基于地块管理的农机合作社管理系统设计与实现

刘婞韬，徐岚俊，李小龙，陈 华，孙梦遥，张传帅

(北京市农业机械试验鉴定推广站，北京 100079)

0 引言

农业生产托管服务作为一种新型农业经营组织形式正在逐步替代传统经营模式，成为规模化服务的一个重要发展方向，并得到推广应用[1]。《关于加快发展农业生产性服务业的指导意见》(农经发〔2017〕6号)中大力推进农业生产托管[2]。以“把地种好”为突破口，通过建设生产托管作业调度管理系统，与典型主要农作物生产托管标准相配合，推动“土地适度规模化”，逐步提高托管作业调度专业化、机械化与信息化，最终实现节本、增效、提质的目的[3]。

农业农村部印发的《数字农业农村发展规划(2019—2025年)》指出，要建设农业自然资源大数据，要健全农户和新型农业经营主体大数据，要提升种植业生产管理信息化水平，建设数字田园，推动农机智能作业与调度监控[4]。同时，以数据为关键生产要素，着力建设基础数据资源体系，加强数字生产能力建设，加快农业农村生产经营、管理服务数字化改造[5]。合作社管理系统能够收集到地块权属、地块面积、空间分布、种植信息、以及投入品的使用情况；能够收集到合作社经营主体身份及生产管理相关信息；通过智能装备能够实现调度监控与农机作业质量监测。

目前，合作社在农事作业方面，存在着一定的不专业性及不规范性，管理方式粗狂。当前，土地所有者将土地托管，由农机合作社提供专业的生产资料和全程机械化作业服务，降低种地成本，提高粮食产量[6]。为了使合作社更系统化管理作业地块、作业订单、衡量作业质量、评价作业效果，开发了针对合作社管理者使用的合作社管理系统。该系统以管理作业订单、规范作业标准、衡量作业质量、评价作业效果为目标，依据该系统，进行合作社的全面管理，解决合作社管理中地块管理、调度管理、订单管理、质量管理及用户管理等问题。该系统可对合作社的土地、农机、机具、机手、生产资料等进行全面管理。通过物联网等技术手段，开发配套业务APP，机手可通过APP接收系统下发的订单信息；同时，通过海量数据的持续积累和人工智能技术应用，使线下生产与合作社作业管理相互融合、相互促进，实现农业生产从标准化到精准化再到数字化的智能发展。

1 系统总体设计

1.1 系统总体架构

系统总体架构如图1所示。首先，用户通过浏览器向WEB服务器发起请求，WEB服务器接收用户请求的不同地址路径，然后根据不同条件通过应用程序访问数据，查询相关数据，之后返回给应用程序，最后WEB服务器通过浏览器的页面将相关数据展现给用户，完成整个请求过程[7]。

图1 系统总体架构Fig.1 Overall system architecture

1.2 系统应用架构

合作社管理系统由数据资源层、业务支撑层、应用服务层3层组成，除此之外由外部基础设施构成基础设施层，摄取系统所需数据、进行数据传输，如图2所示。

图2 系统应用架构Fig.2 System application architecture

合作社管理系统在架构上分为4层和多个系统保障体系。

(1)应用层。该层设计整个系统的应用框架，整个系统分为PC和移动两个访问终端。PC端用于合作社管理者对整个系统的管理。移动端则是在该合作社机手作业时使用。

(2)业务支撑层。该层设计整个系统的业务框架。PC端业务包括人员管理、农机作业管理、种植物管理、农资管理等系统的所有管理功能。移动端包括作业管理、调度管理和我的等用于机手作业时需要的功能。

(3)数据资源层。该层设计整个系统的数据框架。①基础数据库。组织机构、部门、角色、账号等数据信息。②地块数据库。通过人工在地图上规划的地块边际数据，地块基本信息等数据。③作业数据库。用于记录管理者派发的作业调度数据，机手作业时产生的作业数据，包括面积、地点、合格率等数据信息。④机手数据库。记录合作社管理者添加的机手基本信息，包括姓名、联系电话等信息。

