甘蔗高效管理集成系統(tǒng)的設計

楊 華，張躍彬，趙培芳，梁 實，馮 璐

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，開遠661600；2.云南桂通科技有限公司，昆明650000）

甘蔗高效管理集成系統(tǒng)的設計

楊 華1，張躍彬1，趙培芳1，梁 實2，馮 璐1

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，開遠661600；2.云南桂通科技有限公司，昆明650000）

通過分析我國制糖企業(yè)甘蔗原料管理工作中存在的問題，闡述了甘蔗高效管理集成系統(tǒng)設計的基本思路，論述了在GIS技術支持下，借助Internet技術，電信業(yè)務平臺采用JSP，Visual Basic6.0技術進行甘蔗高效管理集成系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)從遙感產(chǎn)品制作與蔗區(qū)檔案建立、甘蔗生產(chǎn)管理、成熟優(yōu)化、砍運調度、過磅結算、農(nóng)貸管理、短信服務、網(wǎng)站建設等8個方面對甘蔗原料管理的功能進行了設計，對制糖企業(yè)甘蔗原料管理各階段的單項技術進行了集成，形成了集甘蔗原料多項管理功能為一體對甘蔗進行全流程綜合、全面、高效管理的計算機集成系統(tǒng)，為制糖企業(yè)、科技人員、蔗農(nóng)和政府管理部門提供了一個高效的甘蔗原料管理集成方案。

甘蔗；高效管理；集成系統(tǒng)

甘蔗是我國重要的制糖工業(yè)原料，其種植面積占糖料作物總面積的75%以上，在130萬hm2左右，主要分布于廣西、云南、廣東、福建等省區(qū)，是我國南方省（區(qū)）重要的經(jīng)濟作物。

甘蔗原料管理是我國制糖企業(yè)中一項復雜的系統(tǒng)工程，甘蔗原料動態(tài)變化信息的獲取、存儲和處理是制糖企業(yè)原料高效管理和實施的基礎。我國當前蔗糖產(chǎn)業(yè)的原料管理還處于從傳統(tǒng)的主要依靠經(jīng)驗的管理決策到科學管理的過渡階段，還不能對甘蔗原料的變化做出迅速反應和適時決策，也不能保證原料甘蔗高效管理的普遍實施。因此，對甘蔗高效管理信息集成系統(tǒng)進行構建應用是實現(xiàn)甘蔗原料高效管理的一項重要措施，對提高我國蔗糖產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益具有重要的現(xiàn)實意義。

圖1 系統(tǒng)組成與構架

1 甘蔗高效管理集成系統(tǒng)的基本思路

甘蔗原料管理工作內容多、亂、雜，涉及一個制糖企業(yè)甘蔗生態(tài)區(qū)域性規(guī)劃、早中晚熟品種搭配、標準化生產(chǎn)、高效砍運收購、計量結算、農(nóng)用物資管理等多方面的內容。甘蔗高效管理集成系統(tǒng)就是將單項的甘蔗管理技術相互結合、集成，形成一個綜合、全面、高效的對甘蔗進行全過程管理的計算機集成系統(tǒng)，以實現(xiàn)甘蔗從規(guī)劃布局、種植管理、成熟優(yōu)化到砍運收獲各階段信息的共享和有效利用、從而提高甘蔗原料的高效管理，提高甘蔗的產(chǎn)質量，增加制糖企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 系統(tǒng)組成

項目實施由制糖企業(yè)甘蔗原料管理人員和科研機構研發(fā)人員對集成系統(tǒng)的構架方案進行需求分析，主要包括蔗區(qū)甘蔗種植空間、時序及相關層次、經(jīng)濟方面的分析，通過蔗區(qū)實際調查資料分析確定影響甘蔗產(chǎn)質量的各相關因子，結合實際需要提出系統(tǒng)各功能模塊的集成構架方案，將甘蔗管理各階段不同功能需求的單項技術進行優(yōu)化、組合，配套組裝成一系列可工程化實施的技術體系集成構架方案，系統(tǒng)組成與構架如圖1所示。

