高國弘，劉 垚，馬力文，緱曉輝，劉建宏

基于移動云計算技術(shù)的農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)平臺研發(fā)——以寧夏釀酒葡萄農(nóng)事活動預(yù)報為例*

高國弘1, 2，劉 垚1, 2**，馬力文1, 2，緱曉輝1, 2，劉建宏1, 2

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風險管理重點實驗室，銀川 750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室，銀川 750002）

傳統(tǒng)TCP/IP 協(xié)議的FTP 文件傳輸方式和服務(wù)產(chǎn)品一次性制作、統(tǒng)一分發(fā)的服務(wù)方式已無法滿足現(xiàn)有服務(wù)針對性、多樣性、高時效性的要求。為減少冗余農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品的產(chǎn)生，提高運算效率及服務(wù)針對性，本研究以寧夏釀酒葡萄為例，采用移動互聯(lián)網(wǎng)與云計算技術(shù)，研發(fā)了基于用戶地理位置及關(guān)注農(nóng)事活動的寧夏農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺，實現(xiàn)了在線實時制作并發(fā)布服務(wù)產(chǎn)品。平臺主要由資料加工軟件、產(chǎn)品云制作軟件、農(nóng)氣服務(wù)APP三部分組成。通過將氣象業(yè)務(wù)網(wǎng)內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及必要的中間數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，利用資料獲取、指標比較、預(yù)報制作等子程序，通過已建立云服務(wù)網(wǎng)站API接口方式，獲取相關(guān)農(nóng)用天氣預(yù)報。其次，還可利用開發(fā)的APP獲取具有很強專業(yè)性、時效性和針對性的、基于用戶地理位置的農(nóng)用天氣預(yù)報產(chǎn)品。平臺有力提升了寧夏農(nóng)用天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的客觀化、自動化水平及業(yè)務(wù)產(chǎn)品質(zhì)量，可為國內(nèi)農(nóng)用天氣預(yù)報技術(shù)向?qū)I(yè)化和精細化發(fā)展提供參考。

農(nóng)用天氣預(yù)報；云計算；地理位置；寧夏

“以信息化驅(qū)動氣象現(xiàn)代化，建設(shè)智慧氣象”是氣象行業(yè)落實國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，氣象領(lǐng)域的信息化新技術(shù)應(yīng)用和研究越來越得到重視[1]。面對海量氣象數(shù)據(jù)的儲存、管理和服務(wù)需求，國家氣象信息中心開發(fā)了國省統(tǒng)一的氣象數(shù)據(jù)環(huán)境“全國綜合氣象信息共享系統(tǒng)（China Integrated Mete- orological Information Service System, CIMISS）”[2]，以支持氣象業(yè)務(wù)與相關(guān)科學研究。沈文海等[3?4]提出通過信息化規(guī)劃，促使新技術(shù)和理念向氣象業(yè)務(wù)領(lǐng)域滲透，加快智慧化業(yè)務(wù)體系建設(shè)，研發(fā)智能化業(yè)務(wù)平臺及服務(wù)產(chǎn)品，促進氣象信息化轉(zhuǎn)型發(fā)展。

