一種農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備移動(dòng)保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張保戰(zhàn) 劉躍 王鋒 龍強(qiáng) 孫云鎖

摘 要：該文基于業(yè)務(wù)人員設(shè)備維保、站點(diǎn)社會(huì)化保障的實(shí)際需求提出了一種農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備移動(dòng)保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并予以實(shí)現(xiàn)，其依托當(dāng)前成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用“調(diào)度中心（web端）+手持終端（APP端）+藍(lán)牙適配連接”的組合模式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、巡檢管理、無(wú)線連接調(diào)試、維保監(jiān)控、站點(diǎn)導(dǎo)航、資料查詢等多種功能。一年多的業(yè)務(wù)應(yīng)用效果表明該系統(tǒng)可使農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、維保管理等工作更加直觀、便捷，能夠提高設(shè)備巡檢維保的工作效率，也為觀測(cè)系統(tǒng)社會(huì)化保障的實(shí)施提供了可靠的工具。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備；巡檢；維保；調(diào)試；監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào) TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）03-04-0085-3

Abstract：Based on the actual requirements of the equipment maintenance and the social security for stations， a design of a meteorological equipment mobile support system is proposed and implemented， which relies on the mature Internet of Things technology and takes use of the "control center（web） + handheld terminal （APP） + Bluetooth adapter" combination mode. In this way， equipment operation monitoring， inspection management， wireless connection debugging， maintenance monitoring， site navigation， data inquiry and so on are realized. Over the past year， the application results show that the system can make the operation and monitoring and maintenance management of the observation equipment more intuitive and convenient， and improve the efficiency of equipment inspection and maintenance. It also provides a reliable tool for the implementation of the social security for the observation system.

Key words：Agrometeorological equipment；Inspection；Maintenance；Debugging；Monitoring

1 引言

農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要信息，是捕捉涉農(nóng)災(zāi)害性天氣、還原災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的可靠依據(jù)。氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、連續(xù)性、權(quán)威性則依賴于巡檢人員對(duì)觀測(cè)設(shè)備的長(zhǎng)期維護(hù)、合理保養(yǎng)[1]。隨著氣象條件對(duì)農(nóng)業(yè)的影響越來(lái)越大，社會(huì)公眾、政府部門對(duì)氣象災(zāi)害防御、氣象災(zāi)害綜合監(jiān)測(cè)的不斷重視，各類氣象要素觀測(cè)設(shè)備的布設(shè)密度也進(jìn)一步加大，目前我國(guó)擁有國(guó)家地面天氣站總數(shù)約10596個(gè)，區(qū)域站5萬(wàn)余個(gè)（區(qū)域站遴選之后的數(shù)量），境內(nèi)平均30km就有一個(gè)站點(diǎn)，間距顯著縮小，有力地提升了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)能力，為預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)也提供了重要支撐[2]。然而，隨著站點(diǎn)密度加大、觀測(cè)要素增多、觀測(cè)覆蓋面的擴(kuò)大，設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、故障維修、例行巡檢變得越來(lái)越復(fù)雜[3]，以唐山為例，幾百套地面常規(guī)觀測(cè)站的維保給業(yè)務(wù)人員帶來(lái)了很大的壓力，特別對(duì)于區(qū)域站和基于專業(yè)服務(wù)的專項(xiàng)站，排障工作滯后屢有發(fā)生，給數(shù)據(jù)應(yīng)用帶來(lái)了很大不便。在無(wú)線通信技術(shù)日趨成熟、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的今天，開發(fā)一套穩(wěn)定可靠、功能豐富、操作便捷、滿足實(shí)際應(yīng)用需求的自動(dòng)站巡檢系統(tǒng)來(lái)減輕巡檢人員工作量顯得尤為必要[4]。此外，在氣象設(shè)備社會(huì)化保障的背景驅(qū)動(dòng)下，氣象部門也需要一套能夠密切監(jiān)控設(shè)備維保各個(gè)環(huán)節(jié)、確保各項(xiàng)工作落實(shí)到位的巡檢系統(tǒng)[5]。