(4)基础设施层。该层设计的是整个系统的基础架构，包括最基本的网络、系统运行环境等信息。网络要求有线网或4G及以上的无线网络，系统运行环境要求Intel i3及以上处理、4G内存，现代浏览器等[8]。

(5)系统保障体系。包括7个部分[9-10]。①访问控制。只有登录成功后才能操作相关功能，否则无法访问。②网络与通信。通过http方式访问整个系统。③存储与备份系统。用云服务器和RDS数据存储相关数据，使用定时自动备份相关数据，保证出现问题时最大限度减小数据丢失问题。④信息安全系统。针对重要数据进行加密处理，定时自扫系统漏洞并及时修复。⑤数据处理系统。对用户输入的数据进行严格的验证，避免产生脏数据，并及时针对数据表进行碎片整理，保证数据的完整性。⑥权限管理。系统根据不同角色可分配不同操作权限，同时每个用户可以拥有不同角色，实现对功能的权限管理。⑦日志系统。系统会记录登录信息和功能的操作信息，在出现操作失误的情况下快速找到相关日志并修正。

1.3 业务流程设计

系统业务流程如图3所示。土地所有者(合作社管理者)根据坐标点生成地块，录入地块信息。

图3 系统业务流程Fig.3 System business flow chart

选择需要作业的地块发布作业调度信息，农机手通过手机端接收作业调度订单，并按照订单要求开始作业，作业完成后可随时查看作业质量，订单任务完成后土地所有者(合作社管理者)可通过系统查看作业质量。

2 业务功能与实现

2.1 系统功能构成

基于地块管理的合作社管理系统由合作社管理端和农机手移动端组成，系统功能构成如图4所示。

图4 系统功能构成Fig.4 System function composition

2.2 系统功能实现

2.2.1 地块信息管理

合作社可根据地块坐标点，生成地块，录入地块信息，包括地块编号、地籍信息、地块面积、坐落位置、托管单位、历史耕作情况、历史种植情况、种植类型(水田/旱田)和当前托管状态等。地块管理页面如图5所示。

图5 地块管理页面Fig.5 Plot management page

2.2.2 调度管理

合作社选择地块、并选择作业类型后，任务下发给合作社机手，机手接受任务并按要求进行农机作业。调度管理页面如图6所示。

图6 调度管理页面Fig.6 Dispatching management page

2.2.3 订单管理手机APP端

机手通过APP接收合作社下发的订单信息，包括农机信息(农机位置、车牌号、品牌型号、功率段、配套农具等)、地块信息(地块位置、地块面积等)与作业标准信息(作物品种、作业类型、作业时间等)。

APP支持导航功能，包括导航到农机位置和导航到地块位置。同时，机手到达作业地点，在APP点击开始作业，APP实时显示作业信息，机手可与作业标准比对，确保作业内容达标；结束作业后在APP进行结束作业确定，统计作业信息。订单管理手机APP端页面如图7所示。

图7 订单管理手机APP端页面Fig.7 Order management mobile APP page

2.2.4 质量监控

作业完成后，合作社可对机手作业质量进行实时监控及作业后评价，分析作业面积、作业完成度、合格面积等。质量监控页面如图8所示。

图8 质量监控页面Fig.8 Quality monitoring page

2.2.5 人员管理

合作社可对本社机手信息、管理员信息进行信息录入，包括姓名、手机号码、身份证号等信息，以便作业调度后机手通过手机可及时接收作业任务信息。人员管理页面如图9所示。

图9 人员管理页面Fig.9 Personnel management page

2.2.6 农资管理

合作社可对本社物资进行录入与登记，包括出库、入库管理、报废、借出管理和机具管理等，方便管理者查看本社农资物品的当前状态。农资管理页面如图10所示。

图10 农资管理页面Fig.10 Agricultural resources management page

3 系统推广应用情况

该系统目前已在北京两家大型农机专业合作社进行应用。

一是北京河南寨农机服务专业合作社。该合作社是北京5家部级示范社之一，合作社的业务主要包括提供农机服务、跨区作业、流转土地。合作社在农场信息化管理方面一直处于北京市领先水平，近几年，该合作社通过信息化技术不断提升合作社及农机作业的管理水平。在管理方面，注重于基于信息化手段辅助管理人员进行人员、农机、机具的管理。

