吉林大米5T管理综合信息系统

吴文福，张 娜，徐 文，李姝峣，王雨佳，孟宪梅

（1.吉林大学，吉林 长春 130012；2.吉林工商学院，吉林 长春 130507）

0 引言

1 吉林大米收储作业5T管理

不同于作物成熟后收割和仓储的传统概念，本文定义从粮食籽粒初步成形到完满，直至进入流通的过程为“粮食围收获期”。在研究分析国内外文献基础上，认为稻谷的围收获期首先是一个生物过程，具有鲜明的非线性时间效应，其生长过程是一个非正则的S 型曲线[5-8]，该S 型曲线由多个分段曲线共同形成通道，如图1 所示，每一段曲线反映阶段性生长特征。该通道叫做“时效通道”，为便于与信息化技术融合，将每段曲线所关联的时空叫做“时效区块”。稻谷全生产周期通道过程中，包括播种1、出苗2、移栽3、分蘖4、拔节5、抽穗6、开花7、收割8、田场9、干燥10、收仓11、仓储12 等关键时间节点。5T 为基于关键指标敏感点对时间通道的5 个时间区块划分，分别为熟收时期T1、田场时期T2、干燥时期T3、收仓时期T4 和仓储时期T5 等5 个“时效区块”。吉林大米收储作业5T管理就是实现从收获到出仓的收储作业过程管理，对吉林大米围收获期进行有效的时间管理和关键指标控制，使稻谷籽粒产生裂纹和微细裂纹的可能性最小[9,10]，使稻谷品质保持最优，达到过程损失最小化和产品价值最大化的目的。

图1 稻谷生产时间通道解析

通过查阅文献和大量的调研、试验，从科学和工程的角度选择和设定5T 管理的促控指标，依据选定的促控指标和划分的时效区块[11-15]，确定了围收获期作业管理等级和5T 管理每个阶段的必要和充分指标，并形成了管理指标体系和实施规程[16]，如表1 所示。

表1 优质稻谷收储作业5T管理技术规程（依据吉林DB22-T 3113-2020）

2 系统设计与运行环境

吉林大米收储作业5T 管理系统项目必须综合考虑功能、技术、可靠性、性能、安全性和标准化等各方面的需求。通过整合企业基本数据资源，结合硬件应用，对稻谷围收获期收储作业数据进行综合分析，直观反映吉林大米收储作业5T 工作环节的开展情况。技术上，平台建设所使用的技术需要具有先进、高扩展性，技术体系上需要是统一、完整的、跨平台的，要求能够支持B/S 架构体系且项目中使用的技术为成熟技术，不存在技术风险[17-19]。

根据吉林大米收储作业5T 管理实际情况，系统建设以“好使用、可扩展、可迁移、易维护”为目标，设计项目的总体方案架构主要内容包括“窗口展示层”“业务应用层”“智能处理层”和“网络层”。吉林大米收储作业5T 管理系统在信息安全体系和粮食安全质量体系的保障下，从上而下分为窗口展示层、业务应用层、智能处理层和网络层。其逻辑架构如图2 所示。

图2 吉林大米5T管理综合信息系统架构图

1）窗口展示层。窗口展示层是各类系统用户访问吉林大米5T 管理综合信息系统的各种技术手段，包括通过PC 终端、智能终端、公众查询端等。能满足互联网、移动网络等接入方式，用户使用平台提供的功能时，可采用PC、手机、浏览器等各种终端设备。

2）业务应用层。业务应用层是数据资源层。主要实现吉林大米5T 管理的数据采集，通过窗口层展示的内容填报吉林大米5T 的熟收信息、田场信息、干燥信息、收仓信息、仓储信息，最终将实现吉林大米5T 管理综合信息系统的数据存储。

3）智能处理层。吉林大米5T 管理综合信息系统的智能处理层包括ID 管理、5T 标准管理、用户关系管理、数据统计分析、数据维护共享、数据集成管理。ID 管理是对用户的账号进行管理，可将用户的ID 进行更改、增加、删除等。5T 标准管理是根据5T 管理技术规程，设定阈值作为吉林大米5T 管理综合信息系统综合评价的标准。智能处理层还可根据填报数据进行数据分析，提供图形分析、排行统计、业务报表和数据查询等多种展现手段。

2018年5月，公司拟通过自有资金认购嗨皮网络非公开发行的536.82万股普通股票，认购金额为人民币7800万元，认购完成后嗨皮网络的注册资本从人民币3440万元增至3823.29万元，上市公司将拥有嗨皮网络10.02519%的股权。嗨皮网络是业内领先的移动互联网内容策划、制作、传播与精准营销的大数据技术和运营公司，同时，旗下运营着国内最大的独立娱乐新闻网站—花边娱乐，向广大中文互联网用户提供喜闻乐见的娱乐新闻。

