基于AI技術的煙草煙葉收購站智能化綜合管控系統研究

作者簡介：陳良盛（1988— ），男，貴州興義人，助理農藝師，助理政工師，學士；研究方向：辦公自動化。

摘要：文章以煙草煙葉收購站管控需求為出發點，基于AI技術搭建了一種針對煙草煙葉收購站的智能化綜合管控系統。該系統由物聯網技術、智能化監控技術等組成，以人工智能為核心掌握煙草煙葉收購站的種植收購流程，能夠提高煙葉分揀評級的效率，降低人工干預，實現煙草收購站內部的高效、智能化綜合管控。

關鍵詞：人工智能；煙葉收購站；智能化綜合管控；系統開發

中圖分類號：TP319 文獻標志碼：A

0 引言

煙葉收購站的智能化管控，長期以來都是煙草行業開展智能化轉型的重點方向，利用人工智能、物聯網、5G通信技術等實現煙草產業在煙葉收購、篩檢分級、倉儲物流等方面的高度智能化，已經成為當前煙草產業智能化發展領域的重要舉措［1-2］。本文以煙草產業中的煙葉收購站為例，構建了一種基于人工智能的煙草煙葉收購站智能化綜合管控系統，旨在為我國煙草產業的智能化轉型提供借鑒。

1 系統需求分析

1.1 統一的信息資源支持體系

我國大部分煙葉收購站在智能化建設方面均略嫌不足，不同的煙葉收購站及同一收購站的不同部門之間都可能存在一定的信息壁壘。信息壁壘會影響煙草的收購價格、評級等。煙葉收購站的智能化綜合管控系統構建需要為煙葉收購站內部及不同的煙葉收購站提供統一的信息資源支持，在業務數據獲取、生產數據獲取等方面設置統一的標準，從而全面降低煙葉收購站內部及不同收購站之間因為多源異構數據堆積而形成的信息壁壘和信息孤島問題。

1.2 統一的信息安全保障體系

煙葉收購站是煙草產業與煙戶之間進行對接的橋頭堡。煙葉收購站儲存了海量關于烤煙種植面積、收購計劃、煙戶數量等方面數據。在構建智能化綜合管控系統時，必須充分考慮煙葉收購站的安全需求和現實需求，通過人工智能技術對煙葉收購站進行統一的信息安全防護，結合一般煙葉收購站在數據管控等方面的需求構建統一的信息安全保障體系［3］。

2 煙葉收購站智能化綜合管控系統設計

2.1 框架設計

基于AI技術構建的煙葉收購站智能化綜合管控系統總體框架主要包括接入層、平臺層、業務層、交互層等，如圖1所示。

該智能化綜合管控系統框架中，接入層主要由收購站內部機械設備、各類型系統接入模塊、傳感器等構成基礎系統硬件層；平臺層基于國內某企業提供的IoT平臺搭建而成，負責提供站內設備告警、設備權限配置、設備下行指令等；業務層直接對接收購站內部不同部門、不同權限的工作人員，分別負責煙葉收購站的日常購煙業務、收購站整體管控及收購站的倉儲物流等；交互層指的是各類型顯示終端，包括煙葉分揀設備控制大屏、業務PC端、移動端及煙草收購站內部監控設備顯示端等。

2.2 核心功能實現

2.2.1 煙葉智能化種植采收

傳統的煙葉收購站點管控相對松散，煙農種植所得的煙葉質量也參差不齊，有時會給后續的煙葉收購分級工作帶來較大的工作負擔［4］。本文搭建的基于人工智能技術的煙葉收購站智能化綜合管控系統從烤煙葉的組織生產方面入手，融入了的區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，煙葉收購站內部僅承擔數據獲取及儲存任務。

