呂雪芹，何艷麗，黃宏智，敖振浪

（廣東省氣象探測(cè)數(shù)據(jù)中心，廣東 廣州 510080）

0 引 言

我國改革開放以來，不斷適應(yīng)科技發(fā)展潮流，物品編碼事業(yè)揚(yáng)帆起航，現(xiàn)在物品編碼技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。我國綜合氣象觀測(cè)網(wǎng)在用氣象裝備種類多樣，分布區(qū)域廣泛，各類產(chǎn)品品目達(dá)500 余項(xiàng)，涉及高空、地面、遙感、通信和通用設(shè)備等方面，如新一代天氣雷達(dá)備件3 000 余種，自動(dòng)氣象觀測(cè)站備件100 余種，但缺乏統(tǒng)一的編碼規(guī)則，無法對(duì)入網(wǎng)裝備進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)。中國氣象局發(fā)布的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣象觀測(cè)裝備編碼規(guī)則》（QX/T 347-2016），主要從目前已有業(yè)務(wù)使用需求的氣象設(shè)備出發(fā)，主要涵蓋大中小三類，基本上只包含目前在用的氣象設(shè)備，還沒有覆蓋到設(shè)備生產(chǎn)中的各種零部件的細(xì)類，也沒有包含科技發(fā)展推成出新的儀器設(shè)備。實(shí)際上在維修維護(hù)過程中用到各種各樣的零部件需要入庫管理和出庫管理，這些器材沒有對(duì)應(yīng)編碼，沒辦法進(jìn)入信息化管理，需要進(jìn)一步拓展編碼加以管理。還有一種比較特殊的情況，在省級(jí)的氣象器材管理單位，可能同一個(gè)單位同一個(gè)庫房管理系統(tǒng)同時(shí)管理業(yè)務(wù)器材和企業(yè)生產(chǎn)器材，管理關(guān)系上要求能夠嚴(yán)格區(qū)分業(yè)務(wù)器材和企業(yè)生產(chǎn)器材，不能混淆。也就是說同一班管理人員，同一套管理系統(tǒng)，同一個(gè)庫存環(huán)境，管理著不同性質(zhì)的器材分類，這就要求在基礎(chǔ)碼分類基礎(chǔ)上擴(kuò)展編碼必須在忠于原來編碼規(guī)則的基礎(chǔ)上有足夠的擴(kuò)展特點(diǎn)和屬性。就是說能夠通過擴(kuò)展分類編碼能自動(dòng)識(shí)別是企業(yè)生產(chǎn)器材還是業(yè)務(wù)使用的器材，這就需要擴(kuò)展編碼設(shè)計(jì)在方法上有所突破。對(duì)于氣象器材的編碼已經(jīng)有較多的文章介紹，例如馬蕾等提出一種基于RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，手持設(shè)備和Web 開發(fā)相結(jié)合的氣象裝備全壽命跟蹤系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)氣象裝備管理一體化和業(yè)務(wù)統(tǒng)一化，為每個(gè)氣象裝備能夠唯一標(biāo)識(shí)，從而為氣象裝備壽命追蹤及預(yù)測(cè)提供參考數(shù)據(jù)；杜建蘋等結(jié)合氣象業(yè)務(wù)特點(diǎn)采用含義編碼、并置碼、層次碼順序遞增碼等編碼方法，區(qū)分了固定碼和動(dòng)態(tài)碼，完善規(guī)范氣象裝備編碼規(guī)則；劉偉等利用氣象裝備基礎(chǔ)編碼建立氣象裝備保障智能信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全省各類氣象裝備全壽命跟蹤，提高氣象技術(shù)裝備配置、調(diào)撥供應(yīng)等技術(shù)保障體系的運(yùn)轉(zhuǎn)效率；方海濤等對(duì)綜合觀測(cè)網(wǎng)內(nèi)的主要裝備進(jìn)行類別梳理和劃分，對(duì)氣象裝備的命名進(jìn)行專用術(shù)語定義，確定裝備分類原則和方法，有助于規(guī)范氣象觀測(cè)裝備命名和自動(dòng)化編碼，為氣象裝備的信息化管理提供基礎(chǔ)，方便規(guī)范氣象裝備的使用、流轉(zhuǎn)、定位追蹤、數(shù)量統(tǒng)計(jì)與倉儲(chǔ)。以上這些編碼技術(shù)研究和應(yīng)用都是從不同層面，不同的個(gè)性化需求出發(fā)，基本上基于中國氣象局發(fā)布的氣象裝備分類基礎(chǔ)編碼設(shè)計(jì)器材管理系統(tǒng)并應(yīng)用，擴(kuò)展編碼研究內(nèi)容較少，需要不斷擴(kuò)展豐富和完善。

