福城金葉服務管理平臺的設計與實現

謝平槐

一、概述

（一）研究背景和意義

湖南省郴州市煙葉生產歷史悠久，隨著改革開放的不斷深化，煙葉生產面積逐步增大，質量逐步提高，形成了“香氣濃郁、焦甜感強、透發性好、醇厚豐滿”的典型濃香型特征，成為了眾多品牌卷煙的主配方。在地方政府和行業各級的重視與領導下，郴州現代煙草農業發展取得了顯著成效。但與此同時，煙農素質參差不齊、抗災害能力較弱、資源配置不夠合理、產業布局有待優化、精益管理有待提升、煙葉供給結構性矛盾突出等問題，制約和影響了煙葉勞動生產率、土地產出率和資源利用率的提升。

2015年以來，國家先后印發了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》《促進大數據發展行動綱要》等重要文件，給各行各業進行“互聯網+”轉型提供了行動指南。國家煙草局領導在2015年6月17日召開的國家局黨組擴大會議上，就“互聯網+”與行業工作的結合提出了“要認真研究互聯網+煙草農業、互聯網+煙草工業、互聯網+煙草商業，在大眾創業、萬眾創新中，保持煙草行業持續健康發展”。

信息時代下數據信息已經滲透到社會中各個行業與領域，日益成為最重要的發展資源，“大數據”時代已經到來，信息數據也實現了從“資源”向“資產”的華麗轉身。系統通過對郴州煙葉生產中的大量數據進行整理分類，為后期數據挖掘分析奠定堅實基礎；通過煙草農業大數據分析平臺的科學有效數據支撐，規范煙葉生產、收購的管理工作，有效解決目前煙葉生產中煙農隊伍不能穩定發展的問題；并進一步探索生態布局優化、土壤保護改良、品牌特色提升等問題，濃香型特色煙葉生產風險防范的長效機制，不斷推進“福城金葉”濃香品牌建設，提高煙葉質量水平，建立和完善品牌導向的濃香型特色煙葉可持續發展模式，有效推動郴州現代煙草農業的發展，最終通過信息化的技術手段助推郴州煙葉產業轉型升級。

（二）主要研究內容

系統將圍繞煙葉生產過程中所涉及的數據，建立大數據處理分析平臺和互聯網移動應用平臺，并在此基礎上，實現面向煙葉種植生產收購和管理等各個環節的大數據應用，具體研究內容如下。

定義面向煙葉生產經營管理的大數據資源體系。整合煙葉生產經營管理過程中的煙農數據、煙田數據、煙基數據、基地單元數據、氣象數據、病蟲害數據、煙葉生產經營數據、煙葉質量數據、合作社數據和日常管理數據，針對各個環節的業務需求構建大數據的資源體系，建立對應的主題數據庫，并提供相應的采集策略和管理規范。

收集煙葉生產大數據資源。在現有的煙葉生產大數據的基礎上，圍繞業務需求逐步收集、完善煙葉生產經營管理過程中的數據內容，并形成高效易用的煙葉大數據采集、管理和操作工具和機制。

建設大數據處理分析平臺。搭建通用的大數據處理分析平臺，為大數據的分析處理提供通用的分布式計算環境，為海量異構數據提供存儲、整合、操作和管理的資源和工具，從而支撐大數據應用的運行。

建設互聯網移動應用平臺，開發面向煙葉生產經營管理的大數據應用。利用大數據資源，實現面向煙農、煙草公司的大數據應用，針對煙葉生產經營管理關鍵環節上的業務需求，提供基于大數據的協同作業、考核管理、煙農管理、煙農服務、煙葉生產產業布局分析、煙葉生產標準化分析、煙葉生產防控措施管理、煙葉生產資料管理等應用服務，用于提升煙農煙葉種植水平、煙草公司的服務質量和管理水平，并為煙葉生產和銷售的計劃制定提供量化依據。

二、系統需求分析

（一）總體需求

通過對郴州煙草生產經營管理中的大量數據進行采集整理，利用煙草農業大數據分析平臺進行挖掘分析，生成有效的科學數據支撐，從而規范煙葉生產、收購的管理工作，有效解決目前煙葉生產經營過程中存在的合同管理、生態布局優化、煙技員隊伍管理、品牌特色提升等問題，建立濃香型特色煙葉生產風險防范的長效機制，不斷推進“福城金葉”濃香品牌建設，提高煙葉質量水平，建立和完善品牌導向的濃香型特色煙葉可持續發展模式，有效推動郴州現代煙草農業的發展，最終通過信息化的技術手段助推郴州煙葉產業轉型升級。

（二）功能性需求

著力解決防災減害問題。郴州作為湖南煙葉主產區，大部分煙農對氣象災害和病蟲災害的預防控制能力主要依賴于個人經驗積累。因此，具體的防災減害的問題在于災害預防能力差、災害防控能力不強、災害防治知識不足。

