李玉華 褚希 徐彩艷 李文科 李旭旭

摘要：為適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象服務的需要，提升現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象服務支撐能力，利用LBS、數(shù)據(jù)加密同步、Web API接口和HTML5等技術，設計開發(fā)了山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智慧氣象服務支撐系統(tǒng)，包括氣象服務數(shù)據(jù)自動采集模塊、氣象服務信息數(shù)據(jù)維護與管理模塊、氣象服務信息數(shù)據(jù)發(fā)布接口、氣象服務數(shù)據(jù)應用接口、用戶和API管理模塊、氣象服務信息監(jiān)控模塊。研發(fā)了基于API的農(nóng)業(yè)氣象服務數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，統(tǒng)一管理氣象應用服務和數(shù)據(jù)接口資源，為農(nóng)業(yè)智慧氣象服務終端提供了有力的支撐，也有效地提升了為農(nóng)氣象服務水平。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)智慧氣象;API;支撐系統(tǒng);山東省

中圖分類號：P49

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020） 20-0159-05

D01：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.036

中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展至關重要，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受氣象因素的影響較大，氣象災害直接影響農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)戶增收，農(nóng)業(yè)氣象災害防御離不開氣象服務的保障[1-4]。農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質和種植結構與氣象條件密切相關，生產(chǎn)者對農(nóng)作物日常管理和農(nóng)事活動的安排也需要精細化的氣象服務支撐。目前，氣象為農(nóng)服務手段相對滯后，傳統(tǒng)的氣象服務方式過于粗獷，主要是以廣播、電視、報紙、網(wǎng)站、大喇叭、短信、12121電話等方式單向發(fā)布氣象服務產(chǎn)品[5-8]。移動互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的同時，氣象服務方式也在發(fā)生深刻的變革，氣象服務如何利用現(xiàn)代移動互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)智慧化服務[9-12]，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象服務急需解決的問題。

為適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象服務的需要，研發(fā)了山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智慧氣象服務支撐系統(tǒng)，其主要目的是建立標準化的為農(nóng)氣象服務數(shù)據(jù)接口[13，14]，為農(nóng)業(yè)智慧氣象服務終端搭建基礎數(shù)據(jù)環(huán)境，同時能夠為各級氣象部門和社會企業(yè)提供農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)依托大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)技術搭建[15-17]，是山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準化氣象服務轉型升級的關鍵。該系統(tǒng)搭建了穩(wěn)定、高效的為農(nóng)氣象服務信息數(shù)據(jù)環(huán)境，開發(fā)了API氣象服務數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)進行了諸多后端平臺建設，為構建農(nóng)業(yè)智慧氣象服務終端提供后臺支持，同時為開展深層次的為農(nóng)智慧氣象服務提供了有力的技術支撐。

1 系統(tǒng)架構

1.1 總體設計

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智慧氣象服務支撐系統(tǒng)以數(shù)據(jù)和業(yè)務流程整合應用為核心，分析農(nóng)業(yè)氣象服務需求，采用“搭建平臺一制定規(guī)范一業(yè)務開發(fā)一應用集成”面向服務架構（SOA）的系統(tǒng)建設模式，分為應用接口和數(shù)據(jù)接口兩種類型的服務搭建基于API的農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)發(fā)布平臺（API平臺），統(tǒng)一管理系統(tǒng)中的應用服務及數(shù)據(jù)接口資源。開發(fā)氣象服務數(shù)據(jù)自動采集模塊、氣象服務信息數(shù)據(jù)維護與管理模塊、氣象服務信息數(shù)據(jù)發(fā)布接口、氣象服務數(shù)據(jù)應用產(chǎn)品接口、用戶和API管理模塊、氣象服務信息監(jiān)控模塊，實現(xiàn)智慧化氣象服務的注冊、發(fā)布、檢索、管控、統(tǒng)計分析等功能，構建農(nóng)業(yè)智慧氣象服務的支撐基礎。

