基于“互联网+”的烟叶生产标准化管理系统设计与应用

徐光辉， 李海江， 宋瑞芳， 李俊营， 郭桥燕， 林 娟， 马文辉， 金万强

(1.河南省烟草公司 平顶山市公司， 河南 平顶山 467000； 2.中国烟草总公司 河南省公司， 河南 郑州 450015； 3.河南和颂科技有限公司， 河南 郑州 450015)

利用互联网技术培育网络化、智能化、精细化的烟草农业新生态是烟草行业“互联网+”行动计划的重点领域[1]，目前已在病虫害防治、基础设施建设管理、烟叶储运和烟叶生产综合管理等方面取得一些成效。彭曙光等[2-3]分别建立了基于多途径分类检索Lucid 3的烟草病害诊断专家系统和烟草病虫害远程在线诊断系统。李世祥等[4]开发的烟叶基础设施信息化管理系统，实现了对烟叶基础设施建设的信息化管理。杨成龙等[5]通过配套的物联网应用系统完成对烟叶信息的实时跟踪，从源头上解决了烟叶运储业务管理精细化程度不高的难题。邱荣洲等[6]开发了基于智能手机的烟叶生产科技服务系统。李一山等[7]开发的优质烤烟生产技术咨询系统实现了通过网络向用户提供技术咨询和相关理论知识服务的目的。沈少君等[8]进行烟农星级管理系统开发，实现了烟农队伍的信息化管理。王志勇等[9]搭建了具有皖南特色的现代烟草农业信息化管理平台。在其他领域也有较多基于“互联网+”的开发应用[10-11]。针对烟叶生产管理过程中存在的数据采集不方便、数据不真实及上报不及时等问题，山东日照、贵州毕节和四川攀枝花等地进行了信息化方面的探索实践[12-13]，但是基于烟叶生产标准与互联网技术支撑烟叶生产过程数据采集与管理的应用鲜有报道。为此，基于信息化、标准化与烟叶生产业务的深度融合，开发烟叶生产管理全覆盖的标准化管理系统，以期为实现烟叶生产全过程的信息化和精细化管理奠定基础。

1 系统架构与技术开发

1.1 系统的架构

1.1.1 基础层 包括采集感知、网络通信、数据中心和支撑服务。采集感知是运用物联网技术和Android端的烟叶生产管理应用程序，实现烟叶生产过程的数据采集、加工和传输。Android端应用程序提供烟叶生产每个环节执行的国家标准、行业标准和企业标准，采集生产过程数据时依据标准进行数据采集，最终将数据经过整理传输到web端并实现数据同步。网络通信用于实现物联网、行业专网及无线网络之间的数据安全传输，通过数据中心实现数据的存储、管理和交换共享，并通过支撑服务提供集成开发环境、共用构件。

1.1.2 数据层 包括烟农基础信息数据库、烟叶生产信息数据库、标准数据库、流程数据库及其他信息数据库。其中，市级公司通过系统平台发布各生产环节的标准，形成标准数据库和流程数据库，并利用数据持久化技术进行信息的存储、搬运与应用。

1.1.3 平台层 建立Web与Android端的联系，响应用户请求并进行逻辑处理，将上传数据、写入数据及操作数据等存入数据库。

1.1.4 应用层 从数据库提取信息进行分类整理、统计运算，业务逻辑的实现，还原现实工作流程。在烟站网格管理员采集生产数据的基础上，市、县、烟站各层级管理人员通过系统可以查询数据、综合信息发布、调用数据、填报数据，实现业务管理、技术指导、信息查询及绩效考核等功能。

1.1.5 展现层 实现面向烟草从业人员不同层级的工作需求，如烟站网格管理员通过Android端应用程序登录系统，可采集烟叶生产过程数据及查看上级管理部门下发的文件、通知等；市、县级管理人员在PC端通过访问应用系统，进行数据查询、数据分析、文件下达、绩效考核等应用。同时，明确决策层、管理层和基础层的职能职责，进行分层授权，用户通过统一门户进入不同应用系统，进行相关操作。