農(nóng)用天氣預(yù)報是天氣預(yù)報在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的解釋應(yīng)用[5]，與作物生長發(fā)育進程、關(guān)鍵農(nóng)事活動以及相關(guān)技術(shù)措施等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際相結(jié)合。在農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域中，農(nóng)業(yè)氣象管理系統(tǒng)、測報業(yè)務(wù)系統(tǒng)的研發(fā)與推廣應(yīng)用[6?10]實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)氣象觀測業(yè)務(wù)的信息化和自動化，為推動農(nóng)業(yè)氣象現(xiàn)代化建設(shè)打下了基礎(chǔ)。王建林等[11?12]以天氣預(yù)報和農(nóng)業(yè)氣象指標為基礎(chǔ)，經(jīng)過天氣影響評估、指標判斷、模型模擬和統(tǒng)計分析模式等技術(shù)，定量分析或預(yù)估未來天氣氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，并總結(jié)出農(nóng)用天氣預(yù)報的技術(shù)流程。在此基礎(chǔ)上，農(nóng)氣與計算機專家協(xié)作研發(fā)了農(nóng)用天氣預(yù)報制作系統(tǒng)，實現(xiàn)了農(nóng)用天氣預(yù)報的自動化、智能化制作[13?15]。目前，農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)內(nèi)容已由單一的糧食作物增至糧食、蔬菜、果樹、林木畜牧等多方面，對農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的精準度和時效性要求越來越高，特色的、個性化服務(wù)需求增長越來越快，然而，傳統(tǒng)的人工和人機交互制作的業(yè)務(wù)服務(wù)產(chǎn)品已無法滿足用戶日益增長的需求[16]，以往的農(nóng)用天氣預(yù)報產(chǎn)品均為事先制作，再進行分發(fā)，產(chǎn)生了“無需也生產(chǎn)”的額外作業(yè)。如何利用現(xiàn)代信息化新技術(shù)，將智能化農(nóng)用天氣系統(tǒng)制作出的成千上萬份服務(wù)產(chǎn)品傳遞給真正有需求的用戶，這無疑是農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)發(fā)展亟需解決的問題。

農(nóng)用天氣預(yù)報與用戶所處地理位置以及氣候條件呈現(xiàn)強相關(guān)，且具有指標相對穩(wěn)定、預(yù)報更新迅速等特點?，F(xiàn)今云計算技術(shù)相比原有計算模式具有易管理、靈活、可靠性高、成本低廉以及安全性強的顯著優(yōu)勢[17?21]，互聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)的推廣應(yīng)用能夠有效滿足農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)快速處理與傳播的需求。本研究以云計算與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，將農(nóng)用天氣預(yù)報的制作過程建立到云服務(wù)環(huán)境中，研發(fā)基于用戶地理位置及所關(guān)注農(nóng)事活動的農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺，由用戶移動終端（如手機）調(diào)閱，云服務(wù)器依據(jù)用戶地理位置信息及所關(guān)注的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動項目，結(jié)合最新的智能網(wǎng)格天氣預(yù)報、農(nóng)業(yè)氣象指標數(shù)據(jù)庫預(yù)報模型等，在線實時制作相應(yīng)的農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品交付用戶。

1 農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺構(gòu)建

1.1 總體框架

移動互聯(lián)網(wǎng)是移動通信和互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物，通過移動互聯(lián)網(wǎng)用戶可以隨時、隨地、隨身獲取互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，而對于服務(wù)提供者而言，移動互聯(lián)網(wǎng)與之前的互聯(lián)網(wǎng)最大的區(qū)別是可以獲取到用戶的準確地理位置，進而能夠向用戶提供各種更具針對性的基于位置的服務(wù)（LBS）。云計算簡單地說，就是通過遠端網(wǎng)絡(luò)（云）提供快速創(chuàng)新、彈性資源和規(guī)模經(jīng)濟的計算服務(wù)，其服務(wù)可分為以下幾個層次，即基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IaaS）、平臺服務(wù)（PaaS）和軟件服務(wù)（SaaS）[20]。

在線制作農(nóng)用天氣預(yù)報并通過移動互聯(lián)網(wǎng)向用戶直接交付，是一種LBS應(yīng)用軟件服務(wù)，適用SaaS范疇。寧夏農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)系統(tǒng)申請自治區(qū)政府建設(shè)的寧夏電子政務(wù)云平臺建設(shè)（采用阿里云技術(shù)建設(shè)），其中IaaS與PaaS部分由政務(wù)云平臺提供，SaaS部分及其屬于客戶端的手機APP、PC機應(yīng)用網(wǎng)頁等軟件自行研發(fā)，其系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