正因?yàn)楸締挝还芾淼臍庀笃鞑拇嬖诙鄻有院蛷?fù)雜性，很多原材料和零部件沒有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)編碼，因此需要自行設(shè)計(jì)擴(kuò)展編碼。如何設(shè)計(jì)擴(kuò)展編碼分類，解決實(shí)際工作中混雜的氣象器材管理難題是本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

1 基礎(chǔ)編碼規(guī)則

目前氣象業(yè)務(wù)的氣象器材編碼主要遵循氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氣象觀測(cè)裝備編碼規(guī)則》（QX/T 347-2016）。作為基礎(chǔ)編碼，具體的裝備類編碼結(jié)構(gòu)如表1所示，分為門類、大類、中類、小類、細(xì)類共5 類，結(jié)構(gòu)由裝備類別碼、廠商碼、生產(chǎn)序列碼和校驗(yàn)碼五部分組成，代碼總長度為34 個(gè)字符。如表1所示。

表1 氣象觀測(cè)裝備基礎(chǔ)編碼結(jié)構(gòu)

表1的編碼結(jié)構(gòu)表明，編碼對(duì)象主要針對(duì)三大門類器材：G：觀測(cè)儀器；Z：組件；H：耗材。

對(duì)于每一個(gè)門類向下不斷細(xì)化，又分為大、中、小、細(xì)4 類，例如，對(duì)于G 門類，細(xì)化為大類的時(shí)候，有地基觀測(cè)儀器、空間觀測(cè)儀器、天基觀測(cè)儀器，中類又在大類的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化為地面觀測(cè)儀器、地基遙感探測(cè)儀器、大氣成分觀測(cè)儀器、海洋觀測(cè)儀器，如此類推進(jìn)行一層一層的向下細(xì)化編碼，直到細(xì)類編碼為止，其中，細(xì)類按照名稱和型號(hào)從0000 至9999 進(jìn)行順序編碼。

為了應(yīng)對(duì)不斷增加的新儀器設(shè)備擴(kuò)展使用，中國氣象局基礎(chǔ)分類編碼在每個(gè)類中都預(yù)留了“保留項(xiàng)”和“其他項(xiàng)”，這種保留項(xiàng)和其他項(xiàng)都是由中國氣象局（國家級(jí)）主管機(jī)構(gòu)統(tǒng)一擴(kuò)展編碼的，如表2所示，小類編碼中保留項(xiàng)04-98 和其他項(xiàng)99，只能由國家級(jí)擴(kuò)展使用，其他單位和企業(yè)不允許擅自直接使用這個(gè)保留項(xiàng)和其他項(xiàng)進(jìn)行擴(kuò)展編碼，獲得審批并備案除外。

表2 觀測(cè)儀器（門類G）空基觀測(cè)儀器（大類2）氣球探空（中類1）小類編碼

2 省級(jí)氣象器材編碼設(shè)計(jì)

