發(fā)展的時期，設施栽培面積已達210萬公頃，居世界之首[1]。發(fā)達國家的設施農業(yè)已具有完善的監(jiān)測設備、一定的生產規(guī)范和可靠的質量保證體系[2]。由于自動化和智能化高科技的運用，栽培環(huán)境不受自然條件影響而得到有效控制，使農業(yè)產品工廠化生產成為現實，這是設施農業(yè)發(fā)展到高級階段的工廠化農業(yè)[3，4]。利用自動采集器和GPRS無線網絡技術對溫室進行實時監(jiān)測，已越來越多地出現在國內的日光溫室實際生產中。通過開發(fā)基于Web的日光溫室氣象信息監(jiān)測與預警系統(tǒng)，利用無線傳送技術將溫室實時監(jiān)測數據傳到服務器，并且在Internet網絡上發(fā)布觀測數據，具有實時數據顯示、歷史數據查看、溫室氣象條件預報、氣象災害報警等功能，實現設施農業(yè)氣象信息的資源共享，為農業(yè)部門管理設施農業(yè)提供科學依據，為農民群眾及時獲得設施農業(yè)技術服務，為領導決策提供了準確、直觀的數據和技術支撐[5]。

1 總體設計

1.1 系統(tǒng)總體框架

基于Web的設施農業(yè)氣象實時監(jiān)測預警系統(tǒng)采用了3層結構框架，包括數據庫服務器、應用服務器和客戶端，提供給用戶實時監(jiān)測溫室中氣象數據的平臺，如圖1所示。系統(tǒng)提供了實時數據查看、歷史數據查詢、K線圖顯示、氣象預警信息、溫室氣象預報、應用示范介紹、手機短信提示、實時圖片顯示等功能。溫室的監(jiān)測設備將各種傳感器采集上來的數據經過無線網絡GPRS專網傳輸到數據庫中，應用服務器連接數據庫服務器，再將數據顯示給用戶。

1.2 數據流向

各種要素的傳感器采集到的數據傳輸到采集器上，通過GPRS網絡無線發(fā)送到數據服務器上，并直接存儲到SQL Server 2000的數據庫中，應用服務器將數據庫中的數據進行分析處理實時顯示給用戶，系統(tǒng)的數據流向框圖如圖2所示。

1.3 體系結構與技術支持

系統(tǒng)在體系結構上采用B/S（Browser/Server）模式，系統(tǒng)服務器端則采用C/S（Client/Server）模式，完成實時數據的采集、處理、存儲等工作，通過網絡服務器再將信息發(fā)布到各客戶端。平臺選擇Windows平臺，數據庫選擇Microsoft SQL Server，采用了OLE DB和JDBC設計，開發(fā)工具采用了支持C/S的VB.net和支持B/S結構的ASP。

2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)采用B/S結構，支持多用戶并發(fā)訪問。系統(tǒng)主要分為以下幾個模塊。

2.1 實時數據顯示

具有單要素多測點、單測點多要素顯示功能，在Flash圖表上顯示實時觀測資料；可以對同一觀測要素不同測點的實時數據進行比較，也可查看當天某一要素觀測數據的走勢情況，可以為決策部門實時決策提供科學依據。

2.2 歷史資料查詢

查看各測站的各種氣象要素的觀測信息，查詢過去某一時間段的某一觀測要素的走勢情況；具有數據匯總、分類查詢的功能；以K線圖形式顯示數據的小時、日、月的最大值、最小值、平均值等統(tǒng)計信息。

2.3 預報資料顯示

主要分為以下部分：一是利用已有的長序列的溫室內外的觀測資料建立預報模型，利用該模型對溫室內的氣象條件進行預報；二是針對即將發(fā)生的極端氣象事件，發(fā)布溫室氣象預警信息；三是將每天利用手機短信的形式發(fā)送的溫馨提示，通過Web方式服務更多的農民用戶。

2.4 監(jiān)測圖片顯示

通過查看實時拍攝的溫室內作物的監(jiān)測圖片，使農業(yè)技術人員和溫室的管理人員隨時掌握溫室內的作物長勢信息，遠程診斷作物病因，提高工作效率、減少經濟損失。

3 系統(tǒng)關鍵技術

3.1 實時數據庫技術

實時數據庫負責整個系統(tǒng)實時數據的搜集、處理、存儲，負責歷史數據統(tǒng)計分析、報警管理、數據分析等需求。溫室內傳感器采集到的數據存儲到采集器上，采集器通過GPRS無線網絡將數據傳輸到數據服務器中，應用服務器與數據庫服務器之間進行通訊，經過處理分析后通過網絡將實時監(jiān)測數據、數據處理結果顯示給用戶，因而實時數據庫為監(jiān)控系統(tǒng)提供基礎數據和基礎信息保證，其準確性、快速性直接影響到了整個溫室氣象實時監(jiān)測、預警系統(tǒng)的功能。

