基于物联网技术的棉花信息追溯平台的构建

〔北京中棉机械成套设备有限公司，北京100089〕

一、引言

我国是棉花生产和消费大国，棉花产量和消费量一直位居世界首位[1]。棉花作为我国重要的战略物资和原料，在经济社会发展中具有重要作用。2004年开始的棉花质量检验体制改革，开启了我国棉花信息化的新时代，经过十多年的信息化发展，我国在棉花加工、检验、入库等产业链环节[2]已经实现了信息的实时采集和管理，但棉花种植环节信息一直空白，各环节信息孤岛现象严重，没有实现棉花全产业链信息的采集和融合，尤其棉种信息的采集尚未实现[3]，棉种质量的好坏一方面影响棉农的经济效益，另一方面影响纺织品质量。

为解决这些问题，实现棉花品种、棉农等种植信息的采集，并与棉花的加工信息、检验信息进行有效融合，实现棉花产业链信息的可追溯。我们依托先进的网络技术和数据存储技术，通过棉花条码将种植、加工、检验和入库等信息进行绑定，实现棉花产业链各环节信息的跟踪与质量追溯，为棉花企业生产经营管理、相关政府机构制定决策及风险预警等提供有效数据支持[4]。进而对提升棉花品质，推进棉花全产业链技术创新和转型升级有积极的推动作用。

二、系统总体设计

在种植环节，给每个地块定义一个编号，作为地块的唯一标识，通过系统采集棉花种植过程的基本信息，并与地块编号进行绑定；在收购环节，采集籽棉的检验、过磅信息，并与对应的地块编号进行关联；在加工环节，加工前通过智能采集设备设置地块编号以及品种信息，加工时将地块编号与采集的棉包条码等加工信息进行绑定；在仓储检验环节，对棉包进行组批入库，系统采集棉包入库信息，并通过接口获得棉包的检验数据信息。这几个系统通过地块编号与棉包条码进行了信息的有效融合，为整个产业链信息追溯打下了数据基础。

三、系统框架设计

基于物联网技术的棉花信息追溯平台的构架图如图1所示，系统采用Oracle搭建该平台的数据库，在此基础之上开发种植信息采集系统、籽棉收购系统、加工采集系统以及仓储检验采集系统四个部分。

追溯平台分为3层体系结构，即业务层、数据层以及应用层。

（一）数据层

系统进行数据处理的中心层，包括字典库、业务数据库和模型库、分布式存储等。各系统的登录信息，棉花各环节业务数据、系统的数据维护都在该层完成，为棉花信息追溯业务提供数据和存储空间，实现业务服务的存储，利用交互模型映射各业务应用系统基于B/S实现对分布式业务管理系统的数据集成一站式查询。

图1 基于物联网技术的棉花信息追溯平台构架图

（二）业务层

业务服务是在同一数据层和业务逻辑层的基础上实现的管理系统，每个管理系统都有相应授权管理用户，而系统与系统之间通过数据层进行关联。业务服务是通过数据采集终端软件、客户端以及网页端管理软件完成棉花各业务环节具体数据的采集。

（三）应用层

主要在前台客户端以Web浏览器的方式运行，为用户提供棉花质量信息追溯界面。用户在界面可以通过棉包条码查询到该包棉花的种植、收购、加工、检验以及入库信息并展示出来，在前端页面也可通过棉包检验信息、加工信息对品种进行质量分析。

四、系统功能模块设计及技术实现

（一）种植信息采集系统

种植信息采集系统是以Android移动端开发技术、数据库技术和计算机网络技术为支撑，以植棉地块的基本数据和棉农基本信息为基础，对植棉地块从棉种选择、种植、采收生产流程进行信息采集和管理，并将数据信息实时传输到数据服务器，与棉花质量信息追溯平台进行数据融合。

种植信息主要指标包括棉种的品种、种植时间、种植面积、地块编号、棉农姓名、身份证号码、采摘时间、脱叶率、连队、模块回潮率等信息，这些信息与地块编号进行绑定。系统主要包括籽棉模块统计信息、模块基础信息管理、籽棉模块质量复检、籽棉模块重量复检、棉模加工信息追溯几个功能模块。

