基于AI技術(shù)的煙草煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)研究

作者簡(jiǎn)介：陳良盛（1988— ），男，貴州興義人，助理農(nóng)藝師，助理政工師，學(xué)士；研究方向：辦公自動(dòng)化。

摘要：文章以煙草煙葉收購(gòu)站管控需求為出發(fā)點(diǎn)，基于AI技術(shù)搭建了一種針對(duì)煙草煙葉收購(gòu)站的智能化綜合管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能化監(jiān)控技術(shù)等組成，以人工智能為核心掌握煙草煙葉收購(gòu)站的種植收購(gòu)流程，能夠提高煙葉分揀評(píng)級(jí)的效率，降低人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)煙草收購(gòu)站內(nèi)部的高效、智能化綜合管控。

關(guān)鍵詞：人工智能；煙葉收購(gòu)站；智能化綜合管控；系統(tǒng)開發(fā)

中圖分類號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

煙葉收購(gòu)站的智能化管控，長(zhǎng)期以來(lái)都是煙草行業(yè)開展智能化轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)方向，利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)煙草產(chǎn)業(yè)在煙葉收購(gòu)、篩檢分級(jí)、倉(cāng)儲(chǔ)物流等方面的高度智能化，已經(jīng)成為當(dāng)前煙草產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展領(lǐng)域的重要舉措［1-2］。本文以煙草產(chǎn)業(yè)中的煙葉收購(gòu)站為例，構(gòu)建了一種基于人工智能的煙草煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)，旨在為我國(guó)煙草產(chǎn)業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供借鑒。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 統(tǒng)一的信息資源支持體系

我國(guó)大部分煙葉收購(gòu)站在智能化建設(shè)方面均略嫌不足，不同的煙葉收購(gòu)站及同一收購(gòu)站的不同部門之間都可能存在一定的信息壁壘。信息壁壘會(huì)影響煙草的收購(gòu)價(jià)格、評(píng)級(jí)等。煙葉收購(gòu)站的智能化綜合管控系統(tǒng)構(gòu)建需要為煙葉收購(gòu)站內(nèi)部及不同的煙葉收購(gòu)站提供統(tǒng)一的信息資源支持，在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)獲取、生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取等方面設(shè)置統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而全面降低煙葉收購(gòu)站內(nèi)部及不同收購(gòu)站之間因?yàn)槎嘣串悩?gòu)數(shù)據(jù)堆積而形成的信息壁壘和信息孤島問(wèn)題。

1.2 統(tǒng)一的信息安全保障體系

煙葉收購(gòu)站是煙草產(chǎn)業(yè)與煙戶之間進(jìn)行對(duì)接的橋頭堡。煙葉收購(gòu)站儲(chǔ)存了海量關(guān)于烤煙種植面積、收購(gòu)計(jì)劃、煙戶數(shù)量等方面數(shù)據(jù)。在構(gòu)建智能化綜合管控系統(tǒng)時(shí)，必須充分考慮煙葉收購(gòu)站的安全需求和現(xiàn)實(shí)需求，通過(guò)人工智能技術(shù)對(duì)煙葉收購(gòu)站進(jìn)行統(tǒng)一的信息安全防護(hù)，結(jié)合一般煙葉收購(gòu)站在數(shù)據(jù)管控等方面的需求構(gòu)建統(tǒng)一的信息安全保障體系［3］。

2 煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 框架設(shè)計(jì)

基于AI技術(shù)構(gòu)建的煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)總體框架主要包括接入層、平臺(tái)層、業(yè)務(wù)層、交互層等，如圖1所示。

該智能化綜合管控系統(tǒng)框架中，接入層主要由收購(gòu)站內(nèi)部機(jī)械設(shè)備、各類型系統(tǒng)接入模塊、傳感器等構(gòu)成基礎(chǔ)系統(tǒng)硬件層；平臺(tái)層基于國(guó)內(nèi)某企業(yè)提供的IoT平臺(tái)搭建而成，負(fù)責(zé)提供站內(nèi)設(shè)備告警、設(shè)備權(quán)限配置、設(shè)備下行指令等；業(yè)務(wù)層直接對(duì)接收購(gòu)站內(nèi)部不同部門、不同權(quán)限的工作人員，分別負(fù)責(zé)煙葉收購(gòu)站的日常購(gòu)煙業(yè)務(wù)、收購(gòu)站整體管控及收購(gòu)站的倉(cāng)儲(chǔ)物流等；交互層指的是各類型顯示終端，包括煙葉分揀設(shè)備控制大屏、業(yè)務(wù)PC端、移動(dòng)端及煙草收購(gòu)站內(nèi)部監(jiān)控設(shè)備顯示端等。

