基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的棉花信息追溯平臺(tái)的構(gòu)建

〔北京中棉機(jī)械成套設(shè)備有限公司，北京100089〕

一、引言

我國(guó)是棉花生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，棉花產(chǎn)量和消費(fèi)量一直位居世界首位[1]。棉花作為我國(guó)重要的戰(zhàn)略物資和原料，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要作用。2004年開始的棉花質(zhì)量檢驗(yàn)體制改革，開啟了我國(guó)棉花信息化的新時(shí)代，經(jīng)過十多年的信息化發(fā)展，我國(guó)在棉花加工、檢驗(yàn)、入庫(kù)等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)[2]已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信息的實(shí)時(shí)采集和管理，但棉花種植環(huán)節(jié)信息一直空白，各環(huán)節(jié)信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，沒有實(shí)現(xiàn)棉花全產(chǎn)業(yè)鏈信息的采集和融合，尤其棉種信息的采集尚未實(shí)現(xiàn)[3]，棉種質(zhì)量的好壞一方面影響棉農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面影響紡織品質(zhì)量。

為解決這些問題，實(shí)現(xiàn)棉花品種、棉農(nóng)等種植信息的采集，并與棉花的加工信息、檢驗(yàn)信息進(jìn)行有效融合，實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)業(yè)鏈信息的可追溯。我們依托先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，通過棉花條碼將種植、加工、檢驗(yàn)和入庫(kù)等信息進(jìn)行綁定，實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)信息的跟蹤與質(zhì)量追溯，為棉花企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、相關(guān)政府機(jī)構(gòu)制定決策及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等提供有效數(shù)據(jù)支持[4]。進(jìn)而對(duì)提升棉花品質(zhì)，推進(jìn)棉花全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級(jí)有積極的推動(dòng)作用。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在種植環(huán)節(jié)，給每個(gè)地塊定義一個(gè)編號(hào)，作為地塊的唯一標(biāo)識(shí)，通過系統(tǒng)采集棉花種植過程的基本信息，并與地塊編號(hào)進(jìn)行綁定；在收購(gòu)環(huán)節(jié)，采集籽棉的檢驗(yàn)、過磅信息，并與對(duì)應(yīng)的地塊編號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；在加工環(huán)節(jié)，加工前通過智能采集設(shè)備設(shè)置地塊編號(hào)以及品種信息，加工時(shí)將地塊編號(hào)與采集的棉包條碼等加工信息進(jìn)行綁定；在倉(cāng)儲(chǔ)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，對(duì)棉包進(jìn)行組批入庫(kù)，系統(tǒng)采集棉包入庫(kù)信息，并通過接口獲得棉包的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。這幾個(gè)系統(tǒng)通過地塊編號(hào)與棉包條碼進(jìn)行了信息的有效融合，為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈信息追溯打下了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

三、系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的棉花信息追溯平臺(tái)的構(gòu)架圖如圖1所示，系統(tǒng)采用Oracle搭建該平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)之上開發(fā)種植信息采集系統(tǒng)、籽棉收購(gòu)系統(tǒng)、加工采集系統(tǒng)以及倉(cāng)儲(chǔ)檢驗(yàn)采集系統(tǒng)四個(gè)部分。

追溯平臺(tái)分為3層體系結(jié)構(gòu)，即業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層以及應(yīng)用層。

（一）數(shù)據(jù)層

系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的中心層，包括字典庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)、分布式存儲(chǔ)等。各系統(tǒng)的登錄信息，棉花各環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維護(hù)都在該層完成，為棉花信息追溯業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)的存儲(chǔ)，利用交互模型映射各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)基于B/S實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成一站式查詢。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的棉花信息追溯平臺(tái)構(gòu)架圖

（二）業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)服務(wù)是在同一數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)邏輯層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的管理系統(tǒng)，每個(gè)管理系統(tǒng)都有相應(yīng)授權(quán)管理用戶，而系統(tǒng)與系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)層進(jìn)行關(guān)聯(lián)。業(yè)務(wù)服務(wù)是通過數(shù)據(jù)采集終端軟件、客戶端以及網(wǎng)頁(yè)端管理軟件完成棉花各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)具體數(shù)據(jù)的采集。

（三）應(yīng)用層

主要在前臺(tái)客戶端以Web瀏覽器的方式運(yùn)行，為用戶提供棉花質(zhì)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(gòu)、加工、檢驗(yàn)以及入庫(kù)信息并展示出來，在前端頁(yè)面也可通過棉包檢驗(yàn)信息、加工信息對(duì)品種進(jìn)行質(zhì)量分析。

四、系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)及技術(shù)實(shí)現(xiàn)

（一）種植信息采集系統(tǒng)

種植信息采集系統(tǒng)是以Android移動(dòng)端開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支撐，以植棉地塊的基本數(shù)據(jù)和棉農(nóng)基本信息為基礎(chǔ)，對(duì)植棉地塊從棉種選擇、種植、采收生產(chǎn)流程進(jìn)行信息采集和管理，并將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，與棉花質(zhì)量信息追溯平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。

種植信息主要指標(biāo)包括棉種的品種、種植時(shí)間、種植面積、地塊編號(hào)、棉農(nóng)姓名、身份證號(hào)碼、采摘時(shí)間、脫葉率、連隊(duì)、模塊回潮率等信息，這些信息與地塊編號(hào)進(jìn)行綁定。系統(tǒng)主要包括籽棉模塊統(tǒng)計(jì)信息、模塊基礎(chǔ)信息管理、籽棉模塊質(zhì)量復(fù)檢、籽棉模塊重量復(fù)檢、棉模加工信息追溯幾個(gè)功能模塊。

