AI+計算機網絡技術融合生產信息系統設計與實現

關淑紅 王小明 孫書情 李愿軍 楊光露

摘要：將大數據、人工智能等技術與生產信息化體系進行融合，已成為當前我國生產制造類企業為配合和適應產業升級必須采取的措施。文章以我國煙草行業為例，對大數據環境下人工智能技術在計算機網絡、企業信息化體系中的運用進行了重點分析;構建了基于大數據技術和人工智能技術的煙草行業生產大數據管理信息系統;所構建系統采用C/S體系結構，能夠較為準確地對煙草企業生產所需原材料供應情況進行分析，實際偏差較小，模型應用效果優良。

關鍵詞：大數據;人工智能;煙草行業;C/S體系;信息化建設

中圖分類號：TN929.5;TP393.0 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）01-0167-04

人工智能作為一種應用前景廣闊、可融合程度極高的技術手段，正不斷與我國各大傳統領域產生交叉。人工智能與計算機網絡技術的融合，極大地影響了我國社會并促使多領域的傳統生活、生產形式發生了改變。智慧煙草農業是未來煙草產業重點發展方向之一。智慧煙草農業是人工智能、計算機網絡技術、大數據、智慧農業、煙草行業改革等多領域融合的產物。本文所構建的系統能夠為建立智能化煙草農業數據中心、優化我國煙草行業生產端標準化管理、構建智能化煙草政務服務提供計算機網絡平臺基礎，進而大幅提升我國煙草產業優化改革進度。

1總體結構設計

1.1設計原則

煙草的生產和加工過程中，會產生并積累大量的氣象、土壤、農藝性狀等指標數據。本研究以河南中煙工業有限責任公司煙草生產大數據為核心，利用AI+計算機網絡融合技術構建了基于B/S和GIS的煙草生產大數據管理系統，在統一標準下將煙草生產過程中所產生的不同源信息數據進行存儲、管理和應用。此外，在現代煙草生產改革背景下，對煙草生產環節進行智能化改革能夠有效降低煙草生產加工環節的環境污染成本，實現精細化生產。系統構建過程中主要參照國際通用管理模型，綜合調研地區實際情況，構建個性化、有針對性的煙草生產管理模型。

1.2系統結構

根據煙草行業特性，本次搭建系統采用分層體系結構設計，從而構建能夠以數據管理為中心的智能化生產信息系統，系統整體架構如圖1所示。

1.2.1基礎設施層

煙草企業智能化生產信息系統基礎設施層架構如圖2所示。

基礎設施層是煙草企業智能化生產信息系統建設的基礎，主要功能在于為系統建設與功能部署提供基礎平臺支撐。本次搭建智能化生產信息系統基礎設施層主要包括網絡、機架式服務器（應用服務器、數據服務器）、單機/31作站、存儲備份硬件系統、計算機網絡安全保密系統、機房與設備儲存等硬件環境以及相關技術規范與辦法等軟件環境。

1.2.2技術支持層

煙草企業智能化生產信息系統技術支持層架構如圖3所示。

技術支持層是煙草企業智能化生產信息系統的技術保障，主要功能在于為系統硬件設備的正常運轉提供技術支持。本次搭建技術支持層主要包括數據庫、操作系統以及硬件設備正常運載環境等。為了便于對煙草企業生產數據進行預處理擴展，本文采用C/S架構進行數據預處理模塊搭建;系統基礎平臺包括GIS開發平臺、MySQL數據庫、XML技術等。

1.2.3數據支撐層

煙草企業智能化生產信息系統數據支撐層架構如圖4所示。

數據支撐層為煙草企業智能化生產信息系統提供數據服務。數據支撐層的存在保證了整個生產系統的健康和持續運營，會隨著煙草企業生產任務和業務的改變而進行自我學習，從而適應企業的生產和變化情況。煙草企業生產環節數據支撐層所包含的服務主要有影像數據、基礎地理數據、文檔資料數據、煙葉數據、采購數據、生產計劃等。

1.2.4業務應用層

煙草企業智能化生產信息系統業務應用層架構如圖5所示。業務應用層是本次系統搭建的關鍵環節，針對煙草企業提供個性化的核心業務規劃，包括煙草企業智能化生產信息系統的整體管理、用戶管理、數據分析、生產專題圖制作管理、系統工作日志及工具管理子系統等。業務應用層直接面向企業一般工作人員，為系統應用提供支持。

1.2.5用戶層

煙草企業智能化生產信息系統用戶層架構如圖6所示。

用戶層包括訪問用戶、普通用戶、核心用戶和管理用戶等不同層級，不同層級對應的系統使用權限各不相同。系統管理用戶負責對系統其他用戶權限和訪問情況進行設置管理，通過大數據、AI技術對系統數據進行智能化分析和統計，將分析結果通過數據可視化系統呈報企業管理部門，普通用戶負責日常新生成數據的輸入和歸檔;訪問用戶則必須在通過管理用戶進行身份審核通過后方能進入系統進行部分數據瀏覽，但不具備任何操作權限。

