农田便携式无线墒情综合监测仪和抗旱信息系统设计与实现农田便携式无线墒情综合监测仪和抗旱信息系统设计与实现.doc

农田便携式无线墒情综合监测仪和抗旱信息系统设计与实现 摘要：为提高农业生产的抗旱减灾信息化水平，减少农作物因干旱和灌水不及时所造成的经济损失，该文把BTZS-GPRS型便携式无线墒情综合监测仪用于墒情预报技术与信息技术结合起来，采用WebGIS、动态交互网页、网络数据库技术，设计并开发了安徽淮北地区墒情监控和抗旱信息系统，实现了墒旱情、雨水情、农工情信息的网络化存储、发布、查询及统计图表自动生成。系统界面直观，实用性和操作性强。 关键词：墒情；抗旱减灾；信息系统；设计，便携式无线墒情综合监测仪 引 言 中国许多地区的，干旱和缺水问题相当突出。针对干旱特点及早灾损失，国家防总在建立防汛网的同时，正着手考虑建立全国抗旱网，为防灾、减灾服务。在以往研究中，国内北方一些省份曾采用气象干旱和农业干旱的方法建立旱情信息系统，而采用水文干旱即通过监视农田墒情的变化来建立旱情信息系统，在国内刚刚起步。本文把墒情预报技术与信息技术相结合，利用Internet／Intranet、ASP、DHTML、COM／DCOM、WEBGIS、Java多种技术，采用B／S方式，以网络数据和数字化地图为基础，实现墒情监测预报的自动化和在线图形化查询，向各级抗旱指挥机构及时提供实时和预测信息，界面直观，信息量大，操作性强。 1 系统结构设计与功能 1．1设计原则 系统设计总体原则：系统适应各种可能的组网方式，如局域网、宽带接入、窄带直接接入、窄带间接接入等n]。系统具有较强的灵活性，包括对系统界面的更新。系统中的查询结果直观、简单。整个系统使用简单，界面美观、大方，具有人性化特点。模块划分简单明了，充分考虑用户已经习惯的划分分类。功能的纵向深度(菜单级别)不超过三级。 1．2系统结构 本系统采用基于Web的B／S体系结构，利用COM组件技术实现三层结构体系[3,45。并利用已有的墒情数据采集系统，基于Web方式构建；使用ASP+DHTML的Web开发技术，基于B／S的浏览方式，实现墒情数据导入与维护、墒情分析与预测、预测模型的开发、雨情信息查询与分析、旱情分析及旱情统计报表、气象信息查询与发布、权限控制等功能，表现方式灵活生动。结合webGIS的方式，实现数字地图的网上发布及旱情图示。系统运用TopMap World组件进行GIS网络开发，用地图的形式直观显示信息的查询和表示。系统架构为三层体系结构：数据层、业务层、表示层。用户可以简单的利用IE浏览器进行信息的查看和更新。 1．3模型设计及模块结构 1．3．1模型设计 系统包括平均土壤含水率计算、墒情指数预测、土壤含水率预测、灌水时间预测、灌水定额预测、降雨距平计算、降水频率计算等10种模型。 利用灌水时间预测模型，从数据库中获取土壤含水率，用实时墒情指数预测模型获得墒情指数预测值，用灌溉时间预测模型和灌溉定额预测模型根据预测值分别计算灌溉时间和灌水定额，以列表形式显示。考虑灌溉和农作物根系分布特点，其研究的目的层选定为失墒敏感层(O～0．2 m)和根系发育层(0--0．5m)。依据降雨径流预报理论，根系发育层(o～0。5 m)墒情指数计算模型可表示为(1)式。 在墒情指数预测模型中，如果预测时段为跨月份的，则要根据所跨月份的天数来进行运算，如：2002年4月28日预测今后，2天的墒情指数，时段跨了4月和5月，计算公式演变为(2)式 1．3。2模块结构 整个系统根据其大体功能划分为两个子系统[1-3]：数据管理子系统和WebGIS信息查询分析子系统。数据管理子系统包括6个主功能：数据导入、数据录入、数据查询、数据校核、墒情数据提交、数据维护及用户管理；数据导入作为系统的模型开发提供人工导人和自动导入两种，自动导人设计采用Sql和Windows任务安排；数据校核直接在模型开发中进行。该子系统有4个主功能模块：数据录入、数据维护、用户管理及墒情数据提交。WebGIS查询分析子系统包括9个主功能模块，其结构如图1所示。 1．4系统功能 登录本网站时将区分用户级别，系统的用户级别总分三级：系统管理员，系统操作员和访客。访客是不具备任何操作权限的系统访问者，对系统仅有浏览权限；系统操作员是指各行政市区中的系统数据录入上报人员，拥有录入上报本市区相关数据的权限；系统管理员是指对本系统拥有全权的人员，包括对系统基本信息的录入和修改，对需审批信息的审批等。 1)墒情监控与抗旱减灾网页。在防汛广域网发布基础信息、墒情信息等，为省厅领导及各地市县有关人员及时组织抗旱提供科学依据。 2)数据库管理。按用户管理分级分权限级别，在浏览器上可以实现有关基本数据的导入、录入、修改等工作。对土壤含水率等具有自动和校核导入功能。 3)WebGIS信息查询分析。包括基本信息、测站信息、行政区县乡镇经济数据、农作物种植分布信息、作物种植分布表格、墒情