該系統(tǒng)為棉花全產(chǎn)業(yè)鏈信息追溯提供上游種植基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為科學(xué)化種植和管理提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)依據(jù)，為保證棉花增產(chǎn)、農(nóng)民增收具有一定的指導(dǎo)意義。

（二）籽棉收購(gòu)管理系統(tǒng)

籽棉收購(gòu)管理系統(tǒng)是在籽棉收購(gòu)階段，對(duì)籽棉的檢驗(yàn)、過磅、結(jié)算等收購(gòu)流程信息進(jìn)行采集和管理，實(shí)現(xiàn)籽棉收購(gòu)的信息化、流程化，通過開發(fā)數(shù)據(jù)傳輸接口，將籽棉收購(gòu)管理系統(tǒng)與棉花質(zhì)量信息追溯綜合服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與融合。

系統(tǒng)主要包括籽棉過磅信息管理、籽棉檢驗(yàn)信息管理、籽棉結(jié)算信息管理、數(shù)據(jù)上傳等功能模塊。籽棉收購(gòu)階段主要指標(biāo)包括棉農(nóng)姓名、身份證號(hào)碼、顏色級(jí)、籽棉類型、長(zhǎng)度級(jí)、回潮率、含雜率、馬克隆值、毛衣分、單價(jià)、毛重、凈重、過磅日期等收購(gòu)信息，收購(gòu)信息通過地塊編號(hào)進(jìn)行綁定，從而實(shí)現(xiàn)種植與收購(gòu)信息的關(guān)聯(lián)。

（三）皮棉加工管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對(duì)皮棉加工信息進(jìn)行采集，在采集設(shè)備端，先設(shè)置棉花品種以及地塊編號(hào)信息，主要指標(biāo)包括棉包條碼、包號(hào)、加工日期，毛重、凈重、回潮率、班次、生產(chǎn)線、加工企業(yè)等加工信息，還包含品種及地塊信息，以及現(xiàn)場(chǎng)采集的皮棉加工信息。系統(tǒng)將采集的加工信息進(jìn)行上傳，從而進(jìn)一步打通棉花業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)種植、收購(gòu)、加工信息的融合與貫通，為棉花質(zhì)量追溯提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

采集設(shè)備端主要包括參數(shù)設(shè)置、企業(yè)基本信息設(shè)置、信息自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能；硬件設(shè)備包括電器柜、數(shù)據(jù)采集器、條碼打印機(jī)、回潮率測(cè)定儀器；加工數(shù)據(jù)平臺(tái)端主要包括數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)查詢、組批、銷售等功能。

（四）倉(cāng)儲(chǔ)檢驗(yàn)采集系統(tǒng)

企業(yè)在加工數(shù)據(jù)平臺(tái)組入庫(kù)批后，進(jìn)行入庫(kù)操作，在入庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重量的二次稱重，同時(shí)纖維檢驗(yàn)人員進(jìn)行取樣檢驗(yàn)。倉(cāng)儲(chǔ)檢驗(yàn)采集系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采集棉包批次的重量以及入庫(kù)信息，同時(shí)通過Webservice接口獲取入庫(kù)棉包的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。通過棉包條碼將棉花種植、收購(gòu)、加工、入庫(kù)、檢驗(yàn)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈信息的融合，從而為棉花信息質(zhì)量管控和追溯提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

五、信息追溯平臺(tái)的打造及意義

信息追溯平臺(tái)是在各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上搭建而成，主要包括皮棉信息追溯、籽棉信息追溯、品種質(zhì)量分析等功能模塊，從而實(shí)現(xiàn)棉花各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)信息的質(zhì)量追溯，通過各節(jié)點(diǎn)能向上或向下進(jìn)行信息追溯。

該平臺(tái)的搭建，不僅實(shí)現(xiàn)了棉花質(zhì)量和各環(huán)節(jié)信息的追溯管理，更重要的是對(duì)棉花數(shù)據(jù)的科學(xué)分析、管理和利用，為科學(xué)種植管理提供強(qiáng)有力的依據(jù)，從而保護(hù)了棉農(nóng)利益，提高了加工企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、相關(guān)政府機(jī)構(gòu)制定決策及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等提供有效數(shù)據(jù)支持。通過與終端棉紡織企業(yè)的對(duì)接及經(jīng)濟(jì)性分析，健全了棉花從田間到市場(chǎng)的全程質(zhì)量控制和可追溯制度，對(duì)提升棉花產(chǎn)品質(zhì)量、促進(jìn)紡織企業(yè)健康發(fā)展有一定的推動(dòng)作用。

六、結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的棉花信息追溯平臺(tái)，針對(duì)當(dāng)前棉花產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)信息脫節(jié)，無法滿足紡織端精準(zhǔn)配棉需求，無法在各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量追溯的現(xiàn)狀，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)棉花種植、收購(gòu)、加工、入庫(kù)及檢驗(yàn)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。通過棉包條碼將整個(gè)業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和融合起來，為棉花質(zhì)量追溯提供全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為信息查詢、管理提供了方便、可靠的平臺(tái)和工具。

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