著力解決產業布局問題。當前，郴州市處于煙葉發展穩和控的節點，是數量發展型向質量發展型轉變的關鍵時期。其關鍵問題在于“在哪種煙”、“誰來種煙”、“怎么種煙”。具體來說，郴州產業布局的問題在于生態資源利用率低、煙農隊伍不穩定、設施配套不合理。

著力解決煙葉標準化問題。煙葉標準化生產過程中，由于投入大、用工多、強度大、周期長等特點，使煙葉生產管理難以標準化，其中最為突出的問題是績效管理考核難、煙葉產量控制難、合同真實性核查難。

著力解決煙葉品質問題。煙葉質量、煙葉等級結構是工業企業對煙葉原料進行可用性評價的重要內容之一，受多種因素影響，煙葉品質的問題在于煙葉等級需求難滿足，煙葉種植質量難控，烘烤質量難控。

（三）非功能性需求

系統應用功能需要在設計時考慮并發的問題，做到高并發、高可用、高安全。

加強信息安全保障措施，保護企業機密與合作社、煙農等個人隱私。

系統需要基于郴州煙草戰略發展的視角出發，整體規劃設計，分步實施。

三、系統的設計與實現

（一）總體目標

福城金葉服務管理平臺以“一庫二臺三服務四著力”為總體設計思路，通過兩大應用平臺建立煙葉大數據資源庫，以煙草工業、煙草農業、煙草商業為服務主體，著力解決郴州煙草目前四大迫切需要攻克的難題“防災減害的問題”“產業布局的問題”“煙葉標準化的問題”“煙葉品質的問題”，彰顯“福城金葉”煙葉品牌特色。

（二）總體架構

系統基于云計算平臺提供的服務器資源和存儲資源搭建，包括面向煙農煙葉管理的大數據資源庫、大數據處理分析平臺、互聯網移動應用以及平臺的管理與開發工具。平臺的總體架構如圖1所示。

系統將建立大數據資源庫，提供包括煙農數據庫、日常工作數據庫、煙葉生產經營數據庫、煙田數據庫、氣象數據庫、病蟲害數據庫、煙基數據庫、煙葉質量數據庫、合作社數據庫、基地單元數據庫等十大主題數據庫的建設。

系統將建立大數據處理分析平臺，利用大數據資源庫中的煙農、煙葉相關的數據主題庫，開發可支撐業務應用的數據分析及人工智能模型。

系統將基于大數據處理分析平臺提供互聯網移動應用，覆蓋煙葉資源服務管理、決策服務管理、煙葉災害服務管理、基地單元服務管理以及生產經營服務管理等業務范圍，系統將提供區域煙農特征對比分析、職業煙農智能發現、職業煙農等級區域分布分析以及煙技員隊伍分析4種大數據分析模型，用于支撐上述應用。

（三）業務架構

業務架構圖如圖2所示。

（四）技術架構

福城金葉服務管理平臺總體架構包含數據采集、數據存儲、數據分析和數據應用四個階段，在技術架構上分為數據采集與存儲平臺、人工智能數據分析平臺和智能分析應用三個部分。本平臺構建的數據采集與存儲平臺涵蓋數據采集、數據存儲兩階段功能；人工智能數據分析平臺對應數據分析階段功能；智能分析應用對應數據應用階段功能。

（五）網絡架構

平臺的主要使用對象為處在互聯網端的煙農、工業公司、科研院所、政府管理部門以及郴州煙草的客戶經理、煙技員和管理人員，所以平臺的所有應用層面的虛擬服務器將部署在云計算平臺的DMZ區。外部用戶和終端通過統一接入層訪問平臺，接入層須根據請求的不同將請求轉發至不同服務器，并提供負載均衡功能。

四、系統功能設計

（一）大數據主題資源庫

針對郴州市煙草公司的特點，對煙葉生產經營的需求調研，設計基于人工智能的大數據量化分析系統的數據采集與存儲平臺；數據資源是大數據分析過程所需的以特定格式、類型、維度、粒度提供的數據集合。數據資源的獲取過程包含了業務數據、第三方公開數據、互聯網數據、業務系統數據、辦公數據等不同的數據源對數據進行采集。系統采集、收集所建立的數據庫包括：煙農數據庫、煙田數據庫、煙基數據庫、基地單元數據庫、氣象數據庫、病蟲害數據庫、煙葉生產數據庫、煙葉質量數據庫和日常管理數據庫，針對以上數據庫建立成煙葉生產大數據資源體系。