3 系統(tǒng)開發(fā)與運行環(huán)境

系統(tǒng)采用C/S結構模式和B/S結構模式相結合的開發(fā)模式進行開發(fā)設計。數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡應用程序代碼均安裝于服務器端，便于集中管理，電子秤稱重模塊采用Visual Basic6.0語言按COM標準進行串口編程。服務器端為JSP+Apache+SQL Server200，GIS由專門用于網(wǎng)絡的Mapserver實現(xiàn)，系統(tǒng)在W indows平臺上運行。

4 系統(tǒng)功能設計

4.1遙感產(chǎn)品制作與蔗區(qū)檔案建立

通過采取多時相遙感技術與野外調查相結合辦法，準確提取蔗區(qū)甘蔗種植空間分布信息；在1∶10萬地理基礎數(shù)據(jù)支持下，以蔗區(qū)所屬縣市行政區(qū)劃電子地圖建立空間數(shù)據(jù)庫，以各縣市的氣象、土壤、品種、甘蔗種植信息等數(shù)據(jù)為基礎數(shù)據(jù)建立蔗區(qū)檔案屬性數(shù)據(jù)庫，采用遙感資料開展甘蔗種植信息的識別提取、面積估算、長勢動態(tài)檢測、干旱等級檢測、產(chǎn)量預測等研究。積極利用氣象部門資料優(yōu)勢，結合現(xiàn)有的縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象資料和縣區(qū)域天氣預報結論，實現(xiàn)蔗區(qū)甘蔗高效管理系統(tǒng)與氣象部門天氣實況信息、預報信息的共享，確定影響甘蔗產(chǎn)量、蔗糖分含量的主要氣象要素及關鍵期，建立具有一定預報能力的全省、地市及部分蔗區(qū)糖廠原料產(chǎn)量、榨季蔗糖分含量、最佳榨期等預報模式。創(chuàng)造性地提出管理系統(tǒng)應具有根據(jù)農(nóng)作物生長發(fā)育進程對環(huán)境條件的要求，結合環(huán)境條件的演變趨勢做出決策服務。實現(xiàn)以縣為區(qū)域空間單位，以旬為時間尺度的甘蔗智能決策系統(tǒng)，形成甘蔗生產(chǎn)管理決策的參考依據(jù)，用于對甘蔗生產(chǎn)信息進行高效、動態(tài)的管理，主要有甘蔗種植區(qū)劃、栽培方案、配方施肥、病蟲害預測預報及專家診斷等生產(chǎn)管理。

4.2甘蔗生產(chǎn)管理子系統(tǒng)設計

4.2.1 種植區(qū)劃以遙感資料與野外調查數(shù)據(jù)為基礎，綜合考慮蔗區(qū)的海拔高度、土壤狀況、耕地、道路條件及氣候特點等對甘蔗種植適宜生態(tài)區(qū)進行規(guī)劃。同時，根據(jù)制糖企業(yè)甘蔗砍、運、榨設置需要，結合蔗區(qū)歷年降雨情況、蔗區(qū)道路、土壤特點、海拔高度等相關因子，對甘蔗種植適宜生態(tài)區(qū)劃片種植，做好甘蔗種植時期與早中晚熟品種的合理搭配。

4.2.2 甘蔗栽培方案設計在以地理信息為基礎規(guī)劃好的甘蔗種植片區(qū)內，通過提取遙感地理信息及蔗區(qū)檔案資料，分析甘蔗種植相關因子，采用專家知識庫進行推理、優(yōu)化，設計最佳的甘蔗栽培方案，主要包括甘蔗具體下種時間、品種選擇以及適宜種植地塊土壤特點的開溝深度、寬度、播幅要求、種植密度、培土方法或間套作要求等栽培方案。