煙葉種植場地中覆蓋了大面積的氣象環境、土壤環境監測傳感器，可以對煙葉生長環境中的光照強度、空氣溫濕度、二氧化碳濃度等數據進行自動獲取。該功能工作時，站內負責組織煙農種植生產的工作人員可以通過交互層界面對一定區域內烤煙葉種植情況、生長環節等進行監控，經LoRaWAN網關節點進行加密以后將煙葉的生長數據通過云平臺傳輸至煙葉收購站的交互層、服務器中供煙葉收購站內部工作人員使用。煙葉收購站可以根據本地區煙草公司下達的任務更好地組織基層煙葉生產。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環境，從而提升煙葉的整體質量，為后續的煙葉分揀、評級等工作提供便利。

2.2.2 煙葉智能化分揀評級

傳統的煙葉收購站在收購煙葉時均以人工篩檢形式為主。這種分揀評級方式工作效率低下、準確率易受人主觀能力的影響。本文搭建的煙葉收購站智能化綜合管控系統，通過接入的基于機器視覺的煙葉智能化分揀評級功能模塊，實現了煙葉的高度自動化分揀、評級，如圖3所示。

該模塊通過CCD高速攝像機圖像自動采集設備對煙葉的尺寸、顏色、表面缺陷等進行篩選，通過itti顯著度計算得到不同規格的煙葉；將不同規格的煙葉分別進入氣味傳感模塊，通過SCS吸煙循環模擬器篩選出不同香味、濃度的煙葉；通過外觀和香味篩選以后對煙葉進行智能評級、篩選，最終分類完成的煙葉打包后進入倉儲物流環節［5］。圖3的智能化分揀評級功能必須以圖2的煙葉智能化種植采收模塊為基礎，在同一次分揀評級過程中所評價的煙葉必須是同一品種的煙葉，否則容易造成評級結果不準等問題。煙葉在尺寸、顏色方面智能化識別部分代碼如下：

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用人工智能、大數據、物聯網等技術對煙葉收購站中的各場景進行有效的統一管控，實現安全生產，站內安防、消防，站外跟蹤、監測等的多因素、多層次智能化協同管控，實現高度智能化、統一化的站內預警和管控保障。基于三維可視化的煙葉收購站智能化管控基本原理如圖4所示［6］ 。

煙葉收購站智能化管控系統包含了若干定位基站，在交互層的虛擬操作界面，站內安全監管人員可以監控站內所有佩戴了定位標簽的工作人員、站內設備、站內車輛等。一旦系統發現定位標簽超出了其合 理的工作范圍，則附近的定位基站便會向定位子站發送報警信息，系統主站則會根據三維建模服務器的信息和定位標簽信息確定違規操作人員的具體位置，從而實現站內安防、消防，站外跟蹤、監測，幫助煙葉收購站實現安全生產。

3 結語

隨著煙草產業的全面改革，煙葉收購站將會承當更多的煙葉生產指導、煙葉智能篩檢分級等責任。本研究認為人工智能技術與煙葉收購站的融合，能夠從技術視角全面提升煙葉收購站的工作效率。本文構建的煙葉收購站智能化綜合管控系統利用人工智能、物聯網、機器視覺等技術實現了煙葉從種植收購到煙葉分揀評級的自動化、智能化，可以為煙葉收購站與人工智能的融合發展提供借鑒。

參考文獻

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［2］鐘艷妮，劉軍，杜斌，等.云南煙葉醇化倉儲自動化物流系統規劃建設［J］.物流技術與應用，2021（9）：136-139.

［3］關淑紅，王小明，孫書情，等.AI+計算機網絡技術融合生產信息系統設計與實現［J］.粘接，2021（1）：167-170.

［4］梅靜.視覺識別技術在煙葉分級中的應用［J］.鄉村科技，2020（33）：120-122.

［5］盧雨，古力，詹吉平，等.不同置式生物質供熱爐在煙葉烘烤中的應用［J］.貴州農業科學，2019（1）：143-147.

［6］鄧娜，高明遠.基于模糊PID的煙葉烤房網絡控制系統設計［J］.制造業自動化，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