2.2 核心功能實(shí)現(xiàn)

2.2.1 煙葉智能化種植采收

傳統(tǒng)的煙葉收購(gòu)站點(diǎn)管控相對(duì)松散，煙農(nóng)種植所得的煙葉質(zhì)量也參差不齊，有時(shí)會(huì)給后續(xù)的煙葉收購(gòu)分級(jí)工作帶來(lái)較大的工作負(fù)擔(dān)［4］。本文搭建的基于人工智能技術(shù)的煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)從烤煙葉的組織生產(chǎn)方面入手，融入了的區(qū)域性煙葉智能化采收功能模塊，如圖2所示。該功能的硬件模塊分布于各大煙葉種植基地，煙葉收購(gòu)站內(nèi)部?jī)H承擔(dān)數(shù)據(jù)獲取及儲(chǔ)存任務(wù)。

煙葉種植場(chǎng)地中覆蓋了大面積的氣象環(huán)境、土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，可以對(duì)煙葉生長(zhǎng)環(huán)境中的光照強(qiáng)度、空氣溫濕度、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)獲取。該功能工作時(shí)，站內(nèi)負(fù)責(zé)組織煙農(nóng)種植生產(chǎn)的工作人員可以通過(guò)交互層界面對(duì)一定區(qū)域內(nèi)烤煙葉種植情況、生長(zhǎng)環(huán)節(jié)等進(jìn)行監(jiān)控，經(jīng)LoRaWAN網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加密以后將煙葉的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)云平臺(tái)傳輸至煙葉收購(gòu)站的交互層、服務(wù)器中供煙葉收購(gòu)站內(nèi)部工作人員使用。煙葉收購(gòu)站可以根據(jù)本地區(qū)煙草公司下達(dá)的任務(wù)更好地組織基層煙葉生產(chǎn)。此外，智能化傳感器的大范圍使用，能夠更好地改善煙葉生長(zhǎng)環(huán)境，從而提升煙葉的整體質(zhì)量，為后續(xù)的煙葉分揀、評(píng)級(jí)等工作提供便利。

2.2.2 煙葉智能化分揀評(píng)級(jí)

傳統(tǒng)的煙葉收購(gòu)站在收購(gòu)煙葉時(shí)均以人工篩檢形式為主。這種分揀評(píng)級(jí)方式工作效率低下、準(zhǔn)確率易受人主觀能力的影響。本文搭建的煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)，通過(guò)接入的基于機(jī)器視覺(jué)的煙葉智能化分揀評(píng)級(jí)功能模塊，實(shí)現(xiàn)了煙葉的高度自動(dòng)化分揀、評(píng)級(jí)，如圖3所示。

該模塊通過(guò)CCD高速攝像機(jī)圖像自動(dòng)采集設(shè)備對(duì)煙葉的尺寸、顏色、表面缺陷等進(jìn)行篩選，通過(guò)itti顯著度計(jì)算得到不同規(guī)格的煙葉；將不同規(guī)格的煙葉分別進(jìn)入氣味傳感模塊，通過(guò)SCS吸煙循環(huán)模擬器篩選出不同香味、濃度的煙葉；通過(guò)外觀和香味篩選以后對(duì)煙葉進(jìn)行智能評(píng)級(jí)、篩選，最終分類完成的煙葉打包后進(jìn)入倉(cāng)儲(chǔ)物流環(huán)節(jié)［5］。圖3的智能化分揀評(píng)級(jí)功能必須以圖2的煙葉智能化種植采收模塊為基礎(chǔ)，在同一次分揀評(píng)級(jí)過(guò)程中所評(píng)價(jià)的煙葉必須是同一品種的煙葉，否則容易造成評(píng)級(jí)結(jié)果不準(zhǔn)等問(wèn)題。煙葉在尺寸、顏色方面智能化識(shí)別部分代碼如下：

var n = "function" == typeof Symbol &&"symbol" == typeof Symbol.iterator ？ function （e）{

return typeof e

} ：function （e）{

return e &&"function" == typeof Symbol && e.constructor === Symbol && e ！== Symbol.prototype ？ "symbol"：typeof e

