一種協同養蠶分配模式管理系統設計與實現

羅詩婷，安 慧，陳國民，彭建盛

（1.河池學院人工智能與制造學院，廣西 宜州 546300；2.河池學院化學與生物工程學院，廣西 宜州 546300；3.廣西時宜農業科技有限公司，廣西 南寧 530000；4.宜州區第一中學，廣西 宜州 546300）

桑蠶產業素有“建設期短，投資少，見效快”的特點，自國家“東桑西移”戰略實施以來，西部地區大力發展桑蠶產業，其已經成為廣西各個貧困地區農民增產增收的重要推手，是我國當前精準扶貧首選產業之一。但受各種因素影響，蠶業生產效益越來越不明顯。廣西地屬山地丘陵性盆地，農民桑蠶養殖分散于千家萬戶，養殖戶標準化、規模化程度不高，難以具備集中管理效能，無法形成規模性效益。由于經營模式單一，導致面對蠶繭市場價格變化對抗能力弱，嚴重威脅桑蠶產業的持續發展。又由于山地丘陵性盆地群山環繞，交通較不便捷，養蠶知識和分配管理經驗交流缺乏，使得蠶農和工作人員無法及時判斷養蠶過程中出現的問題，造成蠶農和工作人員思想波動較大，進而導致養殖和管理各方面出現混亂，影響多批次生產的經濟收益，造成直接經濟損失。從我國種桑養蠶模式現狀來看，大部分地區仍然處于小規模飼養模式，且目前小蠶共育沒有準入門檻，小的蠶業公司只負責生產，不負責技術指導，各地區未建立養蠶分配模式管理系統，蠶農沒有渠道獲得養殖技術，分配模式混亂。

目前，國外對養蠶分配模式管理主要以市場為導向，并認為民主是養蠶合作社組織管理運作良好的基礎[1，2]。國內“十三五”以來，為加強科技創新推動蠶桑產業發展，大部分研究更注重養蠶生產模式的管理系統，關于養蠶管理的組織理論體系仍在構建中，缺乏對協同養蠶分配模式管理系統的研究，導致利益分配不公平；疏于對養蠶戶的監督引導，導致效益難以增長[3]。而且農業機械還沒有推廣應用到桑樹種植及采摘上，單純靠自家勞力養殖，繭絲品質不高，同時養蠶農戶經營規模和組織管理模式上存在較大差異，導致桑蠶產品質量參差不齊，影響桑蠶產業效益。所以，本文建立一套分配模式管理系統，制定統一集中管理制度，將蠶農和工作人員進行合作社整合，飼養標準化，實施全年多批次循環養蠶，是目前桑蠶產業的發展方向[4-9]。為此，本文設計一個協同養蠶分配模式管理系統，使蠶農通過手機可以對蠶繭品質級別判定、計算家蠶死亡率等，可減少蠶農對各種養蠶相關知識的繁瑣學習，養蠶出現問題時及時上報、盡快解決，減少農戶損失，對于推動桑蠶產業的持續健康發展具有重要意義。

1 系統結構與功能

1.1 總體方案設計

協同養蠶分配模式管理系統協助養蠶分配模式進行集中統一管理，并協調管理員和個體戶之間的工作，其總體結構圖如圖1所示。

圖1 總體設計結構

系統采用客戶端-服務器模式進行協調養蠶管理，包含了客戶端和服務器兩大模塊，客戶端通過APP實現。系統設計通過合作社方式實現對個體戶養蠶的組織、協調和管理。客戶端主要功能共分為五個模塊：合作社管理模塊、考勤管理模塊、桑種訂購管理模塊、物料成本統計模塊、各項利潤分配模塊。在客戶端APP中，管理者首先需創建合作社，個體戶選擇加入合作社，個體戶加入合作社后，可以在合作社內進行考勤、蠶種訂購、查詢自己的各項收入、蠶繭品質等。服務器主要用于管理和儲存相關數據。系統通過客戶端收集協調管理數據到數據庫，縮短合作社與農戶、管理員與合作社之間的距離，方便管理者對合作社需求和資源進行管理，大大節約了時間成本。