一般情況下，氣象器材的管理工作分為兩大部分，中央投資建設(shè)的氣象裝備器材由國家級(jí)管理，納入國家級(jí)器材管理系統(tǒng)；各省地方投資建設(shè)的裝備器材由省級(jí)管理。按照中國氣象局總體要求，投入業(yè)務(wù)使用的中央投資的氣象探測(cè)裝備以及消耗器材和備品備件必須通過編碼管理系統(tǒng)生成物品編碼信息實(shí)時(shí)上傳到中國氣象局的管理系統(tǒng)中。省級(jí)地方財(cái)政投入的裝備器材和下屬企業(yè)生產(chǎn)所需的器材和設(shè)備，由各省氣象局統(tǒng)一管理。實(shí)際應(yīng)用中，國家級(jí)管理的器材分類和數(shù)量有限，各省的氣象器材種類更多，五花八門，完全按照國家級(jí)現(xiàn)有的編碼是不夠用的，無法完成省級(jí)的基于物聯(lián)網(wǎng)的氣象器材編碼動(dòng)態(tài)管理。

局限于人手和基礎(chǔ)條件，省級(jí)器材管理單位和各臺(tái)站往往使用同一套管理系統(tǒng)和倉儲(chǔ)環(huán)境。在器材物品錄入和使用時(shí)，必須能夠嚴(yán)格區(qū)分清楚哪些物品歸屬于中央管理，哪些物品歸屬于省級(jí)地方管理，即要求同一套編碼規(guī)則下的物品錄入或者查詢時(shí)必須能夠自動(dòng)識(shí)別出哪些是國家級(jí)管理的，哪些是省級(jí)管理的，哪些是企業(yè)生產(chǎn)所需的。

如何在遵循國家級(jí)器材編碼規(guī)則基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)省級(jí)器材編碼和靈活管理，做到總體編碼規(guī)則不變，實(shí)現(xiàn)省級(jí)和臺(tái)站用戶使用同一套管理系統(tǒng)就能夠靈活錄入及追蹤器材，既能夠自動(dòng)區(qū)分國家級(jí)器材，又能夠自動(dòng)區(qū)分省級(jí)器材和企業(yè)或者自有特定器材，這就需要巧妙的編碼擴(kuò)展設(shè)計(jì)，下面詳細(xì)介紹。

2.1 氣象裝備編碼擴(kuò)展設(shè)計(jì)策略

要在基礎(chǔ)編碼規(guī)范基礎(chǔ)上合理進(jìn)行編碼擴(kuò)展，需要考慮三個(gè)方面問題，一是不沖突原則，基礎(chǔ)編碼始終作為上位編碼，不管基礎(chǔ)編碼如何變化和按順序增補(bǔ)，各省級(jí)單位的擴(kuò)展編碼都不應(yīng)該受到影響，反之亦然。二是兼容原則，各省級(jí)單位的擴(kuò)展編碼不管怎么增補(bǔ)或變化同樣不能影響基礎(chǔ)編碼，同時(shí)兩者的組合碼必須向上兼容并且遵循基礎(chǔ)編碼規(guī)則。三是擴(kuò)展編碼和基礎(chǔ)編碼組合生成的二維碼能夠明確分辨出屬于基礎(chǔ)編碼還是各省級(jí)單位個(gè)性化的擴(kuò)展編碼，組合的二維碼能夠清晰地識(shí)別出哪些物品是國家級(jí)的器材，哪些物品是省級(jí)的器材或者企業(yè)的器材。基于上述三方面的考慮，編碼擴(kuò)展的策略只能在基礎(chǔ)編碼細(xì)類區(qū)域后半部進(jìn)行擴(kuò)展。

例如，國家級(jí)基礎(chǔ)編碼設(shè)計(jì)中的大、中、小類由中國氣象局嚴(yán)格定義，不允許其他用戶擴(kuò)展使用。細(xì)類的序號(hào)為4 個(gè)字符，目前只用了2 位數(shù)，即00-99。其中保留項(xiàng)（序號(hào)為xx-98）和其他項(xiàng)（序號(hào)為99）。100-9999 還沒有使用。因此，本設(shè)計(jì)出于保險(xiǎn)起見，在細(xì)類序號(hào)1000 后面擴(kuò)展，避免將來可能的沖突。