该系统为棉花全产业链信息追溯提供上游种植基础数据，为科学化种植和管理提供强有力的数据依据，为保证棉花增产、农民增收具有一定的指导意义。

（二）籽棉收购管理系统

籽棉收购管理系统是在籽棉收购阶段，对籽棉的检验、过磅、结算等收购流程信息进行采集和管理，实现籽棉收购的信息化、流程化，通过开发数据传输接口，将籽棉收购管理系统与棉花质量信息追溯综合服务平台进行数据传输与融合。

系统主要包括籽棉过磅信息管理、籽棉检验信息管理、籽棉结算信息管理、数据上传等功能模块。籽棉收购阶段主要指标包括棉农姓名、身份证号码、颜色级、籽棉类型、长度级、回潮率、含杂率、马克隆值、毛衣分、单价、毛重、净重、过磅日期等收购信息，收购信息通过地块编号进行绑定，从而实现种植与收购信息的关联。

（三）皮棉加工管理系统

该系统主要是对皮棉加工信息进行采集，在采集设备端，先设置棉花品种以及地块编号信息，主要指标包括棉包条码、包号、加工日期，毛重、净重、回潮率、班次、生产线、加工企业等加工信息，还包含品种及地块信息，以及现场采集的皮棉加工信息。系统将采集的加工信息进行上传，从而进一步打通棉花业务环节信息，实现种植、收购、加工信息的融合与贯通，为棉花质量追溯提供基础数据。

采集设备端主要包括参数设置、企业基本信息设置、信息自动采集、数据导出功能；硬件设备包括电器柜、数据采集器、条码打印机、回潮率测定仪器；加工数据平台端主要包括数据上传、数据查询、组批、销售等功能。

（四）仓储检验采集系统

企业在加工数据平台组入库批后，进行入库操作，在入库现场进行重量的二次称重，同时纤维检验人员进行取样检验。仓储检验采集系统现场采集棉包批次的重量以及入库信息，同时通过Webservice接口获取入库棉包的检验数据信息。通过棉包条码将棉花种植、收购、加工、入库、检验环节数据进行关联，实现了全产业链信息的融合，从而为棉花信息质量管控和追溯提供了数据基础。

五、信息追溯平台的打造及意义

信息追溯平台是在各子系统的数据基础上搭建而成，主要包括皮棉信息追溯、籽棉信息追溯、品种质量分析等功能模块，从而实现棉花各产业链环节信息的质量追溯，通过各节点能向上或向下进行信息追溯。

该平台的搭建，不仅实现了棉花质量和各环节信息的追溯管理，更重要的是对棉花数据的科学分析、管理和利用，为科学种植管理提供强有力的依据，从而保护了棉农利益，提高了加工企业市场竞争力，为企业生产经营管理、相关政府机构制定决策及风险预警等提供有效数据支持。通过与终端棉纺织企业的对接及经济性分析，健全了棉花从田间到市场的全程质量控制和可追溯制度，对提升棉花产品质量、促进纺织企业健康发展有一定的推动作用。

六、结束语

基于物联网技术的棉花信息追溯平台，针对当前棉花产业链各环节数据信息脱节，无法满足纺织端精准配棉需求，无法在各个环节进行质量追溯的现状，结合物联网技术对棉花种植、收购、加工、入库及检验各业务环节的数据进行采集。通过棉包条码将整个业务流程数据关联和融合起来，为棉花质量追溯提供全面的基础数据，为信息查询、管理提供了方便、可靠的平台和工具。

[1]卢秀茹，代学钢，王健.基于信息技术的棉花风险预警系统及应用[J].农业工程学报，2007，9（23）：159-162.

[2]张利庠，周海川，卞秋实.棉花产业链各环节相关性分析[J].山西大学学报：哲学社会科学版，2012，35（5）：106-115.

[3]陈琴刚.基于RFID技术的棉种质量安全溯源系统研究[D].石河子：石河子大学机械电气工程学院，2014.

[4]刘从九.我国棉花市场预警系统及指标体系研究[J].中国纤检，2006，1：7-9.☆