基于“互聯網+”的棉花生產大數據處理

■冀翼 田振川

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

基于“互聯網+”的棉花生產大數據處理

■冀翼 田振川

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

在2015年的兩會上，李克強總理提出了“互聯網+”行動計劃，多次提到“互聯網”、“大數據”等關鍵詞，這意味著基于“互聯網”和“大數據”的信息化發展是被納入國家發展計劃中的重要戰略，農業信息化也是這一戰略的重要組成部分。為了彌補棉花生產信息化程度較弱的不足，將棉花生產的各個環節：種植、收購、加工、銷售、數據追溯、價格補貼等工作都用信息化的手段來管理和解決，然后通過互聯網將每個環節的數據匯集到統一的數據庫，形成棉花生產大數據處理和管理平臺。這個平臺一方面為棉花生產各個環節工作提供服務，另一方面也為政府管理部門提供宏觀決策數據、為棉紡企業精細配棉提供服務。

一、建立棉花生產綜合數據處理平臺

目標建設一套棉花生產全程信息化管理體系平臺，針對棉花生產、收購、加工、銷售、質量追溯、電子商務各個環節進行全程信息化管理和服務。具體需要開發農田管理系統、棉花種植管理系統、籽棉收購管理系統、皮棉加工管理系統、皮棉銷售管理系統、電子商務系統等子系統，這些系統用互聯網聯接，最終形成一個棉花生產數據綜合管理平臺。

（一）農田管理、棉花種植、采摘進度等農業生產管理信息系統

農業生產管理利用地理信息系統技術實現，兵團、師、團各級管理部門能夠直觀、全面、及時地了解各地的農業生產情況，為管理部門提供決策數據。采用WebGIS技術，建立地理信息系統網站，網站提供產棉區電子地圖，每個地圖包含多個圖層：農田基本信息圖層、棉花采摘圖層、測土施肥圖層、灌溉圖層、棉花長勢圖層，用戶可以在網頁上選擇不同圖層查看不同時期的地塊信息、當前狀態以及預測后期走勢信息。

（二）籽棉收購管理系統

建設一卡通籽棉收購信息管理系統，交售籽棉的棉農信息通過網絡采集錄入，與智能IC卡綁定，棉農在排隊、水分檢測、過毛重和皮重結算，最終的數據查詢都需要刷卡進行；回潮率采用無線多點式籽棉水分測試儀檢測，檢驗結果通過無線網絡發送到服務器數據庫，實現二維碼密碼檢驗；利用電子磅將籽棉重量信息自動輸入計算機、自動結算、統計匯總；采用LED顯示屏實時顯示每車花的棉農信息、檢驗信息和重量信息；安裝高清攝像裝置，全程監控每車棉花的交售過程；籽棉收購數據實時上傳遠程數據庫。一卡通籽棉收購信息管理系統使整個籽棉收購過程方便、快捷、高效，降低了人工成本和勞動強度，提高了籽棉收購的效率，數據安全并保證收購過程和結果的公平、公正。

（三）棉花加工生產線智能測控管理系統

棉花加工生產線智能測控系統中，通過棉垛溫濕度檢測儀、籽棉水分在線檢測裝置、皮棉在線檢測裝置、電流互感器、溫度傳感器、轉速傳感器、火花探測器等實時檢測生產線籽棉、皮棉水分和關鍵設備的運行狀態，實現棉花加工生產線關鍵參數實時檢測、設備故障報警、設備安全控制。這些設備的應用，為棉花加工廠的棉花加工過程提供了安全的屏障，同時也為棉花加工廠節能減排提供了可靠的數據。

（四）產棉區農民專業合作社管理系統

目前，在我國農村建立了許多農民專業合作社，產棉區的合作社成員包括軋花廠和棉農。合作社管理系統將為軋花廠提供棉農信息管理、棉田信息管理、籽棉收購管理等服務；幫助軋花廠收購更多、質量更好的籽棉；為棉民提供種子、化肥等農資信息服務和籽棉價格、軋花廠收購政策等信息服務。

（五）產棉區綜合商務管理系統

產棉區綜合商務管理系統是針對產棉區設計的一套以商品推廣、交易為目的的計算機網絡服務系統，是對籽棉收購系統的功能擴展和價值提升，服務對象是軋花廠、棉農、商戶，采用會員制管理，幫助軋花廠會員更方便、更多地收購籽棉，引導棉農會員更加明白地交售棉花和購買更加物美價廉的商品，促進農資商、普通商店或超市會員銷售更多的商品。

（六）棉花生產綜合信息管理系統

在新疆建設兵團，棉花生產綜合信息管理系統通過互聯網將棉農、連隊、軋花廠、團部、師部、兵團各級部門關聯起來。在地方，棉花生產綜合信息管理系統通過互聯網將棉農、鄉鎮、縣市，省各級部門關聯起來，每個軋花廠收購的籽棉數據實時上傳到網站，網站上有豐富的數據報表，每級管理部門可以在權限范圍內查詢、下載這些報表。除了對收購信息的管理，各級管理部門還可以通過網站對棉農進行管理，有關部門可以對棉農的身份信息、棉花種植信息、土地信息進行管理，提高了農業政府機關的管理效率。

