福城金叶服务管理平台的设计与实现

谢平槐

一、概述

（一）研究背景和意义

湖南省郴州市烟叶生产历史悠久，随着改革开放的不断深化，烟叶生产面积逐步增大，质量逐步提高，形成了“香气浓郁、焦甜感强、透发性好、醇厚丰满”的典型浓香型特征，成为了众多品牌卷烟的主配方。在地方政府和行业各级的重视与领导下，郴州现代烟草农业发展取得了显著成效。但与此同时，烟农素质参差不齐、抗灾害能力较弱、资源配置不够合理、产业布局有待优化、精益管理有待提升、烟叶供给结构性矛盾突出等问题，制约和影响了烟叶劳动生产率、土地产出率和资源利用率的提升。

2015年以来，国家先后印发了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》《促进大数据发展行动纲要》等重要文件，给各行各业进行“互联网+”转型提供了行动指南。国家烟草局领导在2015年6月17日召开的国家局党组扩大会议上，就“互联网+”与行业工作的结合提出了“要认真研究互联网+烟草农业、互联网+烟草工业、互联网+烟草商业，在大众创业、万众创新中，保持烟草行业持续健康发展”。

信息时代下数据信息已经渗透到社会中各个行业与领域，日益成为最重要的发展资源，“大数据”时代已经到来，信息数据也实现了从“资源”向“资产”的华丽转身。系统通过对郴州烟叶生产中的大量数据进行整理分类，为后期数据挖掘分析奠定坚实基础；通过烟草农业大数据分析平台的科学有效数据支撑，规范烟叶生产、收购的管理工作，有效解决目前烟叶生产中烟农队伍不能稳定发展的问题；并进一步探索生态布局优化、土壤保护改良、品牌特色提升等问题，浓香型特色烟叶生产风险防范的长效机制，不断推进“福城金叶”浓香品牌建设，提高烟叶质量水平，建立和完善品牌导向的浓香型特色烟叶可持续发展模式，有效推动郴州现代烟草农业的发展，最终通过信息化的技术手段助推郴州烟叶产业转型升级。

（二）主要研究内容

系统将围绕烟叶生产过程中所涉及的数据，建立大数据处理分析平台和互联网移动应用平台，并在此基础上，实现面向烟叶种植生产收购和管理等各个环节的大数据应用，具体研究内容如下。

定义面向烟叶生产经营管理的大数据资源体系。整合烟叶生产经营管理过程中的烟农数据、烟田数据、烟基数据、基地单元数据、气象数据、病虫害数据、烟叶生产经营数据、烟叶质量数据、合作社数据和日常管理数据，针对各个环节的业务需求构建大数据的资源体系，建立对应的主题数据库，并提供相应的采集策略和管理规范。

收集烟叶生产大数据资源。在现有的烟叶生产大数据的基础上，围绕业务需求逐步收集、完善烟叶生产经营管理过程中的数据内容，并形成高效易用的烟叶大数据采集、管理和操作工具和机制。

建设大数据处理分析平台。搭建通用的大数据处理分析平台，为大数据的分析处理提供通用的分布式计算环境，为海量异构数据提供存储、整合、操作和管理的资源和工具，从而支撑大数据应用的运行。

建设互联网移动应用平台，开发面向烟叶生产经营管理的大数据应用。利用大数据资源，实现面向烟农、烟草公司的大数据应用，针对烟叶生产经营管理关键环节上的业务需求，提供基于大数据的协同作业、考核管理、烟农管理、烟农服务、烟叶生产产业布局分析、烟叶生产标准化分析、烟叶生产防控措施管理、烟叶生产资料管理等应用服务，用于提升烟农烟叶种植水平、烟草公司的服务质量和管理水平，并为烟叶生产和销售的计划制定提供量化依据。

二、系统需求分析

（一）总体需求

通过对郴州烟草生产经营管理中的大量数据进行采集整理，利用烟草农业大数据分析平台进行挖掘分析，生成有效的科学数据支撑，从而规范烟叶生产、收购的管理工作，有效解决目前烟叶生产经营过程中存在的合同管理、生态布局优化、烟技员队伍管理、品牌特色提升等问题，建立浓香型特色烟叶生产风险防范的长效机制，不断推进“福城金叶”浓香品牌建设，提高烟叶质量水平，建立和完善品牌导向的浓香型特色烟叶可持续发展模式，有效推动郴州现代烟草农业的发展，最终通过信息化的技术手段助推郴州烟叶产业转型升级。

（二）功能性需求

着力解决防灾减害问题。郴州作为湖南烟叶主产区，大部分烟农对气象灾害和病虫灾害的预防控制能力主要依赖于个人经验积累。因此，具体的防灾减害的问题在于灾害预防能力差、灾害防控能力不强、灾害防治知识不足。

