“藍天衛士”環境氣象監測平臺的研究與設計

周 席

（中國移動通信集團河南有限公司許昌分公司，河南 許昌 461000）

當下城市發展非常迅速，城市化建設已經成為重要的發展項目之一，城市城鎮已經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境現狀伴隨著整個社會的需求受到政府有關部門的密切關注。如何快速準確地做好城市及周邊環境氣象預報，是滿足氣象預報服務實時運用需求迫切需要解決的氣象數據監測問題。

1 系統平臺分析與設計

1.1 平臺組成

1.1.1 監控中心

硬件主要由服務器、客戶端和打印機組成。軟件主要由操作系統軟件、數據庫軟件和全自動氣象監測系統軟件構成。氣象實時監測系統軟件采用B/S結構設計，滿足用戶局域網和廣域網瀏覽需求。

1.1.2 通信網絡和信號塔

支持公網專線、VPN專網、移動專線等多種組網模式。通信信號塔是指移動信號網絡鐵塔。

1.1.3 氣象站和現場監測設備

氣象站由氣象傳感器、氣象數據采集儀、電源系統、輕型百葉箱、野外防護箱和定制支架、流量卡等部分構成?，F場計量儀根據實際監測需要配置[1]。

系統平臺組成如圖1所示。

圖1 系統平臺組成

1.2 整體拓撲結構

整體拓撲結構如圖2所示。

圖2 整體拓撲結構

1.2.1 數據采集層

該部分主要功能是采集多個氣象站數據信息，經過數據采集通道使用數據同步服務將數據獲取處理存儲至系統服務器。

1.2.2 數據存儲層

系統數據庫采用關系數據庫，主要用于存放環境氣象數據等信息。

1.2.3 數據業務層

該部分主要功能對各類環境氣象信息數據的整理，分類歸納，為更好的數據呈現和用戶體驗做準備。

1.2.4 應用層

該部分主要功能是數據的呈現，將系統獲取到的環境氣象數據信息和設備信息整理分類組合成條理的數據報表、分析報表設備監控報表等多種用戶報表[2]。

1.3 功能模塊簡介

系統開發主要分為四大模塊：數據采集模塊、平臺管理模塊、統計報表模塊、農業服務模塊。

1.3.1 數據采集

（1）數據獲取。系統開發數據采集服務，氣象站設備采集到的數據格式進行對應解析和分類，使數據更加條理明了。

（2）數據檢驗。數據采集完成后，系統建立完善的數據檢驗機制，會依據制定的數據檢驗機制，檢查數據的完整性、真實性和準確性。

（3）數據分析。在系統中預設各個環境因子的預警值，如達到預設值，及時向系統返回預警信息，聯系相關人員及時處理分析。

1.3.2 平臺管理

（1）用戶管理。對系統中用戶進行基礎信息：姓名、職務、地址、聯系方式、郵箱等的填寫、完善、修改、刪除等操作。管理系統中所有用戶的基礎信息。

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

（3）權限管理。為系統中的角色分配不同的操作模塊，提高系統運行的穩定性和數據資源的安全性。

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

（5）專家決策。系統增設專家決策預案功能模塊，當發生污染事件時，針對不同的環境污染物，系統專家決策可給出不同的處理建議[3]。

1.3.3 統計報表

統計報表主要包括風向風速數據報表、雨量數據報表、氣溫數據報表、氣壓數據報表、太陽輻射數據報表、光照數據報表、相對濕度小時報、PM2.5數據報表、PM10數據報表、設備報表，同時還對相關數據進行分析。

1.3.4 農業氣象

（1）氣象實況。根據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據，可以提供農氣預報服務產品。

（2）災害預警。自動推送氣象預警、預報信息、病蟲害預警等信息。

（3）農氣專報。系統提供各地區農氣情報查看功能。從氣象專業的角度分析過去和當前的氣象條件對農業生產的影響，為農事進展提供氣象指導。

（4）農情監測。系統提供天氣實況色斑圖，預報色斑圖服務，為農事進展提供可靠性服務。

（5）服務監測。提供農氣服務，調取指標庫中農作物指標，給出專家建議。

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

（7）耕作建議。系統在農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，系統按照時間、季節和農作物為用戶整理成數據報表，便于用戶查閱分析，總結歸納，為下一季度的耕作提供規劃依據。

（8）農業專家建議解答。系統設立專家建議解答模塊，在農業耕作的重要季節時，農業專家將依據氣象信息，各個地區的地理環境，在農業耕作前給出系統用戶科學的耕作建議。

（9）“藍天衛士”監控攝像頭復用。自動氣象站安裝的鐵塔，如果已經安裝“藍天衛士”攝像頭，可以對攝像頭進行使用，對觀測的氣象數據進行視頻驗證[4]。

2 結語

本文通過對“藍天衛士”環境氣象監測平臺的設計，為政府部門提供了一套環境氣象監測的科學方法和實用工具。進一步加強了環境監控平臺的基礎能力建設，為逐步建成布局合理、覆蓋全面、功能齊全、指標完整、運行高效的環境空氣質量監測網絡打下堅實基礎。

[參考文獻]

[1]中國氣象局.國家氣象災害防御規劃（2009—2020年）（氣發〔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.氣候學與氣象學[M].北京：科學出版社，2010.

[3]曹軍驥.PM2.5與環境[M].北京：科學出版社，2014.

[4]張海藩.軟件工程[M].2版.北京：人民郵電出版社，2006.