“藍(lán)天衛(wèi)士”環(huán)境氣象監(jiān)測平臺的研究與設(shè)計

周 席

（中國移動通信集團(tuán)河南有限公司許昌分公司，河南 許昌 461000）

當(dāng)下城市發(fā)展非常迅速，城市化建設(shè)已經(jīng)成為重要的發(fā)展項目之一，城市城鎮(zhèn)已經(jīng)變成人們共同生活娛樂的重要場所，而城市的氣候狀況及環(huán)境現(xiàn)狀伴隨著整個社會的需求受到政府有關(guān)部門的密切關(guān)注。如何快速準(zhǔn)確地做好城市及周邊環(huán)境氣象預(yù)報，是滿足氣象預(yù)報服務(wù)實時運用需求迫切需要解決的氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測問題。

1 系統(tǒng)平臺分析與設(shè)計

1.1 平臺組成

1.1.1 監(jiān)控中心

硬件主要由服務(wù)器、客戶端和打印機組成。軟件主要由操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和全自動氣象監(jiān)測系統(tǒng)軟件構(gòu)成。氣象實時監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足用戶局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)瀏覽需求。

1.1.2 通信網(wǎng)絡(luò)和信號塔

支持公網(wǎng)專線、VPN專網(wǎng)、移動專線等多種組網(wǎng)模式。通信信號塔是指移動信號網(wǎng)絡(luò)鐵塔。

1.1.3 氣象站和現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備

氣象站由氣象傳感器、氣象數(shù)據(jù)采集儀、電源系統(tǒng)、輕型百葉箱、野外防護(hù)箱和定制支架、流量卡等部分構(gòu)成。現(xiàn)場計量儀根據(jù)實際監(jiān)測需要配置[1]。

系統(tǒng)平臺組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)平臺組成

1.2 整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2.1 數(shù)據(jù)采集層

該部分主要功能是采集多個氣象站數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集通道使用數(shù)據(jù)同步服務(wù)將數(shù)據(jù)獲取處理存儲至系統(tǒng)服務(wù)器。

1.2.2 數(shù)據(jù)存儲層

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，主要用于存放環(huán)境氣象數(shù)據(jù)等信息。

1.2.3 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層

該部分主要功能對各類環(huán)境氣象信息數(shù)據(jù)的整理，分類歸納，為更好的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和用戶體驗做準(zhǔn)備。

1.2.4 應(yīng)用層

該部分主要功能是數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，將系統(tǒng)獲取到的環(huán)境氣象數(shù)據(jù)信息和設(shè)備信息整理分類組合成條理的數(shù)據(jù)報表、分析報表設(shè)備監(jiān)控報表等多種用戶報表[2]。

1.3 功能模塊簡介

系統(tǒng)開發(fā)主要分為四大模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、平臺管理模塊、統(tǒng)計報表模塊、農(nóng)業(yè)服務(wù)模塊。

1.3.1 數(shù)據(jù)采集

（1）數(shù)據(jù)獲取。系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)采集服務(wù)，氣象站設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行對應(yīng)解析和分類，使數(shù)據(jù)更加條理明了。

（2）數(shù)據(jù)檢驗。數(shù)據(jù)采集完成后，系統(tǒng)建立完善的數(shù)據(jù)檢驗機制，會依據(jù)制定的數(shù)據(jù)檢驗機制，檢查數(shù)據(jù)的完整性、真實性和準(zhǔn)確性。

（3）數(shù)據(jù)分析。在系統(tǒng)中預(yù)設(shè)各個環(huán)境因子的預(yù)警值，如達(dá)到預(yù)設(shè)值，及時向系統(tǒng)返回預(yù)警信息，聯(lián)系相關(guān)人員及時處理分析。

1.3.2 平臺管理

（1）用戶管理。對系統(tǒng)中用戶進(jìn)行基礎(chǔ)信息：姓名、職務(wù)、地址、聯(lián)系方式、郵箱等的填寫、完善、修改、刪除等操作。管理系統(tǒng)中所有用戶的基礎(chǔ)信息。

（2）角色管理。在系統(tǒng)建立不同角色，可將系統(tǒng)中的用戶進(jìn)行分組定義，使不同作用的用戶具有不同的操作權(quán)限。

（3）權(quán)限管理。為系統(tǒng)中的角色分配不同的操作模塊，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)資源的安全性。