4）网络层。网络层包括感知层、接入层、汇聚层、传输层。感知层识别物体系统和采集信息，采用相应的感知设备对采集到的信号进行初步处理，同时还可以整合通信模块；通过接入层直接连接用户计算机并使各种网络资源接入网络；汇聚层提供统一策略的互联并对数据包进行复杂的路由运算；传输层传输采集的信息，保证了网络传输的可靠性和高速性。

5）安全体系。安全体系从物理安全到应用安全保障整个平台的正常运营。吉林大米5T 管理综合信息系统信息安全保障体系建立在国家相关安全保障标准的基础上，从网络和系统安全、应用安全、数据安全、管理安全等多个层面考虑。

6）粮食安全质量体系。粮食安全质量体系是吉林大米5T 管理综合信息系统中必须遵循和管理的数据标准，是系统运行和应用的数据基础。吉林大米5T 管理综合信息系统中，标准规范体系是整个项目建设的基础。根据项目内容制定了本地化的标准规范体系，首先遵循国家相关标准、国家和国际开放技术标准，在制定本地化标准中经过严格的标准规范建设流程，从总体、技术、业务、管理、运维等方面形成适合系统建设的技术标准与管理规范体系,最后产生了吉林省地方标准DB 22/3113—2020《优质稻谷收储作业5T 管理技术规程》。

3 系统的功能模块与技术特点

根据系统的总体设计需求和结构设计，系统可分为6 个功能模块：基础信息模块、5T 管理模块、综合评价模块、统计报表模块、追溯查询模块和智能图片处理模块，如图3 所示。其中基础信息模块为企业的基本信息和资产信息的录入，5T 管理模块分为熟收信息管理模块、田场信息管理模块、干燥信息管理模块、收仓信息管理模块、仓储信息管理模块。

图3 吉林大米5T管理综合信息系统功能模块结构图

1）基础信息模块。基本信息模块是将企业单位的基本信息进行填写，然后将企业的所有资产，例如土地、收割机、干燥机、田场、库场、仓房等资产进行系统维护并统一管理，建立企业5T 管理模块前，首先需选择进行作业的资产，方可进行5T 管理。

2）5T 管理模块。5T 管理模块包含熟收管理、田场管理、干燥管理、收仓管理、仓储管理。其中熟收管理是将稻谷收割时期的信息包括收割时间、收割重量、收割水分、损失率等采集填写到系统中；田场管理是将田场时期的堆放信息包括堆放方式、堆放时间、堆放水分等采集填写到系统中；干燥管理是将稻谷干燥时期的干燥信息包括干燥时间、干燥积温、干燥温度、干燥重量等采集填写到系统中；收仓管理是将稻谷收仓时期的收仓信息包括收仓时间、收仓重量、收仓水分、收仓机械等采集填写到系统中；仓储管理是将稻谷仓储时期的仓储信息包括仓储积温、仓储粮温、仓储最终水分、仓储时间等采集填写到系统中。

3）综合评价模块。综合评价是根据5T 管理模块采集的5 个时期实际的信息与标准体系的标准数据的对比后所打出的分值情况，每个时期的每个指标都有不同的分值，最终将此批吉林大米收储作业5T 管理的各个指标所获的分值加起来，对比预设的等级分值，由此得出吉林大米收储作业的等级。

4）统计报表模块。统计报表模块主要是根据收储作业5T 管理采集的信息，统计展示出几个重点突出问题的图表，可了解到收储作业5T 的作业进展情况。

5）产品追溯模块。产品追溯模块主要是根据收储作业5T 管理采集的信息，生成吉林大米的收储作业的全链条二维码，扫描二维码可追溯到此批吉林大米收储作业5T 管理各个时期的详细信息。

6）智能图片处理模块。智能图片处理模块根据现场采集的稻谷生长各个时期的照片进行分析研究，根据图像识别来智能分析所拍摄图片所处的稻谷生长阶段，此功能可避免仅通过肉眼观察稻谷生长阶段产生的误差，更智能、精确地完成对稻谷生长阶段的分析。

4 系统应用案例

吉林大米5T 管理综合信息系统从2020 年7 月开始进行推广应用，应用案例如下。

1）进行了单位注册，注册后由管理员进行审核，审核后，用户便可登录系统进行吉林大米5T 管理综合信息的填写，如图4 所示。首先需要填写基础信息，主要填写企业的社会信用代码、地址、法人等信息。