1.2 系統各功能模塊設計

系統采用模塊化設計，利用界面呈現和邏輯代碼分離的設計模式，使系統功能更加穩定。且用戶可以依據實際所需進行相應功能選擇，如涉及的計算，系統將自動調取不同算法進行自動運算，大大節約人力成本，提高準確率，從而大大提高效率。

1.2.1 系統客戶端

現如今智能手機逐漸在人們生活中普及，本系統客戶端基于通用的移動端Android平臺開發，運用Android Studio開發工具軟件進行編寫，采用原生APP開發方案，并根據桑蠶養殖的忻城模式——六納模式、忻城模式——上浪模式進行設計。客戶端主界面如圖2所示。

圖2 客戶端主界面

1.2.2 合作社管理

客戶端的合作社管理封裝在主界面的“選擇合作社”部分，分為合作社創建和社員加入。合作社創建需管理員登錄管理賬號，填寫合作社的地址、名稱、負責人姓名、負責人電話并確認創建。合作社的地址以5級行政區域方式記錄，方便個體戶加入。社員加入，選擇加入合作社的地址和名稱，填寫社員名字、聯系電話和聯系地址，并標注是否貧困戶，以便于貧困援助。社員在加入合作社后方可在對應合作社進行相關數據上報。同時，為方便用戶填寫合作社地址，系統自動調用國家統計局2020年6月30日更新的2020年度全國統計用區域劃分和城鄉劃分API（Application Programming Interface），獲取五級行政區域信息，用戶可通過此功能快速選擇合作社定位地點。

1.2.3 考勤管理

考勤管理模塊封裝在圖2中的“錄入供桑量及考勤”部分，主要用于對工作人員進行考勤及社員供桑的管理。登錄管理員賬號，選擇“錄入考勤情況”，則進入考勤管理界面，填寫需簽到的工作人員信息，例如：考勤日期、時間、到勤狀態和其他備注信息，對工作人員進行考勤登記。且考勤共設置4種情況，分別為：“簽到”“未到”“事假”“病假”，考勤錄入確定。同理，選擇“錄入供桑量”則進入供桑量數據上報界面，設置供桑日期、供桑時間、供桑量，確認上報后，客戶端則會自動把數據傳送至服務器。

1.2.4 物料成本統計

為了方便養殖戶和工作人員快速計算各項物料成本，系統提供物料成本統計功能，輸入蠶種訂購數量及單價，可快速統計蠶種成本，輸入水費及水費單價、電費和電費單價可快速統計水電成本。輸入石灰數量及石灰單價、抗菌劑數量及抗菌劑單價、消毒藥數量及消毒藥單價可快速計算維護成本。點擊“確認”按鈕后，系統自動匯總該頁面所填寫的各項養殖成本的總金額。通過該統計，快速精確獲取總消耗金額，協助蠶農合理規劃資金。

1.2.5 各項利潤分配模塊

各項利潤分配模塊主要涉及4個部分加1個提示框，見圖3各項利潤分配模塊主要內容結構圖。

圖3 各項利潤分配模塊主要內容

以忻城模式社員參與利潤分配方案為例，對于不同分配模式的不同需求，系統內設置不同結構算法。忻城模式分配方案如下：蠶繭銷售中，通過上等蠶重量和上等蠶單價、雙宮蠶重量和雙宮蠶單價計算。村集體收益可分為產值占比收益和投入占比收益。社員收入通過輸入的單價取值空間的不同確定相應價格值，同時結合蠶繭重量進行合計。社員最終收入可算二次分紅利益（見式1）、供桑分紅（見式2）、務工分紅（見式3）、供桑葉社員及務工社員的最終收入（見式4）。二次分紅利潤采用“二八原則”進行分配，供桑利潤占八，務工利潤占二。設置自動選擇對應算法進行計算，節約人力、時間成本，更為精確計算。通過桑葉商品化、村集體收益等各項利潤分配，解決蠶農擔心賣桑葉是否賺錢的問題。

1.2.6 蠶種訂購管理

蠶種訂購管理用于個體戶向合作社上報蠶繭銷售情況及已訂購情況。為了判定養殖戶培育出的蠶繭品質，和指導個體戶購買合適數量的蠶種，在蠶種訂購前，社員需輸入上一次訂購張數、蠶種養殖出來的上繭、雙宮的重量及其售賣單價，系統自動計算出蠶繭品質級別和蠶繭死亡率。桑種訂購流程圖見圖4。