二是北京京南绿海农机服务专业合作社。该合作社在农机管理方面非常重视信息化管理，是北京市具有代表性的新型社会化服务经营组织。合作社依托大兴新机场建设，流转12个村土地近1 333 hm2(2万亩)，合作社的业务主要包括农业生产经营、景观农业建设。目前该合作社已通过系统标定所属地块1 200 hm2(1.8万余亩)，地块管理及农机调度均实现了信息化管理。合作社管理者在管理方面尤为重视信息化作业管理和机手的绩效管理，以监管平台的数据作为依据考核机手作业效果。合作社积极推进农机信息化和农机装备产业升级，真正将“互联网+农机作业”应用到实际生产经营中。

4 系统应用前景

4.1 经济效益

通过对信息化技术的利用，加快现代农业信息化技术的广泛应用，从根本上改变合作社管理模式及服务模式，提高农业的整体管理水平，促进农村经济发展[11]。通过构建的综合信息服务平台，一方面可以为农业生产提供及时、准确的数据分析，使农民通过数据感知现状，避免农业生产的盲目性，有效增加农民收入；另一方面提高农业和农村宏观决策水平，加快优势农产品的区域优化布局，促进农业农村产业结构的合理调整，更大程度地挖掘农业内部的增收潜力。本项目的实施将实现信息惠民、信息富农、信息兴村，所产生的经济效益是不言而喻的[12]。

4.2 社会效益

本文建设集成了农业作业全程机械化监测技术，能提升传统生产模式效率，将有利于提升农民的信息能力，提高农民科技文化素质，改变农民的传统生产观念、生产方式，有利于农民做出生产经营决策，并且激发农民学习科学技术知识的积极性，培养造就懂科学、会管理、善经营的社会主义新型农民。提高农作物产量，降低生产成本，增强农业在市场上的竞争力。通过平台建设，使农业生产管理走向自动化，进一步提高社会劳动生产效率，对于构建农村和谐社会具有非常重要的意义[13]。

4.3 生态效益

综合运用遥感技术、地理信息系统、全球卫星定位系统、物联网、嵌入式系统、传感器检测技术、智能信息处理技术等，构建快速采集、智能处理、及时服务和便捷响应服务管理平台，可实现对农业生产过程的精细管理和农村生态环境有效监控，实现节药、节水、节肥、减排，提高农业资源的利用效率，减少农业和农村生态环境的污染，实现农业可持续发展，对保护环境和维护生态环境平衡具有重要作用。

5 结论

(1)促进农业社会化服务。随着农户呈现出明显的老龄化兼业化特征，发展农业生产托管，让农户借由服务组织的专业化服务将先进适用的品种、技术、装备等要素导入农业生产，切实解决土地弃耕、经营方式粗放落后、生产效率低下等问题。

(2)作业质量有迹可循。通过信息化系统，实现了耕、种、管、收各个环节的标准化、信息化与科学化管理，解决了合作社和机手作业后的质量评估无依据的问题，为与托管方和机手结算费用、后续合作提供数据支持。

(3)促进农业节本增效。开展规模化的统一托管服务，服务组织可以集中采购农业生产资料，采用先进耕作技术、充分发挥农业机械装备作业能力；推广农业机械标准化生产，提高农产品产量和品质，实现农业节本、增产、增效、增收的多重效益。