基于物聯網技術的棉花信息追溯平臺的構建

〔北京中棉機械成套設備有限公司，北京100089〕

一、引言

我國是棉花生產和消費大國，棉花產量和消費量一直位居世界首位[1]。棉花作為我國重要的戰略物資和原料，在經濟社會發展中具有重要作用。2004年開始的棉花質量檢驗體制改革，開啟了我國棉花信息化的新時代，經過十多年的信息化發展，我國在棉花加工、檢驗、入庫等產業鏈環節[2]已經實現了信息的實時采集和管理，但棉花種植環節信息一直空白，各環節信息孤島現象嚴重，沒有實現棉花全產業鏈信息的采集和融合，尤其棉種信息的采集尚未實現[3]，棉種質量的好壞一方面影響棉農的經濟效益，另一方面影響紡織品質量。

為解決這些問題，實現棉花品種、棉農等種植信息的采集，并與棉花的加工信息、檢驗信息進行有效融合，實現棉花產業鏈信息的可追溯。我們依托先進的網絡技術和數據存儲技術，通過棉花條碼將種植、加工、檢驗和入庫等信息進行綁定，實現棉花產業鏈各環節信息的跟蹤與質量追溯，為棉花企業生產經營管理、相關政府機構制定決策及風險預警等提供有效數據支持[4]。進而對提升棉花品質，推進棉花全產業鏈技術創新和轉型升級有積極的推動作用。

二、系統總體設計

在種植環節，給每個地塊定義一個編號，作為地塊的唯一標識，通過系統采集棉花種植過程的基本信息，并與地塊編號進行綁定；在收購環節，采集籽棉的檢驗、過磅信息，并與對應的地塊編號進行關聯；在加工環節，加工前通過智能采集設備設置地塊編號以及品種信息，加工時將地塊編號與采集的棉包條碼等加工信息進行綁定；在倉儲檢驗環節，對棉包進行組批入庫，系統采集棉包入庫信息，并通過接口獲得棉包的檢驗數據信息。這幾個系統通過地塊編號與棉包條碼進行了信息的有效融合，為整個產業鏈信息追溯打下了數據基礎。

三、系統框架設計

基于物聯網技術的棉花信息追溯平臺的構架圖如圖1所示，系統采用Oracle搭建該平臺的數據庫，在此基礎之上開發種植信息采集系統、籽棉收購系統、加工采集系統以及倉儲檢驗采集系統四個部分。

追溯平臺分為3層體系結構，即業務層、數據層以及應用層。

（一）數據層

系統進行數據處理的中心層，包括字典庫、業務數據庫和模型庫、分布式存儲等。各系統的登錄信息，棉花各環節業務數據、系統的數據維護都在該層完成，為棉花信息追溯業務提供數據和存儲空間，實現業務服務的存儲，利用交互模型映射各業務應用系統基于B/S實現對分布式業務管理系統的數據集成一站式查詢。

圖1 基于物聯網技術的棉花信息追溯平臺構架圖

（二）業務層

業務服務是在同一數據層和業務邏輯層的基礎上實現的管理系統，每個管理系統都有相應授權管理用戶，而系統與系統之間通過數據層進行關聯。業務服務是通過數據采集終端軟件、客戶端以及網頁端管理軟件完成棉花各業務環節具體數據的采集。

（三）應用層

主要在前臺客戶端以Web瀏覽器的方式運行，為用戶提供棉花質量信息追溯界面。用戶在界面可以通過棉包條碼查詢到該包棉花的種植、收購、加工、檢驗以及入庫信息并展示出來，在前端頁面也可通過棉包檢驗信息、加工信息對品種進行質量分析。

四、系統功能模塊設計及技術實現

（一）種植信息采集系統

種植信息采集系統是以Android移動端開發技術、數據庫技術和計算機網絡技術為支撐，以植棉地塊的基本數據和棉農基本信息為基礎，對植棉地塊從棉種選擇、種植、采收生產流程進行信息采集和管理，并將數據信息實時傳輸到數據服務器，與棉花質量信息追溯平臺進行數據融合。

種植信息主要指標包括棉種的品種、種植時間、種植面積、地塊編號、棉農姓名、身份證號碼、采摘時間、脫葉率、連隊、模塊回潮率等信息，這些信息與地塊編號進行綁定。系統主要包括籽棉模塊統計信息、模塊基礎信息管理、籽棉模塊質量復檢、籽棉模塊重量復檢、棉模加工信息追溯幾個功能模塊。