圖4 蠶種訂購流程

輸入旱地種桑面積和旱地桑產量、水田種桑量和水田桑產量、蠶房面積和需訂購蠶種張數，綜合評估蠶種訂購數量是否合理，并及時給用戶彈出提示窗口。評估完成，進入繼續訂購頁面，輸入蠶種類型、訂購數量，預計單價。其中，蠶種類型分別有3齡蠶、4齡蠶、5齡蠶和家蠶供選擇，確認訂購后，進行上報蠶種訂單。

本模塊結合“忻城模式之——上浪模式”，共育4-5齡蠶，由龍頭企業以工業的思維種桑養蠶，將小蠶飼育至4-5齡再供給農戶，農戶只需養蠶16天或者1周即可上簇結繭，這種飼養模式又稱為“十日養蠶法”和“一周養蠶法”。同時，大蠶抗病力最強，提供給蠶農飼養，可大大降低桑蠶死亡率，個別條件好的農戶甚至零死亡率。對此，本系統還設計有“蠶繭品質級別”認定和“家蠶死亡率”的相關算法，有助于用戶直接觀測出農戶養桑蠶存在的問題，針對性進行技術指導服務。在進行交易時，買賣雙方會根據蠶繭形狀、顏色等協商交易價格，所以，交易價格是反映蠶繭品質的參數之一。本系統在設計“蠶繭品質級別”判定算法中涉及的因素之一就是：交易價格。其流程為蠶繭售賣單價在設定的最高參考價±5元初步判定為優級，蠶繭售賣單價在最高參考價-10～-5元初步判定為普通，蠶繭售賣單價在最高參考價-10元以下初步判定為級外，其中，最高參考價由管理員設定。“家蠶死亡率”的算法詳見式5。

對于蠶種訂購數據評估部分，部分判斷依據見公式（6）。

上式計算精確一位小數，將用戶輸入的訂購張數與計算所得飼養張數進行判斷，并彈出相應評估提示。

1.3 系統服務端設計

系統服務端用于提供系統數據的存儲服務。其主要由基于Django框架編寫的管理程序和MySql數據庫組成。基于Django編寫的管理程序負責橋接客戶端和數據庫，處理客戶端請求和操作數據庫。MySql數據庫用于保存系統運行的必要數據。系統服務端處理結構如圖5所示，客戶端發送請求到服務端的Django模塊，Django處理請求，并向MySql請求數據，MySql響應數據給Django模塊，Django模塊返回響應給客戶端。

圖5 系統服務端處理框架

1.3.1 Django處理模塊

Django收到客戶端請求，判斷客戶端請求是否正常。正常請求，則判斷操作的用戶是否有對應的數據庫操作權限，存在相應的權限時，對數據庫相應的數據進行讀、寫、修改操作。Django啟用https協議，對數據進行加密傳輸，在用戶登錄時，有效阻止賬號密碼的竊取，同時防止數據請求被攔截和響應偽造對客戶端的欺騙。Django通過session確定請求的用戶，在數據庫操作之前，判斷登錄用戶的操作權限，來對請求進行權限認證，以防止數據被隨意更改。當用戶存在相應的查詢、添加、修改權限時，對數據庫進行操作，并返回相應給客戶端，對無權限的操作請求，返回對應無操作權限的響應，其處理流程如圖6所示。

圖6 Django處理流程

1.3.2 數據庫

數據采用MySql關系型數據庫進行存儲，用表結構表示。服務端使用了用戶信息表、合作社信息表、用戶與合作社關系表、用戶考勤記錄表、供桑記錄表、桑蠶訂單表、蠶繭品質記錄表來儲存數據。

用戶信息包含主鍵、電話號碼、密碼、用戶權限等字段，用戶使用電話號碼作為登陸賬戶，并設置昵稱用于顯示，設置權限等級用于對用戶操作行為進行約束，用戶信息結構如圖7所示。