4.2.3 甘蔗配方施肥專家推斷以甘蔗養(yǎng)分平衡施肥理論為系統(tǒng)建模基礎，以JSP技術為系統(tǒng)開發(fā)工具，將GIS與專家模型進行耦合，開發(fā)建立蔗區(qū)測土配方施肥系統(tǒng)，為蔗區(qū)的精確施肥提供配方，對中、微量元素提供施肥建議，實現(xiàn)蔗區(qū)精準施肥管理。野外采集樣品時，GPS接收機把樣品采集點的位置精確地測定出來，將GPS定位數(shù)據(jù)和養(yǎng)分測試數(shù)據(jù)導入到GIS軟件中，以土壤圖為底圖，標記GPS野外取樣點位，形成GPS野外取樣點位圖，標記各項養(yǎng)分的原始數(shù)據(jù)，具體反映各采樣點養(yǎng)分實際狀況，利用各種空間分析方法內插生成土壤養(yǎng)分空間分析圖，研究、歸納、總結甘蔗土壤診斷配方施肥的專家知識，為指導農(nóng)田定位作業(yè)提供依據(jù)。

測土配方施肥主要有3個環(huán)節(jié)：一是測土，選擇土壤類型一致、施肥均勻、土壤肥力基本一致的有代表性的地塊，送化驗室分析化驗有關的營養(yǎng)元素；二是配方，經(jīng)過對土壤的養(yǎng)分診斷，按照作物的需求，采用養(yǎng)分平衡法（目標產(chǎn)量法）確定施肥量和施肥配方；三是合理施肥，系統(tǒng)對各肥料所需施用量采取復混肥施肥方案，用于顯示復混肥的配比和施用量，同時考慮到中微肥的施用量和種類，生成配方施肥建議卡，包括選定地塊的土壤養(yǎng)分含量及豐缺度、甘蔗目標產(chǎn)量下的肥料施用量和施肥指導，如選擇了復混肥，同時顯示復混肥的使用量和配比。

4.2.4 甘蔗病蟲害預測預報及專家診斷以實現(xiàn)甘蔗病蟲害的高效管理與預測預報為目的，根據(jù)歷年病蟲害發(fā)生情況，結合氣象資料和田間調查數(shù)據(jù)，篩選影響病蟲發(fā)生的關鍵因子，建立病蟲信息數(shù)據(jù)庫，構建甘蔗病蟲害預測預報功能模塊。系統(tǒng)通過預測功能模塊界面接受用戶的輸入，將輸入數(shù)據(jù)與系統(tǒng)知識庫中相關的特征臨界值進行比較，構成判別條件，直到各條件輸入結束，由各判別條件構成條件組合，最終與知識庫及案例庫中的判別條件組合進行匹配，確定各等級可能的發(fā)生概率，選擇概率最大的等級作為預測結果提供給用戶。另外，用戶可以通過在地圖中選擇某一地區(qū)，然后選擇甘蔗受害部位，再根據(jù)病蟲害的癥狀和特征查詢符合條件的病蟲害資料圖片，當?shù)玫胶线m的圖片時，相應病蟲害的診斷方法以及預防方法都可以顯示出來。

4.3甘蔗成熟優(yōu)化子系統(tǒng)設計

不同種植區(qū)域、不同品種和不同種植時間的甘蔗成熟時間不一致，糖分高峰時間不一樣。甘蔗成熟優(yōu)化管理根據(jù)糖廠蔗區(qū)的甘蔗原料狀況，合理設置榨期和入榨規(guī)模，以蔗農(nóng)種蔗情況為信息源，根據(jù)甘蔗種植海拔、品種早中晚熟性、新植（春植、秋植、冬植）與宿根、蔗地類型（水、旱），兼顧交通條件等進行邏輯尋優(yōu)，實現(xiàn)先熟先砍，在品種最佳成熟期科學砍收入榨。由于甘蔗種植時多種影響因子是交叉組合在一起綜合作用的，設計時對各因子采取了系數(shù)替代的方法，通過組合處理得一綜合系數(shù)，按照綜合系數(shù)高低順序編制甘蔗砍收計劃，即綜合系數(shù)高的甘蔗早熟先砍，低則晚熟后砍。