}；

！ function （）{

function e（）{

var e = "bi1euljfv3Yg4RyX".split（""）；

this.d = function（t）

if （null == tvoid 0 == t）

return t；

break

}

}

return decodeURIComponent（n.join（""））

}

2.2.3 智能化管控保障功能

智能化管控保障功能指的是應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對(duì)煙葉收購(gòu)站中的各場(chǎng)景進(jìn)行有效的統(tǒng)一管控，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，站內(nèi)安防、消防，站外跟蹤、監(jiān)測(cè)等的多因素、多層次智能化協(xié)同管控，實(shí)現(xiàn)高度智能化、統(tǒng)一化的站內(nèi)預(yù)警和管控保障?；谌S可視化的煙葉收購(gòu)站智能化管控基本原理如圖4所示［6］ 。

煙葉收購(gòu)站智能化管控系統(tǒng)包含了若干定位基站，在交互層的虛擬操作界面，站內(nèi)安全監(jiān)管人員可以監(jiān)控站內(nèi)所有佩戴了定位標(biāo)簽的工作人員、站內(nèi)設(shè)備、站內(nèi)車輛等。一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)定位標(biāo)簽超出了其合 理的工作范圍，則附近的定位基站便會(huì)向定位子站發(fā)送報(bào)警信息，系統(tǒng)主站則會(huì)根據(jù)三維建模服務(wù)器的信息和定位標(biāo)簽信息確定違規(guī)操作人員的具體位置，從而實(shí)現(xiàn)站內(nèi)安防、消防，站外跟蹤、監(jiān)測(cè)，幫助煙葉收購(gòu)站實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著煙草產(chǎn)業(yè)的全面改革，煙葉收購(gòu)站將會(huì)承當(dāng)更多的煙葉生產(chǎn)指導(dǎo)、煙葉智能篩檢分級(jí)等責(zé)任。本研究認(rèn)為人工智能技術(shù)與煙葉收購(gòu)站的融合，能夠從技術(shù)視角全面提升煙葉收購(gòu)站的工作效率。本文構(gòu)建的煙葉收購(gòu)站智能化綜合管控系統(tǒng)利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煙葉從種植收購(gòu)到煙葉分揀評(píng)級(jí)的自動(dòng)化、智能化，可以為煙葉收購(gòu)站與人工智能的融合發(fā)展提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

［1］鞠文.打葉復(fù)烤企業(yè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究分析［J］.科技資訊，2021（26）：14-16.

［2］鐘艷妮，劉軍，杜斌，等.云南煙葉醇化倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化物流系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)［J］.物流技術(shù)與應(yīng)用，2021（9）：136-139.

［3］關(guān)淑紅，王小明，孫書情，等.AI+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合生產(chǎn)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.粘接，2021（1）：167-170.

［4］梅靜.視覺(jué)識(shí)別技術(shù)在煙葉分級(jí)中的應(yīng)用［J］.鄉(xiāng)村科技，2020（33）：120-122.

［5］盧雨，古力，詹吉平，等.不同置式生物質(zhì)供熱爐在煙葉烘烤中的應(yīng)用［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（1）：143-147.

［6］鄧娜，高明遠(yuǎn).基于模糊PID的煙葉烤房網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2018（7）：22-25.

（編輯 姚 鑫）

Abstract： This paper builds an intelligent comprehensive control system for tobacco tobacco purchasing station and an intelligent comprehensive control system for tobacco tobacco acquisition station. The system is composed of Internet of Things technology， intelligent monitoring technology， etc. With artificial intelligence as the core to master the planting and purchasing process of the tobacco tobacco purchasing station， it can improve the efficiency of tobacco sorting and rating， reduce manual intervention， and realize the efficient and intelligent comprehensive control within the tobacco purchasing station.

Key words： artificial intelligence; tobacco purchase station; intelligent comprehensive control and control; system development