西宁市设施农业气象服务系统数据库设计

张欣 李全平

摘要对西宁市设施农业气象服务系统数据库逻辑设计、处理技术架构设计、整体设计、数据表详细设计等方面进行了介绍，为西宁市设施农业物联网模式开发提供参考及借鉴。

关键词农业气象服务系统；设施农业；数据库；设计

中图分类号S162文献标识码A文章编号0517-6611（2017）22-0197-02

AbstractThe logic design， processing technology architecture design， the overall design and detailed design of the data sheet of facilities agricultural meteorological service system database in Xining City were introduced，which provided reference for the development of facilities and agricultural networking in Xining City.

Key wordsAgricultural meteorological service system；Facility agriculture；Database；Design

近年来发展较快的具有较高集约化程度的新型农业产业，2015年全市已建成日光温室4万多栋，冬暖式日光温室4 800栋，设施农业面积达3 333.33 hm2，是西宁市占主导地位的农业形态。“精细农业”作为都市型现代农业的重要组成部分，对合理利用农业气候资源、降低生产成本、提高农产品质量起到了越来越重要的作用[1]，同时对气象为农服务也提出了更高的要求。

近年來，各地气象部门针对设施农业气象服务指标及各个气象要素的变化規律进行了大量的研究[2-6]，为精细化的为农气象服务提供了技术支持。贾倩等[7]对温室环境管理系统进行了设计与实现，改进了温室环境管理系统的性能，获取了实时动态生成的决策信息；张永红等[8]对陕西设施农业气象预报服务系统进行了研究。数据库设计是整个设施农业气象服务系统设计的根基，数据库设计关乎系统功能实现度、稳定性、扩展性等方面的内容，其重要性可想而知。因此，笔者对西宁市设施农业气象服务系统数据库实现部分进行了详细的分析，以期能够为农业气象服务系统数据库设计提供借鉴与参考。

1数据库分析

西宁市设施农业气象服务系统使用对象主要是气象局服务人员，基于数据调取、服务产品形成的结构需求，系统整体分为服务器端服务程序（C/S结构）和客户端应用程序（C/S结构）。县局服务人员通过系统主界面功能菜单进行数据查询、数据管理、服务产品制作。因此，在数据库筛选过程中，根据用户需求及使用成本，对Oracle、ACCESS、SQL Server这3种类型数据库进行了对比分析。3种数据库各有优点，Oracle数据库存储量大、性能优越，其关系数据库市场占有率名列前茅，但Oracle数据库是收费的。

ACCESS数据库，具有界面友好、易学易用、开发简单、接口灵活等特点，作为Office套件的一部分，可以与Office集成，实现无缝连接，是典型的新一代桌面数据库管理系统。ACCESS数据库有一定的极限，如果数据达到100 M左右，很容易造成服务器假死，或消耗掉服务器的内存导致服务器崩溃。

SQL Server 是Microsoft 公司推出的关系型数据库管理系统，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点，是一个全面的数据库平台。

SQL Server 数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能。

基于上述情况，该系统选用SQL Server 2005数据库作为系统整体数据库。

2数据库逻辑设计

设计建立兼顾实用性与通用性的设施农业数据库，对各种途径获取的资料进行汇集和处理，以生成格式规范、质量可靠的数据库资料（包括常规气象资料、设施内气象资料、设施外气象资料、预报资料、设施农业服务指标），以及业务工作中生成各种业务产品和相关中间数据。根据数据种类的不同和应用方式的区别，西宁市设施农业气象服务系统采用数据库管理系统和文件管理系统相结合的存储管理方式，并将两者有机结合起来，实现对该系统整体数据的集中统一管理。

根据不同数据处理阶段和数据形态及用途，将现有的各类数据从逻辑上划分成如下几类库：

（1）基础库。

基础库用于存储各类基本的气象信息资料，如常规气象资料、设施内气象资料、设施外气象资料、服务指标、农业生产建议、相关技术规范和标准。基础库中的内容是从原始资料采集，通过解译和质控等处理流程，为数据的进一步加工处理提供可靠的数据源。