1.2 業(yè)務(wù)流程

作為一個農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺，其用戶可分為三類：第一類是公眾用戶（如涉農(nóng)部門、種植大戶及其他農(nóng)戶），即通過手機客戶端軟件（APP）從云平臺獲取農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)的用戶；第二類是專業(yè)用戶（如其他部門的相關(guān)應(yīng)用軟件、網(wǎng)站等新媒體），即通過云平臺提供的接口，直接獲取農(nóng)用天氣預(yù)報結(jié)果數(shù)據(jù)的用戶；第三類是專家用戶（如農(nóng)業(yè)氣象專家、農(nóng)牧業(yè)專家等），即提供農(nóng)用天氣預(yù)報指標成果，利用云平臺提供的通用算法、云+端服務(wù)能力提供服務(wù)的用戶。

農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺的技術(shù)業(yè)務(wù)流程包括，（1）研發(fā)智能網(wǎng)格天氣預(yù)報、實況數(shù)據(jù)自動入庫軟件，實時更新天氣數(shù)據(jù)；（2）收集現(xiàn)有《農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)工作方案》即各種農(nóng)作物、設(shè)施農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟作物、牧草農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)細則、農(nóng)業(yè)氣象周年服務(wù)方案，研究農(nóng)事活動規(guī)律，將各類氣象指標抽象形成盡可能簡潔的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立“農(nóng)用天氣預(yù)報指標庫”；（3）基于智能網(wǎng)格天氣預(yù)報、天氣實況及其他統(tǒng)計資料，研究農(nóng)用天氣預(yù)報反演算法；（4）研發(fā)農(nóng)業(yè)氣象指標與模型庫管理程序，供農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)專家錄入或調(diào)整指標或模型；（5）研發(fā)相應(yīng)的云計算軟件及公共數(shù)據(jù)接口，通過互聯(lián)網(wǎng)對外公布“農(nóng)用天氣預(yù)報數(shù)據(jù)接口（API）”；（6）研發(fā)“農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)智能手機客戶端軟件（APP）”，用戶通過手機APP調(diào)閱自己所關(guān)注的農(nóng)作物，APP通過氣象服務(wù)云Web API接口向農(nóng)用天氣預(yù)報制作程序發(fā)出請求，程序先基于用戶關(guān)注的農(nóng)作物向農(nóng)業(yè)氣象指標模型數(shù)據(jù)庫查詢指標或模型，再基于用戶地理位置信息向智能網(wǎng)格天氣預(yù)報和（或）實況數(shù)據(jù)庫查詢本地氣象資料，然后依據(jù)相應(yīng)的算法計算制作出農(nóng)用天氣預(yù)報產(chǎn)品，最后再通過Web API接口分發(fā)給用戶（圖2）。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

移動APP開發(fā)的特點是用戶界面開發(fā)類似電腦桌面軟件，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)完全來自云端服務(wù)器，因此，平臺引入微軟的Web API（網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序接口）軟件編程技術(shù)開發(fā)API接口與云計算產(chǎn)品制作軟件，并以Json（一種輕量級數(shù)據(jù)交換國際標準）格式向APP提供云數(shù)據(jù)服務(wù)，同時采用Json格式也能方便地向其他應(yīng)用終端或系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)云共享服務(wù)。

圖1 寧夏農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺框架

圖2 農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺業(yè)務(wù)流程

將農(nóng)用天氣預(yù)報產(chǎn)品制作過程搬到云上實時完成，面臨的最大挑戰(zhàn)是用戶響應(yīng)速度。即用戶從發(fā)出請求到獲得預(yù)報結(jié)果的時間不能過長，以免影響用戶體驗。通過整體分析與實際編程測試，發(fā)現(xiàn)影響整體響應(yīng)速度的關(guān)鍵點有兩處，一是智能網(wǎng)格天氣數(shù)據(jù)查詢，二是依據(jù)指標或模型運算出產(chǎn)品的過程。