針對(duì)當(dāng)前唐山觀測(cè)站網(wǎng)運(yùn)維面臨的諸多問(wèn)題和迫切需求，本文提出了一種農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備移動(dòng)巡檢系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱巡檢系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)并予以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，其基于物聯(lián)網(wǎng)、GIS等技術(shù)[6]，融入了藍(lán)牙通訊和GPS導(dǎo)航功能，將運(yùn)行監(jiān)控、維保派工、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、過(guò)程留痕綜合管理等集于一體，設(shè)有查詢、顯示、定位、派工、信息回傳、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)等多項(xiàng)功能，為調(diào)度中心與巡檢人員架設(shè)了即時(shí)通訊、過(guò)程可視的渠道，在提高氣象部門業(yè)務(wù)人員工作效率的同時(shí)，也為觀測(cè)系統(tǒng)社會(huì)化保障提供了可靠平臺(tái)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)當(dāng)前唐山市農(nóng)業(yè)氣象設(shè)備維保的實(shí)際需求，一套實(shí)用的氣象巡檢系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：直觀全面地監(jiān)控和管理區(qū)域內(nèi)的所有氣象設(shè)備；各類信息的查詢，包括站點(diǎn)詳情、SIM卡余額（自建站）、備件出入庫(kù)等；巡檢維修派工、站點(diǎn)導(dǎo)航及過(guò)程留痕，為氣象設(shè)備社會(huì)化保障提供工具；手持終端（app）和采集器的無(wú)線通訊，現(xiàn)場(chǎng)和調(diào)度中心之間的信息互聯(lián)；報(bào)警信息、接收任務(wù)提醒；平臺(tái)局限性小兼容性強(qiáng)等功能。

針對(duì)以上需求，唐山市氣象設(shè)備移動(dòng)巡檢系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)為PC的web端與手持的APP端2套系統(tǒng)，采用信息同步共享模式，主體模塊分成見圖1。

開發(fā)設(shè)計(jì)方面，巡檢系統(tǒng)總體采用分層技術(shù)架構(gòu)，分為數(shù)據(jù)層、邏輯層、通訊層和表現(xiàn)層，各層邏輯架構(gòu)如圖2所示。

PC端的管理平臺(tái)采用主流的B/S網(wǎng)絡(luò)框架，兼容絕大多數(shù)Web瀏覽器及Windows、MacOS、Linux等操作系統(tǒng)。手持移動(dòng)端選用市面最普遍的安卓系統(tǒng)app軟件，在市面大部分安卓系統(tǒng)的手機(jī)和平板電腦上均能正常運(yùn)行。

3 功能實(shí)現(xiàn)

3.1 PC的web端 PC的web端分為運(yùn)行監(jiān)控、站點(diǎn)信息、巡檢派工、巡檢報(bào)表、系統(tǒng)管理、知識(shí)庫(kù)等子模塊。

3.1.1 運(yùn)行監(jiān)控 在GIS地圖上通過(guò)手動(dòng)添加或批量導(dǎo)入?yún)^(qū)域內(nèi)的所有站點(diǎn)信息，數(shù)據(jù)及時(shí)到報(bào)且在質(zhì)控閾值范圍內(nèi)的站點(diǎn)標(biāo)識(shí)為綠色，否則為紅色，亦可根據(jù)站點(diǎn)、設(shè)備種類、設(shè)備狀態(tài)等方式對(duì)地圖上的顯示結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾篩選，支持單站搜索，并可列表顯示站點(diǎn)。點(diǎn)擊標(biāo)識(shí)可查看設(shè)備詳情，包括站點(diǎn)基本信息、故障時(shí)間、巡檢次數(shù)、通訊卡余額等。巡檢系統(tǒng)界面實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