（二）大數據處理分析平臺

大數據處理分析平臺提供面向機器學習學習任務執行的軟件環境及相關的管理功能。大數據處理分析分析平臺基于底層物理服務器的計算資源構建，利用底層的CPU、內存和GPU等計算資源，構建深度學習計算任務的運行環境；運行環境基于Docker構建，通過CUDA驅動調用GPU資源，整合桌面虛擬化系統中用戶的數據存儲服務，共同支撐用戶的深度學習運行環境；用戶的深度學習運行環境由實例化的容器組件的集群提供，其中包含用戶指定的機器學習計算框架和數據計算引擎，用戶可通過機器學習API調用機器學習計算框架和數據計算引擎，執行數據分析和深度學習任務。同時，系統提供面向計算容器、用戶和系統管理員的管理功能，分別實現用于構建深度學習環境的鏡像管理、深度學習任務的監控與管理以及集群資源及用戶的管理。為實現上述功能，大數據處理分析平臺提供大數據處理分析任務運行環境、機器學習計算框架、數據計算引擎、機器學習資源鏡像庫、機器學習任務監控與管理、機器學習資源管理以及機器學習API等7個模塊，以支撐系統的運行管理及服務供應。

（三）大數據移動應用平臺

大數據移動應用平臺提供界面規范，開發實施應用統一入口界面，實現系統應用的統一身份認證，為用戶提供友好、易用的信息查找手段，可提供基于自然語言的關鍵字查詢、菜單導航等多種多樣的查詢模式。大數據應用平臺打破上下級、部門、業務鏈、外部伙伴的邊界，用移動、社交、大數據等技術和思維重構企業協作關系，將員工、上下游伙伴迅速的凝聚在一起，將傳統單一的流程驅動溝通模式，轉變為數據驅動精益管理的多維度協作模式。

大數據移動應用平臺根據煙葉生產經營管理中所涉及的決策服務管理需求、煙葉資源服務管理需求、基地單元服務管理需求、煙葉災害服務管理需求、生產經營服務管理需求等五個方面進行平臺業務架構設計。

1.決策服務管理系統

本系統通過對采集到的數據進行分類整合，形成查詢統計報表，再對數據報表進行進一步的分析與提煉，進而生成數據整合圖、數據對比圖、趨勢預測圖等，有助于領導掌握情況、發現規律、預測趨勢，為領導科學決策、強化過程管控、提高工作效率、促進工作落實等提供有效服務。

查詢統計類：查詢統計功能業務需求是能進行各種報表查詢，主要包括煙農查詢、煙基查詢、煙田查詢、站點查詢、合作社查詢、病蟲害查詢、氣象災害查詢、煙葉生產查詢、煙葉收購查詢、煙葉營銷查詢、綜合管理查詢、基地單元查詢等12大類。

功能設計要求為點擊進入某類查詢后，呈現一張總覽圖表，方便查詢者了解該類別的總體情況，減少查詢步驟，如煙農信息查詢，可以按照煙農地域分布、年齡結構、文化程度、種植規模、種煙年限、種植品種、煙葉等級等進行分類匯總查詢，也可查詢到單個煙農的具體信息，讓領導全面掌握煙農隊伍結構現狀。

決策分析類：根據“福城金葉”濃香品牌發展需求，以問題為導向開發智能分析系統。本部分開發面向郴州市煙葉生產經營管理的智能分析應用，利用煙葉產業相關的數據資源，在人工智能分析模型的基礎上，對煙農、合同、災害、煙葉產量、質量、煙基等方面進行分析，形成分析圖表，為領導決策提供直觀量化依據。

2.煙葉資源服務管理系統

煙葉資源服務管理系統以煙葉生產經營中資源為主線，下分煙農模塊、煙田模塊、煙基模塊、合作社模塊和站點模塊。每個模塊根據自身業務體系，采集對應體系業務數據，規劃服務功能為煙葉生產提供便利。

3.煙葉災害服務管理系統

本部分采集氣象局數據和歷年病蟲災害數據進行建庫，運用大數據分析工具，為煙農提供預測預警服務，并結合實際情況，為煙農及時推送應急預案和防治措施，實現智能預測預報和精準防災減災，盡可能降低氣象災害和病蟲災害對煙葉生產造成的影響和損失，同時也為應急預案和災后處置方案提供數據支持。

4.生產經營服務管理系統

采集生產經營信息，建立煙葉生產經營數據庫，為煙葉標準化生產提供服務。通過數據挖掘分析，對煙葉生產進行精益化管理，同時提供質量互動反饋功能，為領導層全面掌握煙葉收購情況服務；建立考核管理模塊，分析工作完成情況、質量情況，實現提高工作效率，提升工作質量，激發工作動力的目標。

5.系統管理

系統需要具有平臺管理功能，能夠實現用戶管理、組織結構、角色的統一動態管理。能夠對平臺用戶的活動進行日志記錄和文件進行全面的權限管理機制，確保信息發布與傳播可控。移動端、PC端、WEB端界面能夠進行個性化定制；支持“分組織架構”權限管理，由指定組織的權限管理員分配所負責組織的權限管理。

五、結束語

本文系統地探討了福城金葉服務管理平臺的設計和實現，有效地解決目前煙葉生產經營管理過程中存在的一系列問題，推進“福城金葉”濃香品牌建設，提高煙葉質量水平，有效推動郴州現代煙草農業的發展，通過信息化的技術手段助推郴州煙葉產業轉型升級。

作者單位：湖南省煙草公司郴州市公司