基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理

■冀翼 田振川

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理

■冀翼 田振川

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

在2015年的兩會(huì)上，李克強(qiáng)總理提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，多次提到“互聯(lián)網(wǎng)”、“大數(shù)據(jù)”等關(guān)鍵詞，這意味著基于“互聯(lián)網(wǎng)”和“大數(shù)據(jù)”的信息化發(fā)展是被納入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃中的重要戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)信息化也是這一戰(zhàn)略的重要組成部分。為了彌補(bǔ)棉花生產(chǎn)信息化程度較弱的不足，將棉花生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)：種植、收購(gòu)、加工、銷售、數(shù)據(jù)追溯、價(jià)格補(bǔ)貼等工作都用信息化的手段來(lái)管理和解決，然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將每個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)匯集到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，形成棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理和管理平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)一方面為棉花生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)工作提供服務(wù)，另一方面也為政府管理部門提供宏觀決策數(shù)據(jù)、為棉紡企業(yè)精細(xì)配棉提供服務(wù)。

一、建立棉花生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

目標(biāo)建設(shè)一套棉花生產(chǎn)全程信息化管理體系平臺(tái)，針對(duì)棉花生產(chǎn)、收購(gòu)、加工、銷售、質(zhì)量追溯、電子商務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全程信息化管理和服務(wù)。具體需要開發(fā)農(nóng)田管理系統(tǒng)、棉花種植管理系統(tǒng)、籽棉收購(gòu)管理系統(tǒng)、皮棉加工管理系統(tǒng)、皮棉銷售管理系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)等子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)用互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接，最終形成一個(gè)棉花生產(chǎn)數(shù)據(jù)綜合管理平臺(tái)。

（一）農(nóng)田管理、棉花種植、采摘進(jìn)度等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，兵團(tuán)、師、團(tuán)各級(jí)管理部門能夠直觀、全面、及時(shí)地了解各地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況，為管理部門提供決策數(shù)據(jù)。采用WebGIS技術(shù)，建立地理信息系統(tǒng)網(wǎng)站，網(wǎng)站提供產(chǎn)棉區(qū)電子地圖，每個(gè)地圖包含多個(gè)圖層：農(nóng)田基本信息圖層、棉花采摘圖層、測(cè)土施肥圖層、灌溉圖層、棉花長(zhǎng)勢(shì)圖層，用戶可以在網(wǎng)頁(yè)上選擇不同圖層查看不同時(shí)期的地塊信息、當(dāng)前狀態(tài)以及預(yù)測(cè)后期走勢(shì)信息。

（二）籽棉收購(gòu)管理系統(tǒng)

建設(shè)一卡通籽棉收購(gòu)信息管理系統(tǒng)，交售籽棉的棉農(nóng)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)采集錄入，與智能IC卡綁定，棉農(nóng)在排隊(duì)、水分檢測(cè)、過(guò)毛重和皮重結(jié)算，最終的數(shù)據(jù)查詢都需要刷卡進(jìn)行；回潮率采用無(wú)線多點(diǎn)式籽棉水分測(cè)試儀檢測(cè)，檢驗(yàn)結(jié)果通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)二維碼密碼檢驗(yàn)；利用電子磅將籽棉重量信息自動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)、自動(dòng)結(jié)算、統(tǒng)計(jì)匯總；采用LED顯示屏實(shí)時(shí)顯示每車花的棉農(nóng)信息、檢驗(yàn)信息和重量信息；安裝高清攝像裝置，全程監(jiān)控每車棉花的交售過(guò)程；籽棉收購(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)。一卡通籽棉收購(gòu)信息管理系統(tǒng)使整個(gè)籽棉收購(gòu)過(guò)程方便、快捷、高效，降低了人工成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了籽棉收購(gòu)的效率，數(shù)據(jù)安全并保證收購(gòu)過(guò)程和結(jié)果的公平、公正。

（三）棉花加工生產(chǎn)線智能測(cè)控管理系統(tǒng)

棉花加工生產(chǎn)線智能測(cè)控系統(tǒng)中，通過(guò)棉垛溫濕度檢測(cè)儀、籽棉水分在線檢測(cè)裝置、皮棉在線檢測(cè)裝置、電流互感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、火花探測(cè)器等實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)線籽棉、皮棉水分和關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)棉花加工生產(chǎn)線關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)、設(shè)備故障報(bào)警、設(shè)備安全控制。這些設(shè)備的應(yīng)用，為棉花加工廠的棉花加工過(guò)程提供了安全的屏障，同時(shí)也為棉花加工廠節(jié)能減排提供了可靠的數(shù)據(jù)。