4.4砍運調度管理

甘蔗的砍運調度采用系統(tǒng)自動生成計劃票證進行管理，砍運票證生成以甘蔗成熟優(yōu)化先后順序為依據(jù)，由各片區(qū)農(nóng)務人員綜合考慮片區(qū)道路條件、勞力情況及一定范圍內適當調整平衡砍蔗等因素上報砍運計劃。系統(tǒng)根據(jù)上報計劃提取相應的甘蔗種植信息，提前打印成砍運票證分發(fā)給各片區(qū)農(nóng)務員，通知蔗農(nóng)在計劃時間砍蔗和憑票過磅，計量稱重。票證打印可以對同一個片區(qū)連續(xù)套打，也可分農(nóng)戶單獨打印。另外，對甘蔗砍運調度采用微機生成砍運票證進行管理，可以共享優(yōu)化砍運成熟度順序數(shù)據(jù)表，極大提高進廠甘蔗的成熟度，同時規(guī)范砍運管理，憑票砍運、憑票過磅，嚴格制糖企業(yè)砍運制度，提高甘蔗新鮮度和出糖率，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。

4.5過磅結算

甘蔗過磅結算管理是甘蔗成熟后砍運進廠的計量工作，系統(tǒng)采用Visual Basic6.0語言按COM標準進行串口編程訪問電子秤設備，自動采集甘蔗重量及相關信息，實現(xiàn)甘蔗款、運費的自動計算及相關的匯總統(tǒng)計、報表打印等，并通過農(nóng)務網(wǎng)絡與其它功能模塊實現(xiàn)信息共享和數(shù)據(jù)對接，使得整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠相互調用，為企業(yè)相關的部門提供可靠的數(shù)據(jù)和依據(jù)。例如，通過對各片區(qū)或鄉(xiāng)、村、組、蔗農(nóng)種蔗數(shù)據(jù)和進廠甘蔗數(shù)據(jù)的對比，能隨時動態(tài)統(tǒng)計榨季期間已砍甘蔗和剩余未砍甘蔗的數(shù)量，可實現(xiàn)各片區(qū)農(nóng)務員甘蔗估產(chǎn)準確率的考核管理；與票證管理模塊數(shù)據(jù)對接可確定進廠甘蔗砍蔗時間與進廠時間差，統(tǒng)計進廠甘蔗的新鮮度；與計劃砍運數(shù)據(jù)對接可統(tǒng)計完成任務情況；與財務復核付款數(shù)據(jù)對接可統(tǒng)計進廠甘蔗中已復核付款和未復核的甘蔗數(shù)量、單據(jù)數(shù)及相應的報表打印等等。

4.6農(nóng)貸管理

很多糖廠為了發(fā)展甘蔗原料種植都采取不同的激勵措施以提高蔗農(nóng)種蔗的積極性和當?shù)卣块T的支持，包括在甘蔗種苗、化肥等農(nóng)資方面對蔗農(nóng)進行扶持；對蔗農(nóng)進行預購訂金提前發(fā)放和對駕駛員借款或提供燃油補貼；另外也對當?shù)卣闹С纸o予獎勵。農(nóng)資貸款的發(fā)放和回收，對于糖廠的資金運作效率至關重要。農(nóng)貸管理采用多帳戶多科目對農(nóng)資貸款分類管理，例如，蔗農(nóng)貸款可以分鄉(xiāng)、村、組、蔗戶多級別管理，一個貸款帳戶又可以設置多個科目，如對化肥、農(nóng)藥、春秋植種苗等分別核算，對駕駛員貸款分多科目處理，如購車、加油等分別核算。對貸款的回收也采取多種方式處理，主要包括現(xiàn)金還款、蔗款代扣、運費代扣以及在補助獎勵款中代扣等多種方式，保證了農(nóng)貸的發(fā)放與回收。同時，通過系統(tǒng)完成了農(nóng)貸發(fā)放與回收過程中的自動核算、統(tǒng)計查詢、報表打印等，提高了制糖企業(yè)農(nóng)貸管理人員的工作效率。