氣象部門分發(fā)的智能網(wǎng)格預(yù)報、實況業(yè)務(wù)產(chǎn)品是一種壓縮二進制編碼格式GRIB2文件，從一個龐大的GRIB2文件中檢索讀取一個點的全要素數(shù)據(jù)所需時間接近秒級，無法滿足產(chǎn)品實時制作的要求。為提高實時服務(wù)時并發(fā)訪問的響應(yīng)速度，選用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫，利用元數(shù)據(jù)表+三維數(shù)組建立時空格點氣象數(shù)據(jù)存儲方案。PostgreSQL是開源的對象?關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過支持并行性，可伸縮性，冗余/地理冗余和高效的容錯機制、大數(shù)據(jù)集、文本數(shù)據(jù)的靈活索引等，具有高可用性、高效率和更好的海量數(shù)據(jù)處理能力。同時，PostgreSQL具有GIS擴展PostGIS，可以實現(xiàn)空間對象、空間索引、空間操作函數(shù)和空間操作符等空間信息服務(wù)功能。因而，非常適合具有海量與時空屬性的格點化氣象數(shù)據(jù)的存儲與快捷訪問，實測檢索速度可提高到毫秒級。

為提高運算環(huán)節(jié)速度，在將《農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)工作方案》文稿翻譯入農(nóng)氣指標庫時，應(yīng)盡可能應(yīng)用一些簡潔的符號表示各參數(shù)之間的邏輯關(guān)系，為之后能編寫出盡可能簡潔、高效的軟件提供便利。與指標類農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)方案一般只有一張表不同的是，模式類農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)方案一般會有多張表，如參照國標GB/T 36743?2018《森林火險氣象等級》制定的牧草火險等級預(yù)報模式就多達5張表。將這些并不復雜的數(shù)據(jù)表存放在SQL Server數(shù)據(jù)庫中進行聯(lián)合查詢并不高效，為此將這5張表都保存在一個XML[16]（可擴展標記語言）文件中，使運算速度得到了提升。

載有農(nóng)用天氣預(yù)報的農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)APP，選擇MUI[22]網(wǎng)站前端框架技術(shù)開發(fā)，它是一種國內(nèi)優(yōu)秀的Hybrid App（混合模式移動應(yīng)用）開發(fā)技術(shù)，可實現(xiàn)一套代碼覆蓋Android（安卓）、iOS（蘋果），以及微網(wǎng)站、小程序等多平臺應(yīng)用。網(wǎng)站開發(fā)人員沿用已掌握的Web編程技術(shù)就可開發(fā)APP，自建APP研發(fā)團隊更具備依據(jù)農(nóng)戶反饋不斷迭代升級APP軟件的能力。

2 農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺實現(xiàn)

2.1 功能研發(fā)

農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺主要分為“資料加工軟件”、“產(chǎn)品云制作軟件”、“農(nóng)氣服務(wù)APP”三大塊（圖3）。

在氣象業(yè)務(wù)網(wǎng)內(nèi)設(shè)立資料加工服務(wù)器，研發(fā)定時運行的網(wǎng)格資料入庫軟件，分解GRIB2格式數(shù)據(jù)上載到位于云服務(wù)器的PostgreSQL數(shù)據(jù)庫；研發(fā)積溫、極值、均值、降水或無降水日數(shù)等統(tǒng)計數(shù)據(jù)上載云數(shù)據(jù)庫軟件，為提高產(chǎn)品云制作效率提供必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。資料加工軟件以C#編程語言的控制臺模式開發(fā)，各項功能編寫?yīng)毩④浖訵indows計劃任務(wù)定時啟動運行。

圖3 農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺功能模塊

在云服務(wù)器提供的Windows Server 2019系統(tǒng)平臺上自行建立PostgreSQL及SQL Server數(shù)據(jù)庫，通過IIS 10（互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)器）建立云服務(wù)網(wǎng)站，研發(fā)“農(nóng)氣指標庫管理軟件”網(wǎng)頁，通過網(wǎng)頁建立指標庫并向農(nóng)氣專家提供指標調(diào)整渠道。應(yīng)用C#編程語言研發(fā)“資料獲取”、“指標比較”兩個公共類（子程序），以及各種農(nóng)作物農(nóng)用天氣預(yù)報制作類，并研發(fā)“Web API控制器”軟件，對外以API接口方式提供網(wǎng)址導航，以獲取不同作物的農(nóng)用天氣預(yù)報。

