基于AI技術(shù)的煙草煙葉收購站智能化綜合管控系統(tǒng)研究

作者簡介：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：辦公自動化。

摘要：文章以煙草煙葉收購站管控需求為出發(fā)點(diǎn)，基于AI技術(shù)搭建了一種針對煙草煙葉收購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(yù)，實(shí)現(xiàn)煙草收購站內(nèi)部的高效、智能化綜合管控。

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

中圖分類號：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)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(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、篩檢分級、倉儲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)中的煙葉收購站為例，構(gòu)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(tǒng)，旨在為我國煙草產(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

我國大部分煙葉收購站在智能化建設(shè)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(tǒng)構(gòu)建需要為煙葉收購站內(nèi)部及不同的煙葉收購站提供統(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站內(nèi)部及不同收購站之間因?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題。

1.2 統(tǒng)一的信息安全保障體系

煙葉收購站是煙草產(chǎn)業(yè)與煙戶之間進(jìn)行對接的橋頭堡。煙葉收購站儲存了海量關(guān)于烤煙種植面積、收購計(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，必須充分考慮煙葉收購站的安全需求和現(xiàn)實(shí)需求，通過人工智能技術(shù)對煙葉收購站進(jìn)行統(tǒng)一的信息安全防護(hù)，結(jié)合一般煙葉收購站在數(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)建的煙葉收購站智能化綜合管控系統(tǒng)總體框架主要包括接入層、平臺層、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；平臺層基于國內(nèi)某企業(yè)提供的IoT平臺搭建而成，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)層直接對接收購站內(nèi)部不同部門、不同權(quán)限的工作人員，分別負(fù)責(zé)煙葉收購站的日常購煙業(yè)務(wù)、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(shè)備控制大屏、業(yè)務(wù)PC端、移動端及煙草收購站內(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)的煙葉收購站點(diǎn)管控相對松散，煙農(nóng)種植所得的煙葉質(zhì)量也參差不齊，有時會給后續(xù)的煙葉收購分級工作帶來較大的工作負(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，煙葉收購站內(nèi)部僅承擔(dān)數(shù)據(jù)獲取及儲存任務(wù)。

煙葉種植場地中覆蓋了大面積的氣象環(huán)境、土壤環(huán)境監(jiān)測傳感器，可以對煙葉生長環(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)行自動獲取。該功能工作時，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交互層界面對一定區(qū)域內(nèi)烤煙葉種植情況、生長環(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數(shù)據(jù)通過云平臺傳輸至煙葉收購站的交互層、服務(wù)器中供煙葉收購站內(nèi)部工作人員使用。煙葉收購站可以根據(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、評級等工作提供便利。

2.2.2 煙葉智能化分揀評級

傳統(tǒng)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(zhǔn)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(tǒng)，通過接入的基于機(jī)器視覺的煙葉智能化分揀評級功能模塊，實(shí)現(xiàn)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(jī)圖像自動采集設(shè)備對煙葉的尺寸、顏色、表面缺陷等進(jìn)行篩選，通過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SCS吸煙循環(huán)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(jìn)行智能評級、篩選，最終分類完成的煙葉打包后進(jìn)入倉儲物流環(huán)節(jié)［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(chǔ)，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(jié)果不準(zhǔn)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(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對煙葉收購站中的各場景進(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。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(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向定位子站發(fā)送報警信息，系統(tǒng)主站則會根據(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，幫助煙葉收購站實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3 結(jié)語

隨著煙草產(chǎn)業(yè)的全面改革，煙葉收購站將會承當(dāng)更多的煙葉生產(chǎn)指導(dǎo)、煙葉智能篩檢分級等責(zé)任。本研究認(rèn)為人工智能技術(shù)與煙葉收購站的融合，能夠從技術(shù)視角全面提升煙葉收購站的工作效率。本文構(gòu)建的煙葉收購站智能化綜合管控系統(tǒng)利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器視覺等技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(fā)展提供借鑒。

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（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