2系統實現

2.1系統實現軟件籌備

為實現煙草企業智能化生產信息系統搭建，本文所需軟件及對應功能如表1所示。

2.2生產信息系統數據挖掘與融合

2.2.1數據獲取與存儲

系統獲取數據主要包括煙草種植、采收、生產加工等環節，涵蓋生態數據、種植管理數據等，系統信息流的運轉主要包括兩大路線，如圖7所示。

由圖7可知，煙草企業智能化生產信息系統中，數據的2個流向分別是：①煙草原材料處理和轉換，從煙草生長到進人卷煙廠進行加工直至生成可以直接進行市場銷售的所有加工程序、工藝規程以及操作指令等煙草企業制造數據集，這是煙草企業或產業工藝規劃處理的核心內容;②以煙草為載體的過程數據，主要指的是進行煙草加工和處理過程中出現的制造數據集、生產狀態以及質量狀態檢測數據等，這是煙草企業進行控制系統功能分配、指令下達以及生產反饋的主體內容。在兩大數據流向的共同作用下，煙草企業形成了兩條具有行業行業特色的數據獲取與存儲鏈路。

2.2.2數據更新與計算

煙草產業鏈中各主體如煙草種植戶、采購商、卷煙廠等均需要按照時間尺度，每隔一固定時間對煙草生長情況、煙草價格、煙草加工情況等進行數據記錄從而及時進行生產、采購和產品加工。在本次系統實施成功以后，煙草產業鏈中個主體均可以利用本系統針對性進行功能開發合數據記錄，系統中所設置的各開源分析方法能夠以宏觀氣象數據、煙草市場宏微觀波動情況、煙草行業大數據等為個主體提供智能化數據更新與計算，從而幫助煙草企業進行智能化生產和運營。

2.3生產信息系統用戶管理與數據安全管理

2.3.1用戶數據管理與統計

系統內用戶數據管理主要包括對系統用戶職位、權限、操作日志等數據進行記錄，重點采集不同權限用戶針對煙草企業生產所采取的系統操作。對用戶數據進行統計分析，是整個系統的重要業務模塊之一。本次設計系統采用不同內置統計分析方法，針對不同的煙草生產加工任務進行針對性數據分析，同時根據所得大數據進行智能化分析，進而優化整個生產系統模型，為管理部門提供業務決策報告，充分利用智能化生產信息管理系統為煙草生產提供決策支持服務。

2.3.2人侵檢測與智能防火墻

入侵檢測技術是煙草智能化生產體系中的核心技術，同時也是人工智能與計算機網絡安全的重要組成部分。AI+計算機網絡技術所構成的入侵檢測與智能防火墻，能夠對互聯網有害信息進行智能攔截，保證計算機高效識別病毒木馬人侵，同時還能夠根據煙草行業特點在使用過程中構建智能化、定制化的網絡安全檢測服務，大幅提升煙草企業網絡信息安全。

3實際應用效果

本次系統設計主要基于C/S系統結構，構建了河南省煙草企業生產大數據管理信息系統。2018年2月將該企業2004至今十余年生產相關數據錄入系統。系統從煙草種植至卷煙廠加工成品環節進行數據宏觀分析，從軟硬件、應用和用戶等不同層次建立了數據流向鏈條，實現了對煙草產業鏈全流程智能化生產管理。針對系統運行過程中的大數據復雜性，建立了開源、多算法、不同數據屬性的標準化處理流程和存儲方式，本次系統構建應用效果主要體現在兩方面。

3.1權限劃分清晰

不同系統權限的用戶可以根據自身權限和實際需求，有針對性地進行數據瀏覽和開發，煙草種植主體可以根據自身需求進行不同區域的土壤、氣候等數據瀏覽，從而進行及時的種植調整;煙草經銷商可以利用系統的宏觀營銷數據進行采購量調整、單價調整;煙草生產主體能夠根據煙草質量、產量等數據進行生產工藝的改革以及宏觀生產計劃制定。

3.2產業宏觀調整極為便利

本系統于2019年為河南市煙草產業鏈提供了一系列宏觀數據，基于往年的氣候、自然災害規律等為煙草種植主體提供了2019年度的土壤肥力、煙株養分分配規律等數據。該地區煙草種植人員通過數據分析結果，及時調整產業生產方案并利用系統對當年煙草產量進行預測，預測結果表明2019年該地區煙草產量約為1796.82kg/hm²，8月份煙葉生產結束后統計產量為1810.46kg/hm²，偏差為13.64kg/hm²，模型模擬效果較好。

4結語

煙草行業一直以來都極其重視對自身行業網絡安全以及信息化等的建設。扎實推進信息化與煙草產業的深度融合，能夠為煙草行業持續健康發展提供強有力的信息化支撐和可靠的網絡安全保障。煙草行業如今正面臨信息化與工業化兩化深度融合的挑戰。為把握這一機遇，煙草行業需要不斷針對自身行業特征追蹤和研究大數據技術，提升自身對大數據、云計算、人工智能等現代信息技術的認知，堅持技術與應用協同創新，有效提升煙草行業核心競爭力。