研發(fā)的APP軟件從用戶手機GPS模塊讀取經(jīng)緯度信息，以及用戶點擊選擇的農(nóng)作物信息，通過云API接口提供給產(chǎn)品制作軟件，制作軟件依據(jù)用戶所在位置的天氣數(shù)據(jù)，以及所選農(nóng)作物的指標或模型計算出農(nóng)用天氣預(yù)報產(chǎn)品，回傳給用戶手機APP向用戶展示。

2.2 實現(xiàn)技術(shù)

依據(jù)中國氣象局農(nóng)用天氣預(yù)報業(yè)務(wù)服務(wù)暫行規(guī)定，農(nóng)用天氣預(yù)報主要開展農(nóng)作物重要發(fā)育期、關(guān)鍵期農(nóng)事活動的氣象適宜性等級預(yù)報，預(yù)報結(jié)果劃分為Ⅰ級（氣象條件適宜）、Ⅱ級（氣象條件較適宜）、Ⅲ級（氣象條件不適宜）指導農(nóng)戶開展該農(nóng)事活動。以釀酒葡萄農(nóng)事活動氣象適宜性等級預(yù)報為例，展示農(nóng)用天氣預(yù)報云計算軟件開發(fā)的細節(jié)。

首先，將《釀酒葡萄農(nóng)用天氣預(yù)報業(yè)務(wù)服務(wù)工作細則》中的主要指標文字描述（表1中的“服務(wù)細則預(yù)報指標”項），翻譯成如表2“指標庫數(shù)據(jù)表”項簡潔、精巧的符號算法。將眾多作物指標加上預(yù)報時段匯集在一個數(shù)據(jù)表保存在云數(shù)據(jù)庫中，就形成了農(nóng)業(yè)氣象指標庫，簡潔、精巧的指標庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，將會極大地提高云計算速度。

抽取表2中邏輯判斷部分編寫一個公共類（子程序）即可為所有作物專有處理類調(diào)用。如圖4所示，Web API接收到用戶手機發(fā)來的包括經(jīng)緯度+作物種類（釀酒葡萄）信息的Url（網(wǎng)址）訪問請求后，首先提取用戶地理位置及所關(guān)注作物信息，判斷該種作物是否處在服務(wù)時段，不在服務(wù)時段時向用戶發(fā)送相關(guān)提示（如小麥“冬歇期”無農(nóng)事活動不提供預(yù)報服務(wù)）。若處在服務(wù)時段，則基于用戶地理位置信息從“氣象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”提取天氣預(yù)報、實況資料、積溫等氣象信息；根據(jù)用戶所關(guān)注作物農(nóng)事活動，從“農(nóng)氣指標數(shù)據(jù)庫”提取該農(nóng)事活動的氣象指標數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)準備工作完成后，即對氣象數(shù)據(jù)與相應(yīng)指標數(shù)據(jù)進行比較判斷。若滿足“適宜”條件，向用戶反饋指數(shù)1及提示語“適宜開展農(nóng)事活動”；不滿足“適宜”條件時，繼續(xù)判斷是否滿足“不適宜”條件，若滿足“不適宜”條件，向用戶反饋指數(shù)3及提示語“不適宜開展農(nóng)事活動”；若“不適宜”和“適宜”條件都不滿足，則向用戶反饋指數(shù)2及提示語“較適宜開展農(nóng)事活動”。將指數(shù)、提示語及其他輔助信息組合成一個Json數(shù)據(jù)字符串傳發(fā)送給用戶，調(diào)閱該服務(wù)的手機APP獲得該數(shù)據(jù)后以圖文形式向用戶展示農(nóng)用天氣預(yù)報結(jié)果。以模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)計算農(nóng)用天氣預(yù)報，除在判斷部分更加復雜外，其程序流程與基于指標數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的農(nóng)用天氣預(yù)報制作流程大致相同。