（四）產(chǎn)棉區(qū)農(nóng)民專業(yè)合作社管理系統(tǒng)

目前，在我國(guó)農(nóng)村建立了許多農(nóng)民專業(yè)合作社，產(chǎn)棉區(qū)的合作社成員包括軋花廠和棉農(nóng)。合作社管理系統(tǒng)將為軋花廠提供棉農(nóng)信息管理、棉田信息管理、籽棉收購(gòu)管理等服務(wù)；幫助軋花廠收購(gòu)更多、質(zhì)量更好的籽棉；為棉民提供種子、化肥等農(nóng)資信息服務(wù)和籽棉價(jià)格、軋花廠收購(gòu)政策等信息服務(wù)。

（五）產(chǎn)棉區(qū)綜合商務(wù)管理系統(tǒng)

產(chǎn)棉區(qū)綜合商務(wù)管理系統(tǒng)是針對(duì)產(chǎn)棉區(qū)設(shè)計(jì)的一套以商品推廣、交易為目的的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，是對(duì)籽棉收購(gòu)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和價(jià)值提升，服務(wù)對(duì)象是軋花廠、棉農(nóng)、商戶，采用會(huì)員制管理，幫助軋花廠會(huì)員更方便、更多地收購(gòu)籽棉，引導(dǎo)棉農(nóng)會(huì)員更加明白地交售棉花和購(gòu)買更加物美價(jià)廉的商品，促進(jìn)農(nóng)資商、普通商店或超市會(huì)員銷售更多的商品。

（六）棉花生產(chǎn)綜合信息管理系統(tǒng)

在新疆建設(shè)兵團(tuán)，棉花生產(chǎn)綜合信息管理系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將棉農(nóng)、連隊(duì)、軋花廠、團(tuán)部、師部、兵團(tuán)各級(jí)部門關(guān)聯(lián)起來(lái)。在地方，棉花生產(chǎn)綜合信息管理系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將棉農(nóng)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、縣市，省各級(jí)部門關(guān)聯(lián)起來(lái)，每個(gè)軋花廠收購(gòu)的籽棉數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)站，網(wǎng)站上有豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表，每級(jí)管理部門可以在權(quán)限范圍內(nèi)查詢、下載這些報(bào)表。除了對(duì)收購(gòu)信息的管理，各級(jí)管理部門還可以通過(guò)網(wǎng)站對(duì)棉農(nóng)進(jìn)行管理，有關(guān)部門可以對(duì)棉農(nóng)的身份信息、棉花種植信息、土地信息進(jìn)行管理，提高了農(nóng)業(yè)政府機(jī)關(guān)的管理效率。

二、“互聯(lián)網(wǎng)+”棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）總體架構(gòu)

棉花生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)處理平臺(tái)是多個(gè)子系統(tǒng)組成的信息管理系統(tǒng)，涉及到棉花生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)技術(shù)管理、棉農(nóng)生活的方方面面，應(yīng)用了信息化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地理信息系統(tǒng)等多種技術(shù)，包括棉花生產(chǎn)管理系統(tǒng)、籽棉收購(gòu)管理系統(tǒng)、棉花加工管理系統(tǒng)、綜合信息管理系統(tǒng)、棉產(chǎn)品信息服務(wù)網(wǎng)、綜合商貿(mào)系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 棉花生產(chǎn)全程信息化管理體系圖

這幾個(gè)子系統(tǒng)都不是孤立的系統(tǒng)，存在著相輔相成的關(guān)系，數(shù)據(jù)交互融合。若把系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、綜合數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)，可把整個(gè)系統(tǒng)分為基礎(chǔ)層、綜合管理層二層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)圖

基礎(chǔ)層子系統(tǒng)一般建立局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，由若干個(gè)客戶端組成，每個(gè)客戶端連接不同的數(shù)據(jù)采集設(shè)備來(lái)采集數(shù)據(jù)，主要功能為數(shù)據(jù)采集和基層信息管理，其使用者也是基層用戶，包括棉農(nóng)、連隊(duì)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、軋花廠等。綜合管理層所有子系統(tǒng)都建立動(dòng)態(tài)網(wǎng)站，搭建網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)，主要數(shù)據(jù)來(lái)源為基礎(chǔ)層子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，主要功能是對(duì)基礎(chǔ)層數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、匯總、加工，為兵團(tuán)、師、團(tuán)等各級(jí)管理者提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和決策依據(jù)，為廣大棉花生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者提供棉花生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息服務(wù)。