3.1.2 巡檢和維修 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上重點(diǎn)考慮了巡檢和維修的派工和報(bào)表功能，通過(guò)Web端派發(fā)巡檢和維修工單，指定巡檢或維修人員在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)完成巡檢任務(wù)。工單確定后任務(wù)信息即同步到相應(yīng)人員的手持app端，并給予提醒，巡檢或維修人員便可依照工單要求完成任務(wù)。每條派工記錄都在系統(tǒng)中存檔。設(shè)備巡檢分為例行巡檢與臨時(shí)巡檢，例行巡檢的任務(wù)按照巡檢計(jì)劃自動(dòng)發(fā)送到巡檢人員的app端，臨時(shí)巡檢和維修派工為即時(shí)工單內(nèi)容，可根據(jù)需求隨時(shí)派發(fā)任務(wù)。巡檢或維修人員根據(jù)app端接收到的工單完成相應(yīng)的工作內(nèi)容并做好記錄，確認(rèn)后即可通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將工單反饋至Web端，同時(shí)生成一份詳細(xì)的巡檢或維修報(bào)告，Web端可查看整個(gè)維修記錄。派工和維修記錄中可顯示所有工單的執(zhí)行情況，并可根據(jù)設(shè)定的條件自動(dòng)生成巡檢和維修報(bào)告，如圖4所示。

3.1.3 備件管理 旨在對(duì)進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)的備件進(jìn)行登記，包括名稱、廠家、型號(hào)、狀態(tài)、應(yīng)用的站點(diǎn)等，并匹配二維碼，便于倉(cāng)庫(kù)或站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)查看備件的詳細(xì)信息。備件一旦出庫(kù)使用，掃碼即可綁定站點(diǎn)，記錄備件的詳細(xì)去向。

3.1.4 知識(shí)庫(kù) 主要用于管理知識(shí)庫(kù)文章，對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行新增、修改、刪除、查詢等操作，內(nèi)容實(shí)時(shí)同步至app端，方便巡檢、維修人員及時(shí)查找相關(guān)資料，如常見故障的分析和解決方法、獲取不同采集器數(shù)據(jù)的命令等。

3.2 手持app端 手持app端同步了Web端的站點(diǎn)監(jiān)控功能，巡檢或維修人員可實(shí)時(shí)查看站點(diǎn)運(yùn)行狀況、詳細(xì)信息，及時(shí)反饋故障問(wèn)題，同時(shí)增加了站點(diǎn)數(shù)據(jù)查詢功能，便于站點(diǎn)維修完畢后進(jìn)行數(shù)據(jù)查閱、核驗(yàn)。利用終端的可移動(dòng)優(yōu)勢(shì)，手持app重點(diǎn)設(shè)計(jì)了任務(wù)記錄、站點(diǎn)導(dǎo)航、藍(lán)牙調(diào)試等功能。

3.2.1 巡檢和維修任務(wù) Web端派發(fā)工單后，巡檢或維修人員的手持app會(huì)接到任務(wù)提醒，按照工單的執(zhí)行進(jìn)度，巡檢或維修人員須在手持app端填入同行人員姓名、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間、故障前拍照、故障分析、解決辦法、任務(wù)結(jié)束時(shí)間、故障是否排除、排除后拍照等信息，為簡(jiǎn)化操作，該部分大部分為選擇項(xiàng)。同時(shí)app將實(shí)時(shí)定位巡檢或維修人員所在的位置，確保巡檢或維修任務(wù)被切實(shí)執(zhí)行。工單完成并提交后，Web端即可查看、自動(dòng)存檔。手持app端巡檢和維修任務(wù)功能的開發(fā)可為整個(gè)工作過(guò)程作詳細(xì)真實(shí)記錄，實(shí)時(shí)定位可有效避免弄虛作假，工單的項(xiàng)目?jī)?nèi)容操作便捷、通俗易懂，可為氣象設(shè)備社會(huì)化保障提供有效的管理工具。