表1 釀酒葡萄農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)細則

在所有作物云計算軟件研發(fā)完成后，即可對外公布各種作物的Web API接口Url，供APP及其他應(yīng)用軟件調(diào)用。圖5是手機APP頁面選擇“釀酒葡萄”調(diào)用相應(yīng)接口，獲得數(shù)據(jù)并展示“釀酒葡萄農(nóng)事活動預(yù)報”與農(nóng)氣服務(wù)周年服務(wù)方案結(jié)合頁面的實例。

3 農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺應(yīng)用

3.1 軟硬件條件

寧夏農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺申請寧夏回族自治區(qū)政府建設(shè)的“電子政府云”服務(wù)器建設(shè)，讀者也可以租用阿里、亞馬遜等商業(yè)云服務(wù)器。服務(wù)器配置為Intel Xeon（英特至強）2.4GHz雙核CPU、32GB內(nèi)存、400GB硬盤，獨享20M互聯(lián)網(wǎng)帶寬；服務(wù)器操作系統(tǒng)為云平臺提供的Windows Server 2019加Internet Information Services 10，數(shù)據(jù)庫為自行建設(shè)的MS SQL Server 2014加PostgreSQL 4.24。云服務(wù)平臺軟件采用C#語言，基于ASP.NET框架下的 Web API應(yīng)用軟件編程接口開發(fā)模式研發(fā)，API接口輸出數(shù)據(jù)格式為Json。智能手機APP軟件，基于可跨Android與iOS平臺的MUI前端框架APP編程技術(shù)研發(fā)。

表2 釀酒葡萄農(nóng)用天氣預(yù)報指標庫數(shù)據(jù)表

注：1. &、|、（）、＞、｝、＜、｛分別代表與、或、數(shù)值區(qū)間、大于、大于等于、小于、小于等于；Ｘ代表無此項。

2. 天氣字段中的數(shù)值代表天氣符號代碼，如0代表晴、2代表陰、3代表小雨等；風速、氣溫均為實際值。

Note: 1. &, |, (), >, }, <, { represents and, or, a numerical interval, more than, greater than or equal to, less than, less than or equal to, respectively. X represents none.

2. The number in the weather field represents the weather symbol code, such as 0 represents fine, 2 represents cloudy, 3 represents light rain, etc. Wind and temperature are in actual values.

圖4 農(nóng)用天氣預(yù)報指標算法云計算程序框圖

圖5 手機APP農(nóng)用天氣預(yù)報頁面實例

3.2 注意事項

以云計算方式在線制作氣象服務(wù)產(chǎn)品所采用的編程技術(shù)，都要圍繞著提高計算效率這一核心目的選擇，因為縮短產(chǎn)品反饋時間是提升用戶體驗的關(guān)鍵。為此，將云計算軟件集成在Web API接口軟件中開發(fā)，將能極大提高計算效率；其次，將更新頻率一天以上的氣象統(tǒng)計資料在后臺提前準備好，也可為提高計算效率做出貢獻。

農(nóng)用天氣預(yù)報產(chǎn)品有一定的適用范圍，寧夏農(nóng)用天氣預(yù)報云服務(wù)平臺制作的產(chǎn)品，自然只在寧夏范圍內(nèi)適用，寧夏的釀酒葡萄服務(wù)產(chǎn)品只在賀蘭山東麓葡萄產(chǎn)區(qū)適用，小麥、蔬菜等還分南北不同的茬口。因此，在農(nóng)用天氣預(yù)報制作軟件中還應(yīng)引進不同的地理參數(shù)，對提供給不同區(qū)域用戶的服務(wù)產(chǎn)品加以區(qū)分。