該系統為棉花全產業鏈信息追溯提供上游種植基礎數據，為科學化種植和管理提供強有力的數據依據，為保證棉花增產、農民增收具有一定的指導意義。

（二）籽棉收購管理系統

籽棉收購管理系統是在籽棉收購階段，對籽棉的檢驗、過磅、結算等收購流程信息進行采集和管理，實現籽棉收購的信息化、流程化，通過開發數據傳輸接口，將籽棉收購管理系統與棉花質量信息追溯綜合服務平臺進行數據傳輸與融合。

系統主要包括籽棉過磅信息管理、籽棉檢驗信息管理、籽棉結算信息管理、數據上傳等功能模塊。籽棉收購階段主要指標包括棉農姓名、身份證號碼、顏色級、籽棉類型、長度級、回潮率、含雜率、馬克隆值、毛衣分、單價、毛重、凈重、過磅日期等收購信息，收購信息通過地塊編號進行綁定，從而實現種植與收購信息的關聯。

（三）皮棉加工管理系統

該系統主要是對皮棉加工信息進行采集，在采集設備端，先設置棉花品種以及地塊編號信息，主要指標包括棉包條碼、包號、加工日期，毛重、凈重、回潮率、班次、生產線、加工企業等加工信息，還包含品種及地塊信息，以及現場采集的皮棉加工信息。系統將采集的加工信息進行上傳，從而進一步打通棉花業務環節信息，實現種植、收購、加工信息的融合與貫通，為棉花質量追溯提供基礎數據。

采集設備端主要包括參數設置、企業基本信息設置、信息自動采集、數據導出功能；硬件設備包括電器柜、數據采集器、條碼打印機、回潮率測定儀器；加工數據平臺端主要包括數據上傳、數據查詢、組批、銷售等功能。

（四）倉儲檢驗采集系統

企業在加工數據平臺組入庫批后，進行入庫操作，在入庫現場進行重量的二次稱重，同時纖維檢驗人員進行取樣檢驗。倉儲檢驗采集系統現場采集棉包批次的重量以及入庫信息，同時通過Webservice接口獲取入庫棉包的檢驗數據信息。通過棉包條碼將棉花種植、收購、加工、入庫、檢驗環節數據進行關聯，實現了全產業鏈信息的融合，從而為棉花信息質量管控和追溯提供了數據基礎。

五、信息追溯平臺的打造及意義

信息追溯平臺是在各子系統的數據基礎上搭建而成，主要包括皮棉信息追溯、籽棉信息追溯、品種質量分析等功能模塊，從而實現棉花各產業鏈環節信息的質量追溯，通過各節點能向上或向下進行信息追溯。

該平臺的搭建，不僅實現了棉花質量和各環節信息的追溯管理，更重要的是對棉花數據的科學分析、管理和利用，為科學種植管理提供強有力的依據，從而保護了棉農利益，提高了加工企業市場競爭力，為企業生產經營管理、相關政府機構制定決策及風險預警等提供有效數據支持。通過與終端棉紡織企業的對接及經濟性分析，健全了棉花從田間到市場的全程質量控制和可追溯制度，對提升棉花產品質量、促進紡織企業健康發展有一定的推動作用。

六、結束語

基于物聯網技術的棉花信息追溯平臺，針對當前棉花產業鏈各環節數據信息脫節，無法滿足紡織端精準配棉需求，無法在各個環節進行質量追溯的現狀，結合物聯網技術對棉花種植、收購、加工、入庫及檢驗各業務環節的數據進行采集。通過棉包條碼將整個業務流程數據關聯和融合起來，為棉花質量追溯提供全面的基礎數據，為信息查詢、管理提供了方便、可靠的平臺和工具。

[1]盧秀茹，代學鋼，王健.基于信息技術的棉花風險預警系統及應用[J].農業工程學報，2007，9（23）：159-162.

[2]張利庠，周海川，卞秋實.棉花產業鏈各環節相關性分析[J].山西大學學報：哲學社會科學版，2012，35（5）：106-115.

[3]陳琴剛.基于RFID技術的棉種質量安全溯源系統研究[D].石河子：石河子大學機械電氣工程學院，2014.

[4]劉從九.我國棉花市場預警系統及指標體系研究[J].中國纖檢，2006，1：7-9.☆