基于地塊管理的農(nóng)機合作社管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

劉婞韜，徐嵐俊，李小龍，陳 華，孫夢遙，張傳帥

(北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079)

0 引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)托管服務作為一種新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營組織形式正在逐步替代傳統(tǒng)經(jīng)營模式，成為規(guī)模化服務的一個重要發(fā)展方向，并得到推廣應用[1]?！蛾P于加快發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務業(yè)的指導意見》(農(nóng)經(jīng)發(fā)〔2017〕6號)中大力推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)托管[2]。以“把地種好”為突破口，通過建設生產(chǎn)托管作業(yè)調(diào)度管理系統(tǒng)，與典型主要農(nóng)作物生產(chǎn)托管標準相配合，推動“土地適度規(guī)?；?，逐步提高托管作業(yè)調(diào)度專業(yè)化、機械化與信息化，最終實現(xiàn)節(jié)本、增效、提質(zhì)的目的[3]。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃(2019—2025年)》指出，要建設農(nóng)業(yè)自然資源大數(shù)據(jù)，要健全農(nóng)戶和新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體大數(shù)據(jù)，要提升種植業(yè)生產(chǎn)管理信息化水平，建設數(shù)字田園，推動農(nóng)機智能作業(yè)與調(diào)度監(jiān)控[4]。同時，以數(shù)據(jù)為關鍵生產(chǎn)要素，著力建設基礎數(shù)據(jù)資源體系，加強數(shù)字生產(chǎn)能力建設，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村生產(chǎn)經(jīng)營、管理服務數(shù)字化改造[5]。合作社管理系統(tǒng)能夠收集到地塊權屬、地塊面積、空間分布、種植信息、以及投入品的使用情況；能夠收集到合作社經(jīng)營主體身份及生產(chǎn)管理相關信息；通過智能裝備能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度監(jiān)控與農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量監(jiān)測。

目前，合作社在農(nóng)事作業(yè)方面，存在著一定的不專業(yè)性及不規(guī)范性，管理方式粗狂。當前，土地所有者將土地托管，由農(nóng)機合作社提供專業(yè)的生產(chǎn)資料和全程機械化作業(yè)服務，降低種地成本，提高糧食產(chǎn)量[6]。為了使合作社更系統(tǒng)化管理作業(yè)地塊、作業(yè)訂單、衡量作業(yè)質(zhì)量、評價作業(yè)效果，開發(fā)了針對合作社管理者使用的合作社管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以管理作業(yè)訂單、規(guī)范作業(yè)標準、衡量作業(yè)質(zhì)量、評價作業(yè)效果為目標，依據(jù)該系統(tǒng)，進行合作社的全面管理，解決合作社管理中地塊管理、調(diào)度管理、訂單管理、質(zhì)量管理及用戶管理等問題。該系統(tǒng)可對合作社的土地、農(nóng)機、機具、機手、生產(chǎn)資料等進行全面管理。通過物聯(lián)網(wǎng)等技術手段，開發(fā)配套業(yè)務APP，機手可通過APP接收系統(tǒng)下發(fā)的訂單信息；同時，通過海量數(shù)據(jù)的持續(xù)積累和人工智能技術應用，使線下生產(chǎn)與合作社作業(yè)管理相互融合、相互促進，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從標準化到精準化再到數(shù)字化的智能發(fā)展。

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 系統(tǒng)總體架構

系統(tǒng)總體架構如圖1所示。首先，用戶通過瀏覽器向WEB服務器發(fā)起請求，WEB服務器接收用戶請求的不同地址路徑，然后根據(jù)不同條件通過應用程序訪問數(shù)據(jù)，查詢相關數(shù)據(jù)，之后返回給應用程序，最后WEB服務器通過瀏覽器的頁面將相關數(shù)據(jù)展現(xiàn)給用戶，完成整個請求過程[7]。

