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柘榮縣氣象局溫室小氣候系統的設計開(kāi)發(fā)論文
1 引言
柘榮縣地處福建省東北部，縣境內峰巒起伏，河床陡峻，地勢呈東高西低。山地面積514.85平方千米，占全縣總面積的93.1%，平均海拔600米左右。臺風(fēng)、暴雨、寒潮、霜凍、大風(fēng)、雷電等災害性天氣尤為常見(jiàn)，屬于福建省暴雨中心之一。由氣象原因引起的山洪、泥石流、山體滑坡、坍塌等地質(zhì)災害、農作物病蟲(chóng)害和森林火災的發(fā)生發(fā)展較為嚴重。氣象災害及其引發(fā)的次生災害造成的農業(yè)損失占當地經(jīng)濟總損失的大部分。
為了進(jìn)一步推進(jìn)柘榮縣氣象局氣象為農服務(wù)能力，依托石山洋千畝現代農業(yè)示范園中氣象為農服務(wù)示范基地的建設，柘榮縣氣象局應地制宜在示范大棚內建設溫室小氣候系統，通過(guò)該系統可以實(shí)現對大棚內的溫度、濕度、地溫、太陽(yáng)總輻射、光合有效輻射、二氧化碳濃度等氣象要素進(jìn)行24小時(shí)不間斷的監測，同時(shí)結合室外的10要素自動(dòng)氣象站的觀(guān)測，通過(guò)內外數據的對比觀(guān)測，科學(xué)分析及時(shí)準確發(fā)布各類(lèi)氣象為農信息，指導菜農合理追肥、及時(shí)澆水和科學(xué)通風(fēng)，為農戶(hù)提供精細化氣象服務(wù)，為各類(lèi)藥材、名貴花卉及蔬菜瓜果的生長(cháng)發(fā)育提供準確的第一手氣象資料，以最佳的生長(cháng)環(huán)境來(lái)提高各類(lèi)農作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。
2 系統整體架構
2.1 系統網(wǎng)絡(luò )結構
MAWS800-GC溫室小氣候站是監測溫室（如農業(yè)大棚、農氣溫室、生態(tài)溫室等）小氣候氣象要素的自動(dòng)氣象站。觀(guān)測的要素有環(huán)境溫濕度、光量子、日照時(shí)數等氣象參數，又可根據需求定制其他測量要素，如冠層溫度、溫室氣體、土壤濕度等，測量高度一般不超過(guò)2米。通過(guò)無(wú)線(xiàn)GPRS和有線(xiàn)光纜通訊至對應的監控后臺中心，由于該示范大棚距離縣氣象局較遠，所以我們采用無(wú)線(xiàn)GPRS方式，將采集到的各個(gè)報文數據傳輸到寧德市氣象局外網(wǎng)收集服務(wù)器，系統的整體架構如下：
2.2 技術(shù)路線(xiàn)
該系統選用的技術(shù)路線(xiàn)如下：
�、畔到y環(huán)境：數據庫服務(wù)器操作系統選擇WINDOWS SERVER 2008系統。
�、茢祿䦷欤篛racle 10g；
�、菙祿杉和ㄟ^(guò)外網(wǎng)或是GPRS網(wǎng)絡(luò )，將監控到的各類(lèi)氣象要素信息傳送至市氣象局的數據收集服務(wù)器中；
�、乳_(kāi)發(fā)語(yǔ)言：系統采集同步程序采用C/S構架，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用Delphi，服務(wù)器端采用B/S架構，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言采用java；
�、刹捎谜宫F層、業(yè)務(wù)邏輯層、中間層、數據層分離的多層架構，降低系統模塊與模塊之間的耦合性，保證系統的穩定性、可擴展性和可移植性；
�、蕯祿䝼鬏敺绞剑篏PRS網(wǎng)絡(luò )、英特網(wǎng)；
�、酥С諻EB SERVICE數據服務(wù)接口。
2.3 數據庫設計
由于需要對數據進(jìn)行實(shí)時(shí)的前臺顯示，而采集到的數據又是以報文的形式保存在服務(wù)器中，所以我們選用ORACLE 10G做為后臺存儲數據庫軟件，Oracle構建在強健和可靠的系統結構上，能夠滿(mǎn)足各種苛刻需求。它具有在線(xiàn)索引構建、在線(xiàn)索引合并、在線(xiàn)表重組/重定義、閃回查詢(xún)、沉寂數據庫、塊級介質(zhì)恢復、增量備份與恢復、在線(xiàn)備份與恢復、并行備份與恢復、透明應用故障切換、高級隊列、分布式事務(wù)處理、數據倉庫、數據挖掘、商業(yè)智能等高級特性，為構建各種應用系統提供了強有力的支持。