（二）硬件組成

系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)采集終端、局域網(wǎng)服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)站服務(wù)器、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)終端、信息發(fā)布顯示設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。系統(tǒng)通過(guò)這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸、信息發(fā)布等功能，這些硬件的組成如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)組成

所有的設(shè)備通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，組成一個(gè)棉花生產(chǎn)信息化管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

（三）軟件組成

系統(tǒng)軟件主要是綜合管理網(wǎng)站、應(yīng)用客戶端以及硬件驅(qū)動(dòng)管理程序，組成如圖5所示。

圖5 軟件組成

三、“互聯(lián)網(wǎng)+”棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理的現(xiàn)狀

與其他行業(yè)相比，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化程度相對(duì)比較落后，棉花行業(yè)信息化處在一個(gè)快速發(fā)展階段，許多軟件公司和單位已經(jīng)研發(fā)出棉花生產(chǎn)部分環(huán)節(jié)的信息管理系統(tǒng)。自2013年9月開始，鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所開發(fā)的一卡通籽棉收購(gòu)信息管理系統(tǒng)和新疆建設(shè)兵團(tuán)棉花團(tuán)場(chǎng)信息管理系統(tǒng)已經(jīng)在農(nóng)六師新湖總場(chǎng)連續(xù)應(yīng)用了三年，客戶對(duì)該系統(tǒng)的功能和性能都十分認(rèn)可。目前，市場(chǎng)上具有綜合管理功能的籽棉收購(gòu)管理軟件很少，大多數(shù)功能比較單一、系統(tǒng)集成性差，技術(shù)上主要是采用局域網(wǎng)和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和處理，主要功能局限于棉花加工廠內(nèi)部的籽棉收購(gòu)稱重和結(jié)算，一般沒(méi)有綜合的網(wǎng)站對(duì)各個(gè)棉花加工廠的收購(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所研發(fā)的一卡通籽棉收購(gòu)信息管理系統(tǒng)中除了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還包含自主研發(fā)的無(wú)線回潮測(cè)試儀、智能IC卡讀寫器、高清攝像裝置、LED屏、條形碼配套設(shè)備、移動(dòng)終端等，這些設(shè)備都采用了相關(guān)行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸采用有線和無(wú)線、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，利用功能強(qiáng)大的大型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理，開發(fā)的一卡通籽棉收購(gòu)信息管理系統(tǒng)把多個(gè)軟、硬集成為一個(gè)大型的、功能完備的信息處理平臺(tái)。除了鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，北京中棉工業(yè)成套設(shè)備有限公司開發(fā)出了棉花加工信息管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)了棉花加工檢驗(yàn)信息的管理。從2015月9月開始，所有棉花加工廠需要將籽棉收購(gòu)數(shù)據(jù)上傳到棉花加工檢驗(yàn)綜合數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，為籽棉收購(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)國(guó)家層面的信息管理奠定了基礎(chǔ)。

四、意義與前景

“互聯(lián)網(wǎng)+”棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)為棉花生產(chǎn)建立動(dòng)態(tài)的、可控的、統(tǒng)一的、全面集成和協(xié)作化的信息應(yīng)用環(huán)境，使得棉花行業(yè)的多種資源能夠在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上高度信息共享、協(xié)同完成各種復(fù)雜的業(yè)務(wù)處理。提高棉花行業(yè)管理部門的管理效率，使管理工作規(guī)范化，節(jié)省管理成本。實(shí)現(xiàn)棉花生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢和動(dòng)態(tài)管理；方便農(nóng)業(yè)部門對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的調(diào)配、管理，對(duì)軋花廠生產(chǎn)、加工、檢驗(yàn)及銷售信息的查詢和管理；對(duì)加工廠實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高安全生產(chǎn)系數(shù)，降低生產(chǎn)設(shè)備故障率，減少安全事故的發(fā)生；為軋花廠收購(gòu)棉花提供了公開、透明、公正的管理方式；為農(nóng)民提供公開、透明的信息化服務(wù)。

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)信息化的深入發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”棉花生產(chǎn)大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)功能有望在幾年內(nèi)得到進(jìn)一步完善，得到較大范圍的推廣普及，并將為我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民提供更多的服務(wù)，帶來(lái)越來(lái)越多的社會(huì)效益?！?/p>