圖1 系統(tǒng)總體架構Fig.1 Overall system architecture

1.2 系統(tǒng)應用架構

合作社管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務支撐層、應用服務層3層組成，除此之外由外部基礎設施構成基礎設施層，攝取系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)傳輸，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)應用架構Fig.2 System application architecture

合作社管理系統(tǒng)在架構上分為4層和多個系統(tǒng)保障體系。

(1)應用層。該層設計整個系統(tǒng)的應用框架，整個系統(tǒng)分為PC和移動兩個訪問終端。PC端用于合作社管理者對整個系統(tǒng)的管理。移動端則是在該合作社機手作業(yè)時使用。

(2)業(yè)務支撐層。該層設計整個系統(tǒng)的業(yè)務框架。PC端業(yè)務包括人員管理、農(nóng)機作業(yè)管理、種植物管理、農(nóng)資管理等系統(tǒng)的所有管理功能。移動端包括作業(yè)管理、調(diào)度管理和我的等用于機手作業(yè)時需要的功能。

(3)數(shù)據(jù)資源層。該層設計整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)框架。①基礎數(shù)據(jù)庫。組織機構、部門、角色、賬號等數(shù)據(jù)信息。②地塊數(shù)據(jù)庫。通過人工在地圖上規(guī)劃的地塊邊際數(shù)據(jù)，地塊基本信息等數(shù)據(jù)。③作業(yè)數(shù)據(jù)庫。用于記錄管理者派發(fā)的作業(yè)調(diào)度數(shù)據(jù)，機手作業(yè)時產(chǎn)生的作業(yè)數(shù)據(jù)，包括面積、地點、合格率等數(shù)據(jù)信息。④機手數(shù)據(jù)庫。記錄合作社管理者添加的機手基本信息，包括姓名、聯(lián)系電話等信息。

(4)基礎設施層。該層設計的是整個系統(tǒng)的基礎架構，包括最基本的網(wǎng)絡、系統(tǒng)運行環(huán)境等信息。網(wǎng)絡要求有線網(wǎng)或4G及以上的無線網(wǎng)絡，系統(tǒng)運行環(huán)境要求Intel i3及以上處理、4G內(nèi)存，現(xiàn)代瀏覽器等[8]。

(5)系統(tǒng)保障體系。包括7個部分[9-10]。①訪問控制。只有登錄成功后才能操作相關功能，否則無法訪問。②網(wǎng)絡與通信。通過http方式訪問整個系統(tǒng)。③存儲與備份系統(tǒng)。用云服務器和RDS數(shù)據(jù)存儲相關數(shù)據(jù)，使用定時自動備份相關數(shù)據(jù)，保證出現(xiàn)問題時最大限度減小數(shù)據(jù)丟失問題。④信息安全系統(tǒng)。針對重要數(shù)據(jù)進行加密處理，定時自掃系統(tǒng)漏洞并及時修復。⑤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。對用戶輸入的數(shù)據(jù)進行嚴格的驗證，避免產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)，并及時針對數(shù)據(jù)表進行碎片整理，保證數(shù)據(jù)的完整性。⑥權限管理。系統(tǒng)根據(jù)不同角色可分配不同操作權限，同時每個用戶可以擁有不同角色，實現(xiàn)對功能的權限管理。⑦日志系統(tǒng)。系統(tǒng)會記錄登錄信息和功能的操作信息，在出現(xiàn)操作失誤的情況下快速找到相關日志并修正。

1.3 業(yè)務流程設計

系統(tǒng)業(yè)務流程如圖3所示。土地所有者(合作社管理者)根據(jù)坐標點生成地塊，錄入地塊信息。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務流程Fig.3 System business flow chart

選擇需要作業(yè)的地塊發(fā)布作業(yè)調(diào)度信息，農(nóng)機手通過手機端接收作業(yè)調(diào)度訂單，并按照訂單要求開始作業(yè)，作業(yè)完成后可隨時查看作業(yè)質(zhì)量，訂單任務完成后土地所有者(合作社管理者)可通過系統(tǒng)查看作業(yè)質(zhì)量。