圖7 用戶信息表結構

創建合作社需要保存合作社地理位置，系統根據五級行政區域劃分，方便用戶通過位置快速定位到需要加入的合作社，如圖8所示。

圖8 合作社信息表結構

用戶加入合作社時，需要添加用戶和合作社的綁定信息，系統設置用戶與合作社關系結構如圖9所示。其屬性用于記錄用戶在合作社中的是否為員工、訂桑者、供桑者等屬性。

圖9 用戶與合作社關系表結構

針對考勤記錄、系統設置用戶考勤記錄表，其包含主鍵、考勤時間、用戶與合作社關系ID、考勤類型、備注等字段。對于供桑記錄，系統設置供桑記錄表，其包含主鍵、用戶與合作社關系ID、供桑時間、供桑數量、處理狀態、備注等字段。

對于桑蠶訂單，系統設置桑蠶訂單表，其包含主鍵、用戶與合作社關系ID、訂單時間、訂單數量、訂單類型、處理狀態等字段。用戶在提交桑蠶訂單時，客戶端計算了養殖戶養殖的蠶繭品質和養殖死亡率，系統設置蠶繭品質記錄表記錄，可用于給合作社管理人員分析，并給予蠶繭品質不高或養殖死亡率高的養殖戶提供技術支持，蠶繭品質記錄表包含：主鍵、時間、用戶對應ID、蠶繭品質等級、養殖死亡率等字段。

2 系統應用

系統應用總界面詳見圖2客戶端主界面。

2.1 協助蠶農科學訂購蠶種

用戶可以直接通過系統進行蠶繭品質級別判定、家蠶死亡率自動計算。養殖戶欲訂購蠶種，均須先進入數據上報界面，將蠶繭銷售情況及已訂購蠶種情況進行上報，如圖10所示。用戶根據自身養殖桑蠶的實際情況，輸入蠶繭產出、銷售情況和已訂購張數，確認上報后，系統將自動判定蠶繭品質（優級、普通或級外），并計算蠶繭死亡率，而后跳轉至顯示蠶繭品質和蠶繭死亡率結果頁面，如圖11所示。同時，根據用戶所填寫的旱地、水田產桑量，以及蠶房面積、欲訂購蠶種張數等數據，系統將自動給出訂購評估提示，引導用戶購買合適數量的蠶種，如圖12所示。

圖10 蠶繭銷售情況上報

圖11 判定結果界面

圖12 評估提示

由此，達到引導蠶農更加合理、科學的購買蠶種進行養殖，解決蠶繭品質低、死亡率高等痛點情況，降低桑蠶養殖成本，減少農戶損失，提高社員收益。同時，減少蠶農對各種養蠶相關知識的繁瑣學習，大大節省了時間成本，對于推動桑蠶產業的持續健康發展具有重要意義。

2.2 各項利潤分配最終收益設計

系統通過物料成本統計界面統計成本，物料成本統計列舉出桑蠶養殖的必須物料清單，只需填寫相應物料成本，便可快速統計出物料成本，如圖13所示。系統根據分配模式計算用戶收益，以10畝地為例，計算社員最終收益，如圖14所示。二次分紅后最終收益計算根據分配原則進行設計，解決利潤分配不公平的問題，并且通過系統可以快速計算出社員收益，從而合理地進行收益分配。

圖13 物料成本統計

圖14 最終收益

3 結語

為了實現忻城模式，解決蠶農參與現代桑蠶種養的組織管理及利益分配等難題，促進桑蠶扶貧產業“忻城模式”發展，基于Android開發平臺，運用Android Studio開發軟件工具，JDK1.8版本以及相匹配的SDK開發環境，設計并實現一種協同養蠶分配模式管理系統。該系統是一款集成“忻城模式之——六納模式”“忻城模式之——上浪模式”兩種模式的APP軟件。

用戶手持一部Android智能手機即可通過操作該APP相應按鈕填空等完成社員注冊及加入合作社、物料成本計算及統計等功能操作。本軟件內還設計有“蠶繭品質級別”認定和“家蠶死亡率”的相關算法，有助于用戶直接觀測出農戶養殖桑蠶存在的問題，針對性進行技術指導服務，解決忻城蠶繭品質低、死亡率高的痛點問題。推動桑蠶扶貧產業“忻城模式”發展，一同協助扶貧產業的順利進行。更有益于解決蠶農參與現代桑蠶種養的組織管理問題，蠶農參與現代桑蠶種養的利益分配等問題。