4.7短信服務

系統(tǒng)借助電信業(yè)務平臺將農(nóng)務系統(tǒng)與移動通信數(shù)據(jù)捆綁以后，實現(xiàn)即時動態(tài)數(shù)據(jù)點對點定時發(fā)送，手工輸入短信內容群發(fā)，把信息及時傳遞給糖廠領導、職工、農(nóng)務人員、駕駛員、蔗農(nóng)，提高了信息的傳送速度，加強了制糖企業(yè)信息的傳達，提高運蔗車輛周轉速度，減少找人和等待裝車時間，縮短甘蔗進廠時間，提高甘蔗新鮮度。

4.8建設覆蓋示范蔗區(qū)的蔗農(nóng)服務網(wǎng)站

運用Web技術、數(shù)據(jù)庫技術以及中間件技術、電信移動增值業(yè)務，將制糖企業(yè)農(nóng)務管理信息、氣象信息、生產(chǎn)管理決策知識庫等集成起來，建設覆蓋蔗區(qū)農(nóng)戶的服務型網(wǎng)站，實現(xiàn)蔗區(qū)農(nóng)戶每人一個與網(wǎng)頁關聯(lián)、與手機短信捆綁的電子郵箱，從而實現(xiàn)固定電話、手機短信、網(wǎng)站、電子郵箱多種現(xiàn)代化信息手段聯(lián)動，為廣大蔗農(nóng)建立一個全方位的服務體系。制糖企業(yè)、地方政府可以在網(wǎng)上發(fā)布氣象信息、砍運調度、稱重結算等信息，農(nóng)戶可以通過專家在線平臺及時掌握甘蔗栽培措施、配方施肥咨詢、病蟲害防治等生產(chǎn)管理技術，通過網(wǎng)站及時掌握氣象信息、甘蔗砍運調度信息、甘蔗稱重結算等信息，從而實現(xiàn)蔗區(qū)企業(yè)、政府和蔗農(nóng)信息互通，有效地提高甘蔗的產(chǎn)量和蔗糖產(chǎn)品質量，實現(xiàn)制糖企業(yè)和蔗農(nóng)雙贏。

5 結語

甘蔗原料高效管理集成系統(tǒng)對甘蔗從種植規(guī)劃、生產(chǎn)管理、成熟優(yōu)化到砍運調度、計量結算、農(nóng)貸處理等全流程進行設計管理，并通過GIS技術、計算機程序支持，借助Internet技術，電信業(yè)務平臺將制糖企業(yè)甘蔗原料管理各階段的單項技術進行了集成，實現(xiàn)了信息資源的共享，對甘蔗原料管理工作進行了綜合、全面、高效的管理。系統(tǒng)具有界面友好、操作簡便、信息全面、功能齊全，可擴展性好等特點。通過在制糖企業(yè)中示范應用，對甘蔗原料實行了有效的管理，為制糖企業(yè)、科技人員、蔗農(nóng)和政府管理部門提供了科學高效的管理措施。

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Design on Integrated System of Sugarcane High Efficient M anagement

YANG Huan1,ZHANG Yue-bin1,ZHAO Pei-fang1,LIANG Shi2,FENG Lu1
(1.Sugarcane Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kaiyuan 661600,China; 2.Yunnan Guitong Tech Ltd,Kunming 650000,China)

Present problems in raw cane management in China were analyzed in this paper;and basic system design of high efficientmanagement in raw cane harvestwas described.GIS technology,internet technology and telegraphy service platform were integrated by program in JSP and Visual Basic 6.0 as the design system.The design included eight function models,they are making of remote production and creation of database in sugarcane areas,production management in sugarcane,sugarcane maturity optimizing,transportation of raw cane, weight before crush and settlement,management of offer and recall of loans,mobile telephone message service and website set.Individual technology in the whole raw canemanagementwas integrated to form a comprehensive system that can be executed in computer,provided sugar mills,scientific researchers,farmers and government as a high efficient tool.

sugarcane;high efficiency;integrated system

S566.1

A

1007-2624（2011）01-0044-04

2010-09-08

云南省農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)科技示范項目；國家糖料基地建設項目；云南省科技人才培養(yǎng)項目。

楊華(1978-)，男，碩士。云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，主要從事甘蔗信息系統(tǒng)研究與開發(fā)。

張躍彬(1969-)，男，碩士。云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，主要從事甘蔗信息工程研究與開發(fā)。