3.3 服務(wù)效果

農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)作為一項氣象專業(yè)服務(wù)，以天氣預(yù)報、農(nóng)業(yè)氣象指標判斷、模型數(shù)據(jù)判別為基礎(chǔ)，多基于Windows或B/S結(jié)構(gòu)實現(xiàn)農(nóng)用天氣預(yù)報的自動化和智能化[13?15]，服務(wù)對象以黨政決策層和農(nóng)業(yè)部門為主，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有很強的指導性。但對農(nóng)業(yè)企業(yè)、種植大戶和農(nóng)民等個體用戶來說，服務(wù)的針對性、及時性較弱。本研究研發(fā)的平臺通過移動互聯(lián)網(wǎng)與云計算技術(shù)相結(jié)合，基于用戶地理位置與需求（即通過提取用戶地理位置及所關(guān)注作物信息），在線制作服務(wù)產(chǎn)品并實時分發(fā)反饋給用戶，做到“有需才有應(yīng)”。該平臺解決了農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)產(chǎn)品海量生產(chǎn)難以分發(fā)的痛點，可使計算資源合理化布局、集約管理、按需分配、充分利用，很大程度上節(jié)約了人力成本和計算資源，使農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)業(yè)務(wù)的布局變得更加高效和專業(yè)，是一種氣象服務(wù)產(chǎn)品制作方式的創(chuàng)新。

目前，寧夏氣象部門已應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，在寧夏電子政務(wù)云上布設(shè)了寧夏氣象科技興農(nóng)網(wǎng)（xnw.nx121.net），以Web API方式對外提供釀酒葡萄、水稻、小麥、玉米、大棚番茄、黃芪、畜草等以及森林草原火險等農(nóng)用天氣預(yù)報云計算數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)。通過網(wǎng)站提供特定點與格點化農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)，并自行研發(fā)了農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)APP“致富寶”，向農(nóng)業(yè)種植大戶提供基于地理位置及所關(guān)注作物的農(nóng)用天氣預(yù)報調(diào)閱服務(wù)，服務(wù)惠及寧夏全區(qū)農(nóng)村兩千多家種養(yǎng)殖大戶及一百多家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，取得了良好的效益。此項技術(shù)有望推廣到更多的公共氣象服務(wù)領(lǐng)域，提升氣象服務(wù)的精確性與有效性。

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Development of Farming Weather Forecast Service Platform Based on Mobile Cloud Computing Technology—A Case Study on Forecasting of Wine-Grape Farming Activities

GAO Guo-hong1, 2, LIU Yao1, 2, MA Li-wen1, 2, GOU Xiao-hui1, 2, LIU Jian-hong1, 2

(1.Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions, CMA, Yinchuan 750002, China; 2.Ningxia Key Lab of Meteorological Disaster Prevention and Reduction, Yinchuan 750002)

The FTP file transfer method based on traditional TCP/IP protocol and the service mode with one-time production and unified distribution of service products no longer meet the pertinence, diversity, high efficiency requirements of the existing services. In order to reduce redundant farming weather forecast service products, improve the operational efficiency and services pertinence, by adopting internet and cloud computing technology, authors took wine grapes in Ningxia hui autonomous region as an example and developed Ningxia farming weather forecast cloud services platform based on user location and farming activities. Online real time production and distribution of service products were realized in this research. This platform was mainly composed of three parts: data processing software, farming product cloud producing software and agriculture meteorological service APP. The workflow of this platform was as follows: basic data and necessary intermediate data in the Meteorological Service Network were uploaded to the cloud server database, then subroutines such as data acquisition, index comparison and forecast making were used, and finally related farming weather forecast were obtained through the API interface of the established cloud service website. In addition, farming weather forecast products with strong professionalism, time-validity and pertinence based on the user's geographical location were acquired through the developed APP. This platform can greatly improve the objectification, automation level and service product quality of farming weather forecast in Ningxia, as well as can provide references for specialization and fine development in farming weather forecast technology in China.

Farming weather forecast; Cloud computing; Geographical location; Ningxia

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.01.006

高國弘,劉垚,馬力文,等.基于移動云計算技術(shù)的農(nóng)用天氣預(yù)報服務(wù)平臺研發(fā):以寧夏釀酒葡萄農(nóng)事活動預(yù)報為例[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2022,43(1):61-71

收稿日期：2021?04?29

寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目（2018BEG03068）

通訊作者：劉垚，高級工程師，從事應(yīng)用氣象服務(wù)，E-mail: liuyao314@163.com

高國弘，E-mail: wybggh@163.com