吉林大米5T管理综合信息系统
现代农业装备第42卷  第2期
2021年4月VOL.42  No.2 Apr.  2021
Modern Agricultural Equipment
吉林大米5T管理综合信息系统
吴文福1,2，张 娜1，徐 文2，李姝峣1，王雨佳1，孟宪梅2
（1.吉林大学，吉林 长春 130012；2.吉林工商学院，吉林 长春 130507）
摘 要：传统农业生产模式和农产品消费模式正在发生革命性转变。生产上，从粗放松散模式走向精细化；消费上，从“吃得饱”走向“吃得好”。在信息化技术迅速发展的背景下，开发作业过程中时效管理和关键指标控制管理技术显得十分必要。借鉴国内外稻谷产后加工技术及品质研究和实践成果，结合课题组多年的研究成果，提出了稻谷5T收储作业管理方法，实现对粮食围收获期的收储作业过程管理。通过制定优质稻谷5T收储作业管理技术规程和构建信息化实施体系，吉林省在“吉林大米”品牌建设中，率先采用了优质稻谷5T收储作业管理的理念和方法。吉林大米5T管理综合信息平台，耦合作业、产品、资金、商誉等信息，实现了信息、技术和管理的有效融合，完成了吉林大米收储作业5个时期的信息采集及在线管理，实现了吉林大米收储作业5T管理的信息化、数字化，同时实现了吉林大米围收获期收储作业5T管
理的可追溯性，保证了收储作业流程的规范性。本文介绍了该系统关键模块的设计，为吉林大米收储作业管理提供了高效、便捷的数字化应用平台。
关键词：围收获期；5T管理；收储作业；吉林大米
中图分类号：F327  文献标识码：A  文章编号：1673-2154（2021）02-0051-06
0 引言
我国是全球排名第一的大米生产和消费大国。生产上，现代农业已经步入机械化、过程信息化、管理精细化阶段；消费上从“吃得饱”走向“吃得好”[1]。新消费时代的开启，不止意味着人们的消费需求要得到满足，更需要最大程度保障消费者和农户的利益，让消费者“吃”到品质与情怀，让农民“赚”到收益和经验[2]。如何对稻谷生产过程进行有效管理，保证大米品质成为至关重要的问题。日本、韩国以及我国台湾地区已经推行了优质稻谷的“不落地”生产[3]。“不落地”生产是指在稻谷围收获期全面实现机械化，在稻谷生产过程中未曾“落地”。“不落地”生产可在核心上缩短从收获到入仓的时间，避免稻谷过度暴露在不安全环境中。“不落地”生产的理念借助大数据、物联网、云计算等新兴技术的科技力量与生物管理技术相结合，发展为“围收储期作业5T管理”。为提高稻谷管理的现代化水平，智慧农业应运而生，通过信息获取、汇聚、处理与稻谷生产相关的客观数据，为稻谷生产管理方法创新和应用提供了新契机[4]。
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
收稿日期：2021-01-23
基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFD0401001）；吉林省粮食和物资储备局项目（20190102003JH）。
作者简介：吴文福（1965-），男，博士生导师，教授，主要从事粮食干燥与储藏方向方向研究。E-mail:**************通讯作者：徐文（1967-），男，教授，主要从事粮食工程相关技术研究。E-mail:*****************
51
52
现代农业装备2021年
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。
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。
图1 稻谷生产时间通道解析
水分含量/干物质/裂纹率
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）
T1
T2
T3
T4
T5
收割时间偏差（变异系数）收割水分机械收割时间
干燥积温
收仓时间收仓水分仓储平均温度
年度仓储积温（-8 ℃）
半机械收割时间
干燥降水速率±2 d （4.4%）24%≤6 h
≥300 ℃·h
长春分类信息≤1 d 15%15 ℃
≤8 395 ℃·d ≥280 ℃·h
≤1.5 d 14.5%20 ℃
≤10 220 ℃·d ≤12 045 ℃·d
≥270 ℃·h
≤2 d 14.5%25 ℃
≤12 h 0.5 %/h -1±3.5 d （7.8%）24%≤8 h
≤16 h 0.7 %/h -1±5 d （11.1%）
—≤12 h
≤24 h 0.8 %/h -1≤2.0%—≤20 ℃15%≤0.5%≤0.06%≤15%≤0.5%≤15.0mg/100g -1
≤20.0mg/100g -1
≤25.0mg/100g -1
≤0.1%≤30 ℃≤0.5%≤0.1%≤2.3%—≤25 ℃14.5%≤0.8%≤0.08%≤14.5%≤1.0%≤0.15%≤35 ℃≤1.0%≤0.15%≤2.7%——14.5%≤1.0%≤0.1%≤14.5%≤1.5%≤0.2%≤40 ℃≤1.5%≤0.2%损失率熟收时间存放温度最终水分含杂率损失率出仓水分霉变粒
脂肪酸值
损失率稻谷温度霉变粒损失率时期
指标充分指标必要指标参数
充分指标参数
A级A级B级B级C级C级
53
第2期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。
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、
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
吴文福 等：吉林大米5T管理综合信息系统
54
现代农业装备2021年
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。
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
图3 
吉林大米5T管理综合信息系统功能模块结构图
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
55
第2期图6 收储作业5T信息管理界面
图5 资产信息管理界面
图7 稻谷收储作业5T管理信息追溯界面
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。
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
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 hm 2、收割机52台、干燥机42台、田场201 487 m 2、库场总面积191 697 m 2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。
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。
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。
吴文福 等：吉林大米5T管理综合信息系统

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。