1.2 技術路線

該系統(tǒng)的搭建環(huán)境是基于山東省氣象部門的虛擬化資源池，使用氣象虛擬化資源池的DMZ區(qū)和氣象虛擬化資源池專網(wǎng)區(qū)作為基礎資源。在資源池專網(wǎng)區(qū)建立數(shù)據(jù)采集服務器和同步服務器。通過MU-SIC接口對接全國綜合氣象信息共享平臺（CIMISS）接口[18，19]，利用數(shù)據(jù)采集服務器進行數(shù)據(jù)采集;開發(fā)數(shù)據(jù)同步傳輸系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)同步服務器，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)與基于API的農(nóng)業(yè)氣象服務數(shù)據(jù)發(fā)布平臺數(shù)據(jù)的同步傳輸。

該系統(tǒng)采用B/S架構，利用RESTful技術搭建Web API數(shù)據(jù)服務接口[20-22]，在氣象虛擬化資源池DMZ區(qū)部署基于API的農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)發(fā)布平臺，建設API授權管理系統(tǒng)，實現(xiàn)基于API的農(nóng)業(yè)氣象服務數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的發(fā)布及用戶管理。后端服務系統(tǒng)采用Spring MVC+ Netty架構，數(shù)據(jù)庫采用PostgreSQL、Redis和Mongo。

1.3 技術架構

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智慧氣象服務支撐系統(tǒng)架構分為數(shù)據(jù)來源層、原始數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)存儲層、計算層、微服務層、應用服務層、監(jiān)控管理層、可視化層（圖1）。

1）數(shù)據(jù)來源層。采集所需的山東省氣象部門CIMISS數(shù)據(jù)和為農(nóng)氣象服務數(shù)據(jù)源，如農(nóng)業(yè)精細化格點數(shù)據(jù)集、農(nóng)業(yè)氣象服務產(chǎn)品集等數(shù)據(jù)源。

2）原始數(shù)據(jù)層。匯集和處理實況觀測信息數(shù)據(jù)、預報預警數(shù)據(jù)、精細化格點預報數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)氣象服務數(shù)據(jù)等各類氣象數(shù)據(jù)。包括日常天氣預報、天氣實況、災害性天氣實況、災害性天氣預警信號、農(nóng)業(yè)氣象災害預警，農(nóng)業(yè)氣象旬月報、干旱監(jiān)測、作物長勢監(jiān)測，月、季、年氣候預測和氣候評價等服務產(chǎn)品。

3）數(shù)據(jù)存儲層。對解碼處理后的文件存儲和結構化數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行標準化存儲，便于系統(tǒng)上層的計算和應用開發(fā)。

4）計算層。提供各類產(chǎn)品算法分析，主要包含數(shù)值預報的解釋應用、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、信息融合技術、氣象變量診斷分析、格點（站點）插值分析、等值線平滑、數(shù)據(jù)空間分析、各類預警計算算法、農(nóng)業(yè)氣象要素閾值分析等主要算法。

5）微服務層。提煉基礎底層功能模塊，改造復用性較高的組件服務。

6）應用服務層。用底層功能組件構建所需不同功能的服務，業(yè)務應用提供天氣信息、災害信息、數(shù)據(jù)發(fā)布，數(shù)據(jù)接口提供對各類數(shù)據(jù)資源進行訪問的數(shù)據(jù)接口服務，服務管理提供服務注冊、服務發(fā)布、服務檢索，安全認證提供用戶目錄服務、認證服務、權限服務，其他服務還有用戶審計、日志分析等。

7）監(jiān)控管理層。實現(xiàn)業(yè)務流程監(jiān)控、數(shù)據(jù)流程監(jiān)控、業(yè)務權限管理、系統(tǒng)日志管理，將流程、用戶及權限、服務的數(shù)據(jù)進行整合，建立多級用戶管理模塊。

8）可視化層。實現(xiàn)應用系統(tǒng)可視化，對用戶交互的應用、服務、數(shù)據(jù)進行展示。

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作者簡介：李玉華（1965-），男，山東萊陽人，高級工程師，主要從事氣象服務與應用氣象研究，（電子信箱）1yh15666976863@sohu.com;通信作者，褚希（1982-），女，山東臨沂人，高級_r‘程師，主要從事氣象服務研究，（電話）15666973009（電子信箱）sdchuxi@163.com。