2.2 編碼擴(kuò)展設(shè)計(jì)

重點(diǎn)針對(duì)省內(nèi)部分未納入中國氣象局統(tǒng)一編碼規(guī)范的設(shè)備，遵循基本規(guī)范進(jìn)行編碼的再擴(kuò)展再細(xì)化。擴(kuò)展方法充分考慮兼容現(xiàn)有國家級(jí)編碼標(biāo)準(zhǔn)，方便應(yīng)對(duì)未來中國氣象局對(duì)編碼的增補(bǔ)，省級(jí)單位可自由增加省內(nèi)自身編碼。通過實(shí)踐，作者設(shè)計(jì)一個(gè)可行的巧妙方法。

中國氣象局基礎(chǔ)編碼里面的保留項(xiàng)和其他項(xiàng)中不允許用戶直接插入擴(kuò)展編碼，也就是說基礎(chǔ)編碼形成的條碼結(jié)構(gòu)和內(nèi)容不允許用戶直接改變，為了忠于基礎(chǔ)條碼結(jié)構(gòu)又需要進(jìn)一步擴(kuò)展，作者在整個(gè)條形碼末尾插入“擴(kuò)展代號(hào)”，即在原來基礎(chǔ)編碼34 個(gè)字符組成的條形碼基礎(chǔ)上，追加2 個(gè)字符作為“擴(kuò)展代號(hào)”，共36 個(gè)字符形成新的條形碼，這樣成功地解決了既保持了原來基礎(chǔ)編碼格式和前34 個(gè)字符內(nèi)容不變，又實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)編碼無感知擴(kuò)展，邏輯設(shè)計(jì)圖如圖1所示。實(shí)際使用中，通過最后2 個(gè)字符的“擴(kuò)展代號(hào)”來標(biāo)識(shí)基礎(chǔ)編碼代表什么。即標(biāo)識(shí)該條型碼歸屬于國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（國家級(jí)目錄）的使用擴(kuò)展代號(hào)00 表示；歸屬于國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（省級(jí)目錄）的使用擴(kuò)展代號(hào)01—03 表示；歸屬于省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（省級(jí)目錄）新增類別擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)的使用擴(kuò)展代號(hào)04 和07 表示。

圖1 編碼擴(kuò)展設(shè)計(jì)邏輯圖

有了上述擴(kuò)展方法，在實(shí)際應(yīng)用操作過程中，器材的錄入時(shí)就非常清晰區(qū)分歸屬哪一級(jí)的管理部門，對(duì)應(yīng)錄入哪一級(jí)器材目錄；檢索時(shí)能夠清楚區(qū)分哪些是國家級(jí)器材，哪些是省級(jí)器材，哪些是企業(yè)器材或者其他器材，具體方法和功能描述如表3所示。

表3 擴(kuò)展分類及擴(kuò)展編碼說明一覽表

從表3可以看出，氣象器材入庫和二維碼的生成分為三種情況：第一種情況是所有國家級(jí)的器材直接按照基礎(chǔ)編碼錄入和檢索，全部納入國家級(jí)管理，生成的二維碼與國家級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)二維碼相同。第二種情況是絕大多數(shù)歸屬于國家及管理，但是省級(jí)擴(kuò)展了一部分細(xì)類器材，分別歸屬于國家級(jí)和省級(jí)管理。第三種情況是省級(jí)擴(kuò)展的新門類即是元器件門類，該門類屬于省級(jí)所有，全部納入省級(jí)管理。