（4）設(shè)備管理。在系統(tǒng)中建立氣象站設(shè)備的檔案信息，用于管理采集設(shè)備的基礎(chǔ)信息和巡檢信息，保證設(shè)備運作處于最佳狀態(tài)。

（5）專家決策。系統(tǒng)增設(shè)專家決策預(yù)案功能模塊，當(dāng)發(fā)生污染事件時，針對不同的環(huán)境污染物，系統(tǒng)專家決策可給出不同的處理建議[3]。

1.3.3 統(tǒng)計報表

統(tǒng)計報表主要包括風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)報表、雨量數(shù)據(jù)報表、氣溫數(shù)據(jù)報表、氣壓數(shù)據(jù)報表、太陽輻射數(shù)據(jù)報表、光照數(shù)據(jù)報表、相對濕度小時報、PM2.5數(shù)據(jù)報表、PM10數(shù)據(jù)報表、設(shè)備報表，同時還對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.3.4 農(nóng)業(yè)氣象

（1）氣象實況。根據(jù)地理位置信息獲取最新天氣信息和距離最近的自動站實況數(shù)據(jù)，可以提供農(nóng)氣預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品。

（2）災(zāi)害預(yù)警。自動推送氣象預(yù)警、預(yù)報信息、病蟲害預(yù)警等信息。

（3）農(nóng)氣專報。系統(tǒng)提供各地區(qū)農(nóng)氣情報查看功能。從氣象專業(yè)的角度分析過去和當(dāng)前的氣象條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為農(nóng)事進(jìn)展提供氣象指導(dǎo)。

（4）農(nóng)情監(jiān)測。系統(tǒng)提供天氣實況色斑圖，預(yù)報色斑圖服務(wù)，為農(nóng)事進(jìn)展提供可靠性服務(wù)。

（5）服務(wù)監(jiān)測。提供農(nóng)氣服務(wù)，調(diào)取指標(biāo)庫中農(nóng)作物指標(biāo)，給出專家建議。

（6）農(nóng)作指標(biāo)庫。系統(tǒng)建立完整的農(nóng)作物指標(biāo)庫，針對不同的農(nóng)作物類型在不同的生長階段，建立農(nóng)作生成所需的氣象條件，環(huán)境條件。方便用戶在系統(tǒng)中清楚地看出農(nóng)作物在生長階段所需要的生長條件。

（7）耕作建議。系統(tǒng)在農(nóng)作物生長期間為用戶提供的所有耕作建議均匯總于此功能模塊，系統(tǒng)按照時間、季節(jié)和農(nóng)作物為用戶整理成數(shù)據(jù)報表，便于用戶查閱分析，總結(jié)歸納，為下一季度的耕作提供規(guī)劃依據(jù)。

（8）農(nóng)業(yè)專家建議解答。系統(tǒng)設(shè)立專家建議解答模塊，在農(nóng)業(yè)耕作的重要季節(jié)時，農(nóng)業(yè)專家將依據(jù)氣象信息，各個地區(qū)的地理環(huán)境，在農(nóng)業(yè)耕作前給出系統(tǒng)用戶科學(xué)的耕作建議。

（9）“藍(lán)天衛(wèi)士”監(jiān)控攝像頭復(fù)用。自動氣象站安裝的鐵塔，如果已經(jīng)安裝“藍(lán)天衛(wèi)士”攝像頭，可以對攝像頭進(jìn)行使用，對觀測的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行視頻驗證[4]。

2 結(jié)語

本文通過對“藍(lán)天衛(wèi)士”環(huán)境氣象監(jiān)測平臺的設(shè)計，為政府部門提供了一套環(huán)境氣象監(jiān)測的科學(xué)方法和實用工具。進(jìn)一步加強了環(huán)境監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)能力建設(shè)，為逐步建成布局合理、覆蓋全面、功能齊全、指標(biāo)完整、運行高效的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)打下堅實基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]中國氣象局.國家氣象災(zāi)害防御規(guī)劃（2009—2020年）（氣發(fā)〔2010〕77號）[EB/OL].（2012-10-19）[2018-04-08].http://www.cma.gov.cn/20 11xzt/2012zhuant/20120718_01/2012070901_2_3_4_1_1/201207090103/201211/t20121105_189322.html.

[2]姜世中.氣候?qū)W與氣象學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[3]曹軍驥.PM2.5與環(huán)境[M].北京：科學(xué)出版社，2014.

[4]張海藩.軟件工程[M].2版.北京：人民郵電出版社，2006.