1.2 技术开发

按照可靠安全、高跨平台性、高扩展性等要求，系统采用Java语言作为系统后台业务逻辑及Android端信息采集、标准下载等功能的实现。Web端采用具有多层架构的B/S架构，即浏览器/服务器模式，系统匹配当下主流浏览器，用户在市级公司允许网络权限范围内，利用浏览器就可以对公司的标准化生产事项进行管理。维护工作在服务器端进行，大大降低了系统升级和维护难度。

图1烟叶生产标准化管理系统的架构

Fig.1 The overall architecture of tobacco production standardization management system

系统采用5层结构，即基础层、数据层、平台层、应用层和展现层，展现给用户的应用层和展现层。当应用需求发生变化时，只需修改后台逻辑层即可让用户拥有前后基本一致的操作体验。系统采用当下主流框架SpringMVC+Spring+Mybaits整合进行Web端应用程序的快速开发和更新，可使表单校验、控制跳转、数据封装、事务处理、事务控制、异常处理及业务逻辑处理等工作更加高效。根据数据安全、传输效率高等要求，Android端开发采用C/S架构，采用WebService技术与服务器端进行数据交互，采用专用的3G/4G移动网络进行烟叶生产相关数据的上传和下载。

视图层通过SpringMVC架构技术，采用HTTP协议接收数据请求，划分请求为逻辑业务，调用逻辑层的模块完成业务；逻辑层使用Spring框架进行处理，完成业务逻辑处理、数据封装、调用数据层操作等工作；数据层采用Mybatis持久层框架，完成逻辑层提交的数据库操作。

2 系统的功能模块

2.1 PC端

烟叶生产标准化系统PC端有11个模块，可分为5个部分。

2.1.1 生产数据统计 由种植主体数据和烟叶生产基础数据组成。包括综合统计、基础设施、烟农评级、物资发放、合同管理、成熟采收、烘烤管理、烘烤师、网格化管理、预留烟田规划、品种种植、种植主体、烟叶移栽进度及烟田损失等的管理。其中，种植主体数据包括当年烟农档案、育苗户档案和网格管理员档案；基础数据包括网格管理、烟田规划、基础设施、土壤检测、烟叶理化、气象信息和科研项目管理等。

2.1.2 生产进度统计 可通过系统查询、掌握烟站、县级公司烟叶生产中9个关键生产环节每天的工作进度，如育苗、腾茬、起垄、移栽和打顶抹杈。

2.1.3 综合信息发布 包括标准知识库、生产过程贯标管理、考核标准、市局文件、培训宣传、病虫害防治、扶持政策、公告信息等，相关信息通过平台发布后，网格管理员可通过移动终端随时查看。

2.1.4 考核评估 分层级考核，每层级考核由系统上传数据系统自动评定和主观评定两部分组成。包括考核内容设置、绩效考核、网格管理员考核排名、烟站考核排名、县公司考核排名、考核文件管理等。市级公司月初发布考核目标，烟站根据考核目标要求对网格管理员进行绩效考核；县级公司根据烟站网格管理员的考核平均分和主观评定对烟站打分；市级公司根据各县所有烟站的平均分和主观对县级公司进行考核。

2.1.5 烟叶溯源 通过二维码烟叶溯源系统与标准化系统进行链接，实现通过扫描二维码查看烟包的烟农信息、生产过程信息和收购信息。

2.2 移动终端

主要包括产前准备、生产管理、综合信息和系统设置4个部分。

2.2.1 产前准备 包括网格化管理、烟农管理、育苗户管理、物资管理和工作日志5个方面。其中，网格化管理包含烟田规划、基础设施、土壤检测和烟叶理化分析；烟农管理包含烟农档案、烟田档案、种植审批和草签合同；育苗户管理包含育苗工场、育苗户、育苗计划和育苗进度。

2.2.2 生产管理 包括育苗管理、整地起垄、移栽管理、施肥管理、田间管理、采收烘烤管理、产前预测、收购查询和烟农评级。其中，育苗管理包含消毒、苗期管理、苗床追肥、温湿度管理、病虫害防治和育苗发放；整地起垄包含腾茬、冬耕、起垄、冬灌；施肥管理包含基肥、穴肥和追肥施用；田间管理包含揭膜中耕培土、打顶抑芽、灌溉和植保；采收烘烤管理包含成熟采收、烘烤和烘烤师；产前预测包含田间评估、烤后评估、自然灾害统计和保险。