3.2 基于Fushion Chart控件的Flash 動畫顯示技術

本系統(tǒng)的數據顯示部分采用Fushion Chart控件技術，顯示以Flash動畫的形式顯示實時數據、歷史數據、K線圖。編寫asp代碼并結合Fusion chart控件實現了動態(tài)Web 交互功能， 解決了數據在瀏覽器中的實時刷新和動態(tài)描繪問題，人機界面更加友好， 數據顯示更加形象直觀。

3.3 利用ADO訪問數據庫，動態(tài)化Flash圖表

利用ADO技術，將數據庫的數據動態(tài)的添加到Fushion Chart 控件的數據源中，實現了Flash動畫和數據庫之間的動態(tài)交互功能。

4 系統(tǒng)應用及其特點

4.1 應用情況

本系統(tǒng)已經在天津的5個區(qū)縣的溫室內建立自動觀測點，實時采集氣象信息，通過該平臺發(fā)布溫室農業(yè)氣象預報、氣象預警信息、災害氣象評估信息、實時觀測資料顯示。為政府決策者、溫室管理者提供第一手的溫室農業(yè)氣象資料。在設施農業(yè)氣象的防災減災服務中，服務效果顯著。

4.2 系統(tǒng)特點

一是集成性。通過網絡可全面管理各區(qū)縣溫室大棚中的溫度、濕度、地溫等要素的監(jiān)測信息和溫室內的氣象預警信息，集成顯示給溫室管理者，便于正確決策和安全生產管理。二是分布式。采用TCP/IP協議，通過Web的方式不再受地域限制，通過GPRS網絡較好地解決了遠程數據通信的問題，數據傳輸和多路通信的傳輸得到了統(tǒng)一。三是易用性。采用Web方式大大提高系統(tǒng)可用性、易用性，用戶可以從網絡方面獲取共享監(jiān)控信息，系統(tǒng)操作簡單，方便管理者決策和管理溫室大棚。四是預警性。實時監(jiān)控溫室的氣象條件，利用天氣預報對溫室內溫度進行氣象預警，提前預防溫室地溫、室外大風等氣象災害的發(fā)生，通過網絡大大方便溫室管理者對溫室氣象要素的實時監(jiān)測值、氣象預警信息的獲取，為溫室的科學管理、降低氣象災害發(fā)生率提供更先進可靠的技術保障。

5 結語

本系統(tǒng)通過在設施農業(yè)的溫室大棚氣象實時監(jiān)測、預警中應用，驗證了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作方便、準確及時，節(jié)省了大量的人力物力財力，使農業(yè)技術人員和溫室管理人員有效地對溫室大棚中的氣象要素進行監(jiān)測，并實時發(fā)布預警信息為溫室管理提供了科學依據和降低氣象災害的發(fā)生，對溫室氣象預警有良好的應用前景。同時，系統(tǒng)充分利用數據庫海量數據，進行分析、提取信息，為決策打下基礎，為進一步的溫室農業(yè)氣象條件分析、擴大為農服務形式提供思路。

6 參考文獻

[1] 羅克勇，許立新.設施農業(yè)環(huán)境智能監(jiān)控管理系統(tǒng)研制與應用[J].江蘇農業(yè)科學，2004（6）：171-173.

[2] 楊培林，郭晶，馬振明.國內外設施農業(yè)的現狀及發(fā)展態(tài)勢[J].農機化研究，2003，1（1）：30-31.

[3] 汪懋華.實現現代集約持續(xù)農業(yè)的工程科學技術[J].農業(yè)工程學報，1998，14（3）：1-9.

[4] 滕光輝.實現設施農業(yè)環(huán)境調控自動化的一種新方案[M]∥申茂向.發(fā)展中的中國工廠化農業(yè).北京：北京出版社，2000：286-291.

[5] 楊悅欣.基于B/S結構的設施農業(yè)信息平臺的研究[J].安徽農業(yè)科學，2005，33（5）：872-873.

[6] 李研強，李楊，成巍，等.基于Web的煤礦安全實時監(jiān)測系統(tǒng)[J].山東科學，2007，20（2）：59-63.

[7] 別社安，汪洋.一種應用軟件系統(tǒng)的設計與實施方法[J].天津大學學報，1998，31（3）：382-384.