對(duì)于擴(kuò)展的門類，例如新增加的元器件門類定義如下：

門類碼：元器件，代碼：P

大類碼：1：電阻類，2：電容類，3：電路板

中類碼0：固定值

小類碼00：固定值細(xì)類碼，按照業(yè)務(wù)需要設(shè)置，自行定義一般根據(jù)氣象專業(yè)特性、裝備用途進(jìn)一步劃分。

在實(shí)際應(yīng)用中，按照本設(shè)計(jì)擴(kuò)展方法，生成的二維碼格式如下：

（1）裝備類別碼（第1—9 位）9 字符（門類碼1 字符，大類碼1字符，中類碼1字符，小類碼2 字符，細(xì)類碼4字符）；

（2）廠商碼（第10—17 位）8 字符；（注1）；

（3）序列碼（第18—31 位）14 字符（注2），其中：型號(hào)批次碼（第18—19 位）2 字符（固定：00），（第20—21 位）2 字符（固定：00），地域行政區(qū)劃碼（第22—27 位）6 字符（廣東省固定：440000），生產(chǎn)順序碼（第28—31位）4字符（注4）；

（4）校驗(yàn)碼（第32—34 位）3 字符（注5）；

（5）擴(kuò)展代號(hào)（第35—36 位）2 字符（注3）。

注1：廠商碼的獲取方法：（新設(shè)備）收貨單號(hào)：根據(jù)收貨單號(hào)從采購收貨表中取得采購單號(hào)，然后到采購明細(xì)表中獲取裝備類別碼相同的設(shè)備對(duì)應(yīng)的供應(yīng)商編碼。

注2：序列碼說明：通常情況下，序列碼是這樣構(gòu)成：型號(hào)批次碼2 字符；生產(chǎn)日期碼8 字符；生產(chǎn)順序碼4 字符。

注3：擴(kuò)展代號(hào)說明：當(dāng)設(shè)備不是擴(kuò)展設(shè)備，則擴(kuò)展代號(hào)=00。當(dāng)設(shè)備是擴(kuò)展設(shè)備的時(shí)候（門類或廠商等是擴(kuò)展的），擴(kuò)展代號(hào)=擴(kuò)展碼。

擴(kuò)展碼的組合計(jì)算方法如表4所示。

表4 擴(kuò)展碼組合方法

注4：生產(chǎn)順序碼的獲取方法：查詢【二維碼生成記錄表】，若相同裝備類別碼的記錄存在，那么取得最大的生產(chǎn)順序碼作為基準(zhǔn)，按本次打碼數(shù)量分別加算出新的生產(chǎn)順序碼。比如，生產(chǎn)順序碼是0008，本次打碼數(shù)量是5，那么5 個(gè)新二維碼中的生產(chǎn)順序碼將分別是0009，0010，0011，0012，0013。若沒有相同裝備類別碼的存在，那么插入一條記錄，本次生產(chǎn)順序碼從0 算起。

注5：校驗(yàn)碼的計(jì)算方法依據(jù)，參考中國氣象局《氣象觀測(cè)裝備分類與編碼方法（試行）的函》附錄B 部分。

2.3 擴(kuò)展編碼生成和檢索功能的實(shí)現(xiàn)

擴(kuò)展編碼生成和檢索功能在《廣東省氣象器材管理系統(tǒng)》中實(shí)現(xiàn)，按照中國氣象局基礎(chǔ)編碼規(guī)則和自行設(shè)計(jì)的擴(kuò)展編碼進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，基礎(chǔ)編碼包含“儀器”“組件”“耗材”三大門類。擴(kuò)展門類“元器件”根據(jù)省級(jí)和所屬企業(yè)個(gè)性化業(yè)務(wù)需求進(jìn)行定義，但遵循基本編碼規(guī)則。