图4 基本信息管理界面

2）接下来由用户将所属的所有资产进行维护，示例企业具有自己生产链，配备一系列的硬件设施设备，所维护的资产有：①土地资产。将所耕种的土地地块分别维护，填写地块的序位编码，地块面积及种植人等信息；②收割机资产。收割机资产进行维护，填写收割机的名称、型号、序位编码等信息；③干燥机资产。填写干燥机的名称，型号，序位编码，干燥速率等信息；④田场信息。在干燥机库房前有一片空地作为稻谷收获后到干燥之前的临时存放的位置，将其分为5 小块，每块为16 m×32 m；⑤库场信息。在粮仓前面有一片空地，作为干燥后到入仓仓储前，临时存放稻谷的场地，分别在平房仓和立筒仓仓房前设有库场；⑥仓房信息。对企业现有的仓房进行信息维护，包括仓房的名称、仓房的序位编码、仓房的类型、仓房的保粮技术、仓房容量等信息，如图5 所示。

图5 资产信息管理界面

3）资产信息维护后，进行5T 管理信息的填写，如图6 所示。示例企业的稻谷抽穗时间为8 月2 日，所以在系统中，熟收T1 管理中填入稻谷的抽穗信息，然后暂存。待稻谷成熟收割时，继续填写其他信息，关键是填入稻谷收割的作业指标和5T 管理指标。熟收信息填写完成后，此批粮食进入田场时期，选择田场时期的上位粮食信息，然后填写田场的作业信息和5T 管理信息。干燥时期、收仓时期和仓储时期是相同的操作，通过上位与本位信息的关联，对收获的此批粮食进行全链条追踪溯源。全链条信息填写完成后，便生成了可追溯的二维码信息。

图6 收储作业5T信息管理界面

4）扫描二维码，便可查看示例企业此批粮食的产品追溯信息，如图7 所示。扫描后展示的是稻谷每个环节的基本信息，点击进入环节，便可查看稻谷每个环节的作业和5T 管理的详细信息。

图7 稻谷收储作业5T管理信息追溯界面

5 吉林大米5T管理综合信息系统应用效果

1）吉林大米5T 管理综合信息系统依托吉林大米产业联盟分批安装和运行，以“优质稻谷收储作业5T 管理技术规范”为基础，将序位识别代码与信息系统、区块链技术结合，将12 家企业相关的耕地11 973 hm2、收割机52 台、干燥机42 台、田场201 487 m2、库场总面积191 697 m2和仓房总容量为619 563 t的信息上链，形成一批上链信息，初步实现了优质稻谷生产过程的管理信息和质量信息双追溯，为“以质论价”奠定了基础。

2）优质稻谷5T 管理方法与吉林大米5T 管理综合信息系统的应用，为优质稻谷生产的精细管理提供了有效工具，具有显著延长大米保鲜期的效果，有益于“吉林大米”公共品牌价值和影响力的提升。吉林大米优良品种覆盖率超过80%，中高端大米产量由4.5 亿kg 增加到10 亿kg，带动农民增收10 亿元，5T 管理方法将发挥巨大作用。

3）5T 管理方法应用揭示出延期等不当作业会导致6.02%左右的隐性损失（其中延时收获导致3.47%的干物质损失）。通过优质稻谷5T 精细时效管理方法及吉林大米5T 管理综合信息系统应用严格把控稻谷产后收获时期，可挽回这部分造成的直接经济损失，使农民增产增收。

6 结语

1）依托大数据、物联网、云计算等新兴技术与生物管理技术相结合，借鉴“不落地”生产理念，“围收储期作业5T 管理”应运而生，提升了稻谷管理的现代化水平。

2）收储作业5T 管理方法在基于关键指标敏感点对时间通道的5 个时间区块划分基础上，对稻谷围收获期收储作业过程各项生产指标实施管控，并跟踪测定了5 个时效区块内生产的损失和品质变化。

3）吉林大米5T 管理综合信息系统结合5T 管理方法在稻谷5 个时效区块内进行时间管理和关键指标管理，实现吉林大米围收获期收储作业信息化、数字化，最大限度地减少粮食损失，确保丰产丰收。

信息化技术在粮食行业的广泛渗透与应用，给粮食领域的设施环境、经营内容和管理方法带来了彻底的改造。基于时间敏感点的“5T 管理”及信息化技术的吉林大米5T 管理综合信息系统，通过构建多元化服务终端，充分利用互联网和移动互联的便捷性，从源头上对稻谷围收获期各收储作业业务数据进行标准化管理，提高了吉林大米围收获期的管理效率。吉林大米在围收获期按照管控指标进行统一管理，不仅缩短了围收获期的作业时间，降低了稻谷在围收获期发生霉变和虫害的可能性，减少稻谷的损失，还提升了大米的品质，增加了农民的收益。