（2）半产品库。

半产品库存储各类数据结果查询、统计和分析所得到的各种表格、图片，业务人员在制作服务产品的过程中产生的各种初级产品，计算机根据业务规则生成的半成品服务材料。半产品库是制作服务产品的素材库，为服务产品的制作和发布提供直接的素材。

（3）服务产品库。

服务产品库存储由业务人员制作的可以发布的服务产品成品。存储时按照业务类别进行划分，同时兼顾产品的发布和推送方式特点进行产品库数据的组织。

3数据库设计

3.1数据库处理技术架构设计

图1为数据库处理技术架构设计，为了加快数据采集速度，采用多线程处理技术，不同的数据类型采用不同的线程，达到并行化处理的目的。出错后进行延时重试。

远程数据库通过TCP/IP协议，采用微软的ADO.net技术进行读取；对于报文文件则进行网络盘符映射到服务器的方式，由解析程序进行入库。整个数据处理的各阶段，始终进行数据采集的状态和过程监控，如果发现问题可给出信息并进行相应处理。

3.2数据整体设计

西宁市设施农业气象服务系统农业气象数据库主要由设施内数据、设施外数据、预报数据、产品数据、用户管理数据构成，具体设计如图2所示。

3.3数据表详细设计

前面对数据库进行了逻辑设计、架构设计和整体设计，在此将在数据库设计基础上建立表结构。主要建立的表包括小气候站信息表、小气候站预报日数据表、小气候站分钟数据表、小气候站小时数据表、小气候站日数据表、小气候站月数据表、外部扩展信息表、农事建议表、农事建议类型表、产品签发人表、产品制作人表、小气候站监测报警条件表、小气候站预报模型表等。下面介绍系统中一些主要的数据表。

3.3.1小气候站信息表。

小气候站信息表存储了各小气候站站点信息及分钟数据最大时间、小时数据最大时间、日数据最大时间、月数据最大时间、自动站编号，其数据类型及长度如表1所示。

3.3.2小气候站报警条件表。

小气候站报警条件表的主要內容定义了最大值、最小值和报警文字，其数据表如表2所示。

3.3.3小气候站预报模型表。

预报模型表由列名、数据类型、长度、小数位、说明组成，系数列表数据类型定义为nvarchar型，具体见表3。

4数据采集及管理配置

数据采集是指按照采集策略和采集方式，实时采集各种气象观测资料。根据系统采集策略的配置定义，对不同观测资料采用不同采集方式进行实时采集，同时记录数据的详细信息。

5结论与讨论

（1）因系统采用的是C/S模式，在数据库设计过程中考虑系统数据量相对较少，容易管理，数据库相对稳定，根据应用需要选择了中小型SQL Server作为数据库， 但SQL Server只能运行在微软的Windows平台，具有一定的局限性。

（2）因为西宁市设施农业发展起步较晚，鉴于作物种植精细化水平及粗放的管理模式，在数据库开发过程中并未设计精确的施肥、浇水、施药以及光照和二氧化碳含量控制功能，在今后的研究中将不断总结经验逐步添加。

参考文献

[1] 鲍彩霞，高倩，冯日升，等.杭锦旗设施农业气象服务模式[J].农业与技术， 2012，32（6）：134.

[2] 杨艳超，刘寿东，薛晓萍.莱芜日光温室气温变化规律研究[J].中国农学通报，2008，24（12）：519-523.

[3] 何梅善，保善平.适合高寒地区的设施农业技术[J].现代农业，2012（2）：66-67.

[4] 魏瑞江，王春乙，范增禄.石家庄地区日光温室冬季小气候特征及其与大气候的关系[J].气象，2010，36（1）：97-103.

[5] 崔建云，董晨娥，左迎之，等.外部环境气象条件对日光温室气象条件的影响[J].气象，2006，32（3）：101-106.

[6] 信志红，薛晓萍，盖世民.外部气象条件对温室内温湿变化的影响[J].气象与环境科学，2009，32（2）：30-32.

[7] 贾倩，刘洪，孙忠富，等.基于作物模型的温室环境管理系统设计与实现[J].中国农业气象，2010，31（1）：93-97.

[8] 張永红，葛徽衍.设施农业气象预报服务系统[J].陕西气象，2002（S1）：21-23.