2 業(yè)務功能與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能構成

基于地塊管理的合作社管理系統(tǒng)由合作社管理端和農(nóng)機手移動端組成，系統(tǒng)功能構成如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能構成Fig.4 System function composition

2.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.2.1 地塊信息管理

合作社可根據(jù)地塊坐標點，生成地塊，錄入地塊信息，包括地塊編號、地籍信息、地塊面積、坐落位置、托管單位、歷史耕作情況、歷史種植情況、種植類型(水田/旱田)和當前托管狀態(tài)等。地塊管理頁面如圖5所示。

圖5 地塊管理頁面Fig.5 Plot management page

2.2.2 調(diào)度管理

合作社選擇地塊、并選擇作業(yè)類型后，任務下發(fā)給合作社機手，機手接受任務并按要求進行農(nóng)機作業(yè)。調(diào)度管理頁面如圖6所示。

圖6 調(diào)度管理頁面Fig.6 Dispatching management page

2.2.3 訂單管理手機APP端

機手通過APP接收合作社下發(fā)的訂單信息，包括農(nóng)機信息(農(nóng)機位置、車牌號、品牌型號、功率段、配套農(nóng)具等)、地塊信息(地塊位置、地塊面積等)與作業(yè)標準信息(作物品種、作業(yè)類型、作業(yè)時間等)。

APP支持導航功能，包括導航到農(nóng)機位置和導航到地塊位置。同時，機手到達作業(yè)地點，在APP點擊開始作業(yè)，APP實時顯示作業(yè)信息，機手可與作業(yè)標準比對，確保作業(yè)內(nèi)容達標；結束作業(yè)后在APP進行結束作業(yè)確定，統(tǒng)計作業(yè)信息。訂單管理手機APP端頁面如圖7所示。

圖7 訂單管理手機APP端頁面Fig.7 Order management mobile APP page

2.2.4 質(zhì)量監(jiān)控

作業(yè)完成后，合作社可對機手作業(yè)質(zhì)量進行實時監(jiān)控及作業(yè)后評價，分析作業(yè)面積、作業(yè)完成度、合格面積等。質(zhì)量監(jiān)控頁面如圖8所示。

圖8 質(zhì)量監(jiān)控頁面Fig.8 Quality monitoring page

2.2.5 人員管理

合作社可對本社機手信息、管理員信息進行信息錄入，包括姓名、手機號碼、身份證號等信息，以便作業(yè)調(diào)度后機手通過手機可及時接收作業(yè)任務信息。人員管理頁面如圖9所示。

圖9 人員管理頁面Fig.9 Personnel management page

2.2.6 農(nóng)資管理

合作社可對本社物資進行錄入與登記，包括出庫、入庫管理、報廢、借出管理和機具管理等，方便管理者查看本社農(nóng)資物品的當前狀態(tài)。農(nóng)資管理頁面如圖10所示。

圖10 農(nóng)資管理頁面Fig.10 Agricultural resources management page

3 系統(tǒng)推廣應用情況

該系統(tǒng)目前已在北京兩家大型農(nóng)機專業(yè)合作社進行應用。

一是北京河南寨農(nóng)機服務專業(yè)合作社。該合作社是北京5家部級示范社之一，合作社的業(yè)務主要包括提供農(nóng)機服務、跨區(qū)作業(yè)、流轉(zhuǎn)土地。合作社在農(nóng)場信息化管理方面一直處于北京市領先水平，近幾年，該合作社通過信息化技術不斷提升合作社及農(nóng)機作業(yè)的管理水平。在管理方面，注重于基于信息化手段輔助管理人員進行人員、農(nóng)機、機具的管理。