二、“互聯網+”棉花生產大數據處理的系統設計

（一）總體架構

棉花生產綜合數據處理平臺是多個子系統組成的信息管理系統，涉及到棉花生產、農業技術管理、棉農生活的方方面面，應用了信息化、農業生產、地理信息系統等多種技術，包括棉花生產管理系統、籽棉收購管理系統、棉花加工管理系統、綜合信息管理系統、棉產品信息服務網、綜合商貿系統，其體系結構如圖1所示。

圖1 棉花生產全程信息化管理體系圖

這幾個子系統都不是孤立的系統，存在著相輔相成的關系，數據交互融合。若把系統數據分為基礎數據、綜合數據、控制數據，可把整個系統分為基礎層、綜合管理層二層結構，其結構圖如圖2所示。

圖2 結構圖

基礎層子系統一般建立局域網數據庫，由若干個客戶端組成，每個客戶端連接不同的數據采集設備來采集數據，主要功能為數據采集和基層信息管理，其使用者也是基層用戶，包括棉農、連隊、鄉鎮、軋花廠等。綜合管理層所有子系統都建立動態網站，搭建網站數據庫，主要數據來源為基礎層子系統數據，主要功能是對基礎層數據進行篩選、匯總、加工，為兵團、師、團等各級管理者提供統計數據和決策依據，為廣大棉花生產經營者提供棉花生產經營信息服務。

（二）硬件組成

系統硬件包括數據采集終端、局域網服務器、互聯網站服務器、臺式計算機、移動終端、信息發布顯示設備、網絡設備等。系統通過這些設備實現數據采集、存儲、傳輸、信息發布等功能，這些硬件的組成如圖3所示。

圖3 系統組成

所有的設備通過有線或無線網絡連接起來，組成一個棉花生產信息化管理網絡系統，網絡結構如圖4所示。

圖4 網絡結構圖

（三）軟件組成

系統軟件主要是綜合管理網站、應用客戶端以及硬件驅動管理程序，組成如圖5所示。

圖5 軟件組成

三、“互聯網+”棉花生產大數據處理的現狀

與其他行業相比，目前我國農業信息化程度相對比較落后，棉花行業信息化處在一個快速發展階段，許多軟件公司和單位已經研發出棉花生產部分環節的信息管理系統。自2013年9月開始，鄭州棉麻工程技術設計研究所開發的一卡通籽棉收購信息管理系統和新疆建設兵團棉花團場信息管理系統已經在農六師新湖總場連續應用了三年，客戶對該系統的功能和性能都十分認可。目前，市場上具有綜合管理功能的籽棉收購管理軟件很少，大多數功能比較單一、系統集成性差，技術上主要是采用局域網和軟件進行數據傳輸和處理，主要功能局限于棉花加工廠內部的籽棉收購稱重和結算，一般沒有綜合的網站對各個棉花加工廠的收購數據進行統一管理。鄭州棉麻工程技術設計研究所研發的一卡通籽棉收購信息管理系統中除了計算機、網絡設備，還包含自主研發的無線回潮測試儀、智能IC卡讀寫器、高清攝像裝置、LED屏、條形碼配套設備、移動終端等，這些設備都采用了相關行業內最先進的技術，數據傳輸采用有線和無線、局域網和互聯網等技術，利用功能強大的大型數據庫進行數據存儲和處理，開發的一卡通籽棉收購信息管理系統把多個軟、硬集成為一個大型的、功能完備的信息處理平臺。除了鄭州棉麻工程技術設計研究所，北京中棉工業成套設備有限公司開發出了棉花加工信息管理系統，主要實現了棉花加工檢驗信息的管理。從2015月9月開始，所有棉花加工廠需要將籽棉收購數據上傳到棉花加工檢驗綜合數據管理平臺，為籽棉收購數據實現國家層面的信息管理奠定了基礎。

四、意義與前景

“互聯網+”棉花生產大數據處理平臺為棉花生產建立動態的、可控的、統一的、全面集成和協作化的信息應用環境，使得棉花行業的多種資源能夠在一個統一的平臺上高度信息共享、協同完成各種復雜的業務處理。提高棉花行業管理部門的管理效率，使管理工作規范化，節省管理成本。實現棉花生產數據的實時查詢和動態管理；方便農業部門對農業生產資料的調配、管理，對軋花廠生產、加工、檢驗及銷售信息的查詢和管理；對加工廠實時監控，提高安全生產系數，降低生產設備故障率，減少安全事故的發生；為軋花廠收購棉花提供了公開、透明、公正的管理方式；為農民提供公開、透明的信息化服務。

隨著我國農業信息化的深入發展，“互聯網+”棉花生產大數據處理平臺功能有望在幾年內得到進一步完善，得到較大范圍的推廣普及，并將為我國的農業生產和農民提供更多的服務，帶來越來越多的社會效益。☆