廣東省氣象器材管理系統(tǒng)開發(fā)基于Web 界面，采用JavaScript 語言進(jìn)行編程。主功能模塊代碼如下：

窗體布局沿用習(xí)慣的設(shè)置方法，左邊是菜單欄，根據(jù)各項(xiàng)功能需求設(shè)置；右邊大部分區(qū)域是任務(wù)欄，完成每項(xiàng)功能的錄入和檢索查詢的所有選項(xiàng)及輸入項(xiàng)。除了必要信息輸入需要手工完成錄入，大多數(shù)能夠在預(yù)設(shè)的選項(xiàng)中直接選擇完成。界面友好美觀，操作便捷。主界面如圖2所示。

圖2 管理系統(tǒng)主界面

很方便在菜單上加入元器件門類（擴(kuò)展）以及大類，中類、小類和細(xì)類。在左側(cè)菜單選擇對(duì)應(yīng)的類別，在右上角點(diǎn)擊添加按鈕，輸入要添加的器件信息，系統(tǒng)自動(dòng)完成編碼的生成。國家級(jí)基礎(chǔ)編碼錄入后即鎖定無法編輯，省級(jí)擴(kuò)展編碼可修改編輯。在系統(tǒng)中預(yù)留了編碼對(duì)接接口，如果未來國家級(jí)編碼包含到省級(jí)自擴(kuò)展設(shè)備，則通過后端進(jìn)行兩種碼的關(guān)聯(lián)設(shè)置，兩種編碼同時(shí)適用，新設(shè)備再編碼時(shí)則遵循國家級(jí)編碼規(guī)則。擴(kuò)展編碼生成模塊如圖3所示。

圖3 擴(kuò)展編碼錄入模塊界面

錄入模塊確認(rèn)后，系統(tǒng)自動(dòng)把信息插入對(duì)應(yīng)歸屬級(jí)別的數(shù)據(jù)庫保存。流程圖如圖4所示。

圖4 錄入歸屬流程圖

當(dāng)對(duì)某個(gè)部件或者元器件查詢時(shí)，通過條碼掃碼槍或者人工直接輸入條碼，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)自動(dòng)識(shí)別它的歸屬地，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫查詢。查詢模塊如圖5所示。物品編碼技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，具有完整的技術(shù)規(guī)范。

圖5 查詢模塊

3 結(jié) 論

氣象器材管理的編碼有它的特殊性，很難照搬國家標(biāo)準(zhǔn)通用編碼。為了加速氣象器材管理標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，中國氣象局制定了氣象觀測(cè)裝備編碼規(guī)則，已經(jīng)在全國氣象部門推廣使用，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)管理全國的氣象器材，顯著提高管理效率和節(jié)約氣象裝備保障成本。然而，中國氣象局的基礎(chǔ)編碼定義的器材種類很有限，基本上是局限于當(dāng)前已有的氣象器材的大類，實(shí)時(shí)擴(kuò)展也不夠及時(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)和氣象業(yè)務(wù)飛速發(fā)展，越來越多新的氣象觀測(cè)設(shè)備投入使用，尤其是各省區(qū)細(xì)分的氣象器材不斷增加，已有的基礎(chǔ)編碼已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足器材管理工作的需求。本設(shè)計(jì)的編碼擴(kuò)展技術(shù)在不改變基礎(chǔ)編碼規(guī)則的條件下。通過生成的條碼在末位增加2 個(gè)字節(jié)作為擴(kuò)展號(hào)的方法，很好地解決了器材歸屬地的識(shí)別和準(zhǔn)確出入庫，非常方便擴(kuò)展企業(yè)生產(chǎn)常用的“元器件”門類及其他門類，真正實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)編碼無感知擴(kuò)展。該擴(kuò)展編碼技術(shù)在廣東省氣象器材管理系統(tǒng)中加以實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用，器材物流跟蹤、用戶器材申領(lǐng)、設(shè)備退修、臺(tái)站庫存管理、設(shè)備使用壽命追蹤等工作井井有條，多年以來運(yùn)行穩(wěn)定，使用方便，受到臺(tái)站廣泛好評(píng)。