二是北京京南綠海農(nóng)機服務專業(yè)合作社。該合作社在農(nóng)機管理方面非常重視信息化管理，是北京市具有代表性的新型社會化服務經(jīng)營組織。合作社依托大興新機場建設，流轉(zhuǎn)12個村土地近1 333 hm2(2萬畝)，合作社的業(yè)務主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營、景觀農(nóng)業(yè)建設。目前該合作社已通過系統(tǒng)標定所屬地塊1 200 hm2(1.8萬余畝)，地塊管理及農(nóng)機調(diào)度均實現(xiàn)了信息化管理。合作社管理者在管理方面尤為重視信息化作業(yè)管理和機手的績效管理，以監(jiān)管平臺的數(shù)據(jù)作為依據(jù)考核機手作業(yè)效果。合作社積極推進農(nóng)機信息化和農(nóng)機裝備產(chǎn)業(yè)升級，真正將“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機作業(yè)”應用到實際生產(chǎn)經(jīng)營中。

4 系統(tǒng)應用前景

4.1 經(jīng)濟效益

通過對信息化技術的利用，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化技術的廣泛應用，從根本上改變合作社管理模式及服務模式，提高農(nóng)業(yè)的整體管理水平，促進農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展[11]。通過構建的綜合信息服務平臺，一方面可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供及時、準確的數(shù)據(jù)分析，使農(nóng)民通過數(shù)據(jù)感知現(xiàn)狀，避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的盲目性，有效增加農(nóng)民收入；另一方面提高農(nóng)業(yè)和農(nóng)村宏觀決策水平，加快優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品的區(qū)域優(yōu)化布局，促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結構的合理調(diào)整，更大程度地挖掘農(nóng)業(yè)內(nèi)部的增收潛力。本項目的實施將實現(xiàn)信息惠民、信息富農(nóng)、信息興村，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是不言而喻的[12]。

4.2 社會效益

本文建設集成了農(nóng)業(yè)作業(yè)全程機械化監(jiān)測技術，能提升傳統(tǒng)生產(chǎn)模式效率，將有利于提升農(nóng)民的信息能力，提高農(nóng)民科技文化素質(zhì)，改變農(nóng)民的傳統(tǒng)生產(chǎn)觀念、生產(chǎn)方式，有利于農(nóng)民做出生產(chǎn)經(jīng)營決策，并且激發(fā)農(nóng)民學習科學技術知識的積極性，培養(yǎng)造就懂科學、會管理、善經(jīng)營的社會主義新型農(nóng)民。提高農(nóng)作物產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，增強農(nóng)業(yè)在市場上的競爭力。通過平臺建設，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理走向自動化，進一步提高社會勞動生產(chǎn)效率，對于構建農(nóng)村和諧社會具有非常重要的意義[13]。

4.3 生態(tài)效益

綜合運用遙感技術、地理信息系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、傳感器檢測技術、智能信息處理技術等，構建快速采集、智能處理、及時服務和便捷響應服務管理平臺，可實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的精細管理和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境有效監(jiān)控，實現(xiàn)節(jié)藥、節(jié)水、節(jié)肥、減排，提高農(nóng)業(yè)資源的利用效率，減少農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對保護環(huán)境和維護生態(tài)環(huán)境平衡具有重要作用。

5 結論

(1)促進農(nóng)業(yè)社會化服務。隨著農(nóng)戶呈現(xiàn)出明顯的老齡化兼業(yè)化特征，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)托管，讓農(nóng)戶借由服務組織的專業(yè)化服務將先進適用的品種、技術、裝備等要素導入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，切實解決土地棄耕、經(jīng)營方式粗放落后、生產(chǎn)效率低下等問題。

(2)作業(yè)質(zhì)量有跡可循。通過信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了耕、種、管、收各個環(huán)節(jié)的標準化、信息化與科學化管理，解決了合作社和機手作業(yè)后的質(zhì)量評估無依據(jù)的問題，為與托管方和機手結算費用、后續(xù)合作提供數(shù)據(jù)支持。

(3)促進農(nóng)業(yè)節(jié)本增效。開展規(guī)?；慕y(tǒng)一托管服務，服務組織可以集中采購農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，采用先進耕作技術、充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)機械裝備作業(yè)能力；推廣農(nóng)業(yè)機械標準化生產(chǎn)，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)本、增產(chǎn)、增效、增收的多重效益。