3.2.2 藍(lán)牙調(diào)試 小巧、便攜的藍(lán)牙適配器可實(shí)現(xiàn)app和采集器之間的無(wú)線通訊，取代了筆記本電腦和采集器間的有線傳輸。手持app端發(fā)送不同的命令即可獲取各個(gè)傳感器、模塊的狀態(tài)和數(shù)值，為故障排查提供依據(jù)。

3.2.3 站點(diǎn)導(dǎo)航 站點(diǎn)較多的情況下，巡檢或維修人員往往無(wú)法及時(shí)、準(zhǔn)確地到達(dá)站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)，影響工作效率的同時(shí)會(huì)給數(shù)據(jù)的連續(xù)性帶來(lái)顯著影響。針對(duì)該種情況，巡檢系統(tǒng)添加了站點(diǎn)導(dǎo)航功能，選定目的站點(diǎn)后，手持app自動(dòng)獲取當(dāng)前位置并調(diào)用百度或高德地圖規(guī)劃線路，為準(zhǔn)確、及時(shí)達(dá)到站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供了有效、便捷的工具。

4 結(jié)論

基于當(dāng)前站點(diǎn)維保需求所提出的氣象設(shè)備移動(dòng)巡檢系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用“Web+app”方式，搭建了調(diào)度中心和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)間的信息同步通道。Web端具備基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)到報(bào)顯示和質(zhì)控功能，配合MDOS實(shí)現(xiàn)本地各類站點(diǎn)（國(guó)家級(jí)、省級(jí)、自建等）運(yùn)轉(zhuǎn)情況的全覆蓋監(jiān)控。手持app端和藍(lán)牙適配器配對(duì)通信取代了筆記本電腦和采集器的有線連接，簡(jiǎn)化調(diào)試步驟的同時(shí)解決了筆記本攜帶不便、電池續(xù)航不足的問(wèn)題。系統(tǒng)具有備件庫(kù)存管理功能，詳細(xì)信息生成二維碼，Web端、倉(cāng)庫(kù)、站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)均可實(shí)時(shí)獲取站點(diǎn)信息。巡檢系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控、站點(diǎn)管理、維修解決功能設(shè)計(jì)可擴(kuò)展性強(qiáng)，解決了多數(shù)平臺(tái)專用性強(qiáng)、只能兼容少數(shù)廠家設(shè)備的缺陷，巡檢系統(tǒng)目前可兼容華云、無(wú)錫廠、中環(huán)天儀、洛陽(yáng)凱邁等7個(gè)廠家10多種設(shè)備，可對(duì)不同設(shè)備提供監(jiān)控調(diào)試保障。

根據(jù)設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的唐山移動(dòng)農(nóng)業(yè)氣象巡檢系統(tǒng)目前已在曹妃甸地區(qū)應(yīng)用了近3年，系統(tǒng)的使用顯著減輕了設(shè)備維保的工作量，為維保人員迅速開展設(shè)備維護(hù)、維修提供了一套實(shí)用工具，同時(shí)也為設(shè)備建立了一份健康檔案，降低了數(shù)據(jù)采集、設(shè)備維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]王衛(wèi)東.區(qū)域氣象觀測(cè)站的日常維護(hù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（1）：232-236.

[2]羅剛.加快我國(guó)自動(dòng)氣象觀測(cè)站發(fā)展步伐[J].四川氣象，2000，20（1）：4-5.

[3]杜衍君，王錫芳，郭瑞寶.區(qū)域自動(dòng)氣象站常見故障分析及派出[J].氣象水文海洋儀器，2008（2）：42-44.

[4]楊彥偉.自動(dòng)氣象觀測(cè)站中的無(wú)線數(shù)據(jù)通信[J].電子技術(shù)，2004（6）：36-38.

[5]聞春華，俞炳，胡新華.淺談區(qū)域自動(dòng)氣象站運(yùn)行保障現(xiàn)狀與發(fā)展[J].氣象水文海洋儀器，2009（2）：37-39.

[6]李新慶，陳海波，樊寬.寧夏氣象觀測(cè)站網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2016，6（4）：12-15.

（責(zé)編：張宏民）