另外，Oracle提供了Oracle Real Application Clusters。它通過(guò)使用集群硬件配置為任何套裝或定制應用提供了無(wú)限可伸縮性和高可用性，同時(shí)又具有單一系統映像的簡(jiǎn)單性和易用性。Oracle Real Application Clusters支持從集群系統配置中的多個(gè)節點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)單一數據庫，從而將應用和數據庫用戶(hù)與軟硬件故障隔離開(kāi)來(lái)，同時(shí)提供了隨硬件環(huán)境一同擴展的性能。
Oracle 10g平臺包括了數據庫服務(wù)器、應用程序服務(wù)器、工作流服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器、目錄服務(wù)器、門(mén)戶(hù)服務(wù)器、無(wú)線(xiàn)服務(wù)器等，提供的是一套完整和集成的解決方案，適合于任何類(lèi)型的應用程序的開(kāi)發(fā)與部署。
溫室小氣候系統主要監控的要素為：
�、艤囟龋ā妫�60cm空氣溫度，1m空氣溫度，
�、频孛鏈囟龋ā妫旱乇頊囟�，5CM地溫，10CM地溫，15CM地溫，20CM地溫，
�、菨穸龋�%）：60cm濕度，1m濕度，
�、韧寥罎穸龋�%）：10CM土壤濕度，20CM土壤濕度，30CM土壤濕度
�、商�(yáng)輻射：總輻射（W/㎡），總輻射極大（W/㎡），總輻射極大時(shí)間，總輻射累計（MJ/㎡）
�、使夂陷椛洌汗夂嫌行л椛洌╓/㎡），光合有效輻射極大值（W/㎡），光合有效輻射極大值時(shí)間，光合有效輻射累計（MJ/㎡）
�、硕趸迹╬pm）：二氧化碳最高濃度，二氧化碳最高濃度時(shí)間二氧化碳最低濃度，二氧化碳最低濃度時(shí)間
所以在數據庫建立表WS_FEATURE。
WS_FEATURE表用來(lái)存儲HUATRON@ MAWS800-GC溫室小氣候站的各種觀(guān)測要素值，表的內容及格式大致如下：
2.4 入庫程序設計
利用DELPHI語(yǔ)言，編寫(xiě)入庫程序，對報文內的各個(gè)要素值進(jìn)行解析入庫，并實(shí)時(shí)監控報文文件夾下的文件，如有新的文件進(jìn)入，則啟動(dòng)監視器，對文件中的各個(gè)要素進(jìn)行解析。
數據運行監控包括以下兩個(gè)部分：
�、艛祿杉O控：根據數據源文件生成的頻率，對數據采集中數據的遲到、未到進(jìn)行監控。如果數據遲到、未到，則程序做相應的報警提示。
�、茢祿惓Ｖ当O控：如果站點(diǎn)數據有異常，例如數據在時(shí)間段內出現數據過(guò)大、過(guò)小或者是無(wú)數據時(shí)，則程序做相應的報警提示。
數據已文本的形式傳輸到數據收集服務(wù)器中，每10分鐘收集一個(gè)文本文件，文件中的內容包含時(shí)間、氣象要素值以及峰值出現的時(shí)間，根據各個(gè)要素值之間的空格編寫(xiě)數據要素的抽取，并寫(xiě)入相應的ORACLE數據庫表中。
2.5 前臺軟件開(kāi)發(fā)
通過(guò)開(kāi)發(fā)“柘榮氣象為農服務(wù)終端系統”，將該APP軟件應用在安卓系統的移動(dòng)終端或者是平板電腦中，利用該系統調取數據庫中WS_FEATURE表，可實(shí)現異地查看示范大棚內的各個(gè)氣象要素值，如要素值出現異�；蚴浅^(guò)閥值時(shí)，該數值變?yōu)榧t色。
該系統還整合雷達圖、云圖、臺風(fēng)路徑、鄉鎮實(shí)況、雨晴溫度、預警信號等內容為一體，為鄉鎮及縣政府各級快便捷的查看各類(lèi)氣象信息提供了快速通道，同時(shí)為各類(lèi)防災減災提供了科學(xué)的依據。
3 結束語(yǔ)
溫室小氣候系統的建設及氣象為農終端系統的開(kāi)發(fā)，使得柘榮縣種植大戶(hù)能夠在異地實(shí)時(shí)查看到大棚內的各個(gè)氣象要素值，同時(shí)柘榮縣氣象局在室外也建設了十要素的自動(dòng)氣象站一套，通過(guò)內外數據的收集對比，實(shí)現各個(gè)農作物物候期的對比研究，對日后的科研收集各類(lèi)氣象要素值，為柘榮的氣象為農服務(wù)做出更大的貢獻。
參考文獻
周榮雙.溫室小氣候環(huán)境模型的應用及綜述.農機化研究.2011.
祁宦.設施農業(yè)小氣候技術(shù)服務(wù)系統.農業(yè)氣象與生態(tài)環(huán)境.2003.
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