图2 烟叶生产标准化系统的主要功能模块

2.2.3 综合信息 包括考核标准、培训宣传、病虫害防治、标准知识库、扶持政策、市局文件、烟草法律及气象信息。

2.2.4 系统设置 包括年度设置、帮助文档、密码修改和软件升级。

3 系统的应用与效益

3.1 应用

2017年7月，烟叶生产标准化管理系统在平顶山市6个植烟县(市)推广应用。截至2018年12月，已注册系统管理员86人，总注册用户420人，建立育苗户档案41户，烟农档案2 717户。2018年从烟田规划环节开始，全市共录入图片资料138 921条，工作日志58 174条，生产过程数据38 985条，实现了烟叶生产数据的信息化管理。2018年5月，根据使用情况反馈对系统进行了优化升级。

3.2 效益

3.2.1 管理效益

1) 在数据采集上，每个生产环节都有最新标准文件实时参考，确保烟叶生产数据采集有标准可依，真实可靠。成熟的技术人员队伍加上完善的工作制度及适用的终端设备形成了完善的数据采集体系，保证了数据的全面、真实、及时。数据采集既包括基层采集上传汇总，也包括管理部门在系统内直接发布，可供各层级人员使用和学习。

2) 在数据应用上，PC端应用，完成了14个功能报表的综合查询、9项生产环节进度查看、9大功能模块的内容建设，实现业务数据的快速统计、智能分析。各层级管理人员和技术员通过系统可以查询数据、调用数据及填报数据，实现业务管理、技术指导、信息查询以及绩效考核等功能；借助系统平台，可以将烟叶方面的政策和业务信息、通知公告更快捷的传递给烟站职工，市、县公司管理人员随时掌握生产动态，形成市、县级烟草公司、基层烟站更高效的生产管理协同新机制，烟叶生产的组织化程度得到提高。此外，绩效考核模块构建了根据数据上传情况系统自动评定加管理人员根据考核标准进行主观评定的绩效考核模式，实现了市、县级公司、烟站、网格管理员的层层考核，改变了传统的绩效考核模式，避免了人为因素的影响；以充分发挥绩效考核的激励约束作用，激发广大职工工作的积极性、主动性和创造性。

3) 在信息集成上，大量信息经逐级移动终端汇总后一直到达决策层，决策层通过分析汇总各类信息，对烟叶生产的趋势进行判断，作为制定政策的依据和参考。

3.2.2 经济效益 从表1看出，应用系统后较应用系统前各工作环节所用工时均不同程度地减少。如网格管理员数据整理所用工时，应用系统后每人每次可节省8 min，整个生产环节每人需要数据整理40次，420名网格管理员在数据整理上可节省工时2 240 h。该系统的应用可大幅减轻烟叶网格管理员的工作量，网格管理员整个生产环节全市可节省工时11 788 h。平顶山市在整个烟叶生产环节共减少工时13 575 h，按照人均日工资100元计算，每年可节约16.97万元。

表1 烟叶标准化管理系统应用后的工作效能

4 小结

构建的烟叶生产管理全覆盖的标准化管理体系，基本实现了产前、产中和产后等生产流程数据采集的信息化。应用情况表明，烟叶生产标准化管理系统对提高生产管理的科学性和预见性具有重要意义。由于该系统只涉及市级、县级和烟站三级管理部门的数据采集与应用，依托系统对烟农提供技术服务方面还未涉及。下一步将依托平台拓展服务方式，开发提供服务烟农主体的应用端口，使烟农通过智能手机就能获得农业技术的图文、视频等在线培训，提供农技知识库、经验交流等服务，更直接有效地进行农业科技推广，打造与烟农之间双向、即时的信息服务窗口，实现农业科研人员、烟技人员和烟农建立微信交流的环境，方便烟农进行生产技术咨询及科研、烟技人员主动了解生产状况与存在问题，进而提升技术服务水平。