着力解决产业布局问题。当前，郴州市处于烟叶发展稳和控的节点，是数量发展型向质量发展型转变的关键时期。其关键问题在于“在哪种烟”、“谁来种烟”、“怎么种烟”。具体来说，郴州产业布局的问题在于生态资源利用率低、烟农队伍不稳定、设施配套不合理。

着力解决烟叶标准化问题。烟叶标准化生产过程中，由于投入大、用工多、强度大、周期长等特点，使烟叶生产管理难以标准化，其中最为突出的问题是绩效管理考核难、烟叶产量控制难、合同真实性核查难。

着力解决烟叶品质问题。烟叶质量、烟叶等级结构是工业企业对烟叶原料進行可用性评价的重要内容之一，受多种因素影响，烟叶品质的问题在于烟叶等级需求难满足，烟叶种植质量难控，烘烤质量难控。

（三）非功能性需求

系统应用功能需要在设计时考虑并发的问题，做到高并发、高可用、高安全。

加强信息安全保障措施，保护企业机密与合作社、烟农等个人隐私。

系统需要基于郴州烟草战略发展的视角出发，整体规划设计，分步实施。

三、系统的设计与实现

（一）总体目标

福城金叶服务管理平台以“一库二台三服务四着力”为总体设计思路，通过两大应用平台建立烟叶大数据资源库，以烟草工业、烟草农业、烟草商业为服务主体，着力解决郴州烟草目前四大迫切需要攻克的难题“防灾减害的问题”“产业布局的问题”“烟叶标准化的问题”“烟叶品质的问题”，彰显“福城金叶”烟叶品牌特色。

（二）总体架构

系统基于云计算平台提供的服务器资源和存储资源搭建，包括面向烟农烟叶管理的大数据资源库、大数据处理分析平台、互联网移动应用以及平台的管理与开发工具。平台的总体架构如图1所示。

系统将建立大数据资源库，提供包括烟农数据库、日常工作数据库、烟叶生产经营数据库、烟田数据库、气象数据库、病虫害数据库、烟基数据库、烟叶质量数据库、合作社数据库、基地单元数据库等十大主题数据库的建设。

系统将建立大数据处理分析平台，利用大数据资源库中的烟农、烟叶相关的数据主题库，开发可支撑业务应用的数据分析及人工智能模型。

系统将基于大数据处理分析平台提供互联网移动应用，覆盖烟叶资源服务管理、决策服务管理、烟叶灾害服务管理、基地单元服务管理以及生产经营服务管理等业务范围，系统将提供区域烟农特征对比分析、职业烟农智能发现、职业烟农等级区域分布分析以及烟技员队伍分析4种大数据分析模型，用于支撑上述应用。

（三）业务架构

业务架构图如图2所示。

（四）技术架构

福城金叶服务管理平台总体架构包含数据采集、数据存储、数据分析和数据应用四个阶段，在技术架构上分为数据采集与存储平台、人工智能数据分析平台和智能分析应用三个部分。本平台构建的数据采集与存储平台涵盖数据采集、数据存储两阶段功能；人工智能数据分析平台对应数据分析阶段功能；智能分析应用对应数据应用阶段功能。

（五）网络架构

平台的主要使用对象为处在互联网端的烟农、工业公司、科研院所、政府管理部门以及郴州烟草的客户经理、烟技员和管理人员，所以平台的所有应用层面的虚拟服务器将部署在云计算平台的DMZ区。外部用户和终端通过统一接入层访问平台，接入层须根据请求的不同将请求转发至不同服务器，并提供负载均衡功能。

四、系统功能设计

（一）大数据主题资源库

针对郴州市烟草公司的特点，对烟叶生产经营的需求调研，设计基于人工智能的大数据量化分析系统的数据采集与存储平台；数据资源是大数据分析过程所需的以特定格式、类型、维度、粒度提供的数据集合。数据资源的获取过程包含了业务数据、第三方公开数据、互联网数据、业务系统数据、办公数据等不同的数据源对数据进行采集。系统采集、收集所建立的数据库包括：烟农数据库、烟田数据库、烟基数据库、基地单元数据库、气象数据库、病虫害数据库、烟叶生产数据库、烟叶质量数据库和日常管理数据库，针对以上数据库建立成烟叶生产大数据资源体系。

（二）大数据处理分析平台

大数据处理分析平台提供面向机器学习学习任务执行的软件环境及相关的管理功能。大数据处理分析分析平台基于底层物理服务器的计算资源构建，利用底层的CPU、内存和GPU等计算资源，构建深度学习计算任务的运行环境；运行环境基于Docker构建，通过CUDA驱动调用GPU资源，整合桌面虚拟化系统中用户的数据存储服务，共同支撑用户的深度学习运行环境；用户的深度学习运行环境由实例化的容器组件的集群提供，其中包含用户指定的机器学习计算框架和数据计算引擎，用户可通过机器学习API调用机器学习计算框架和数据计算引擎，执行数据分析和深度学习任务。同时，系统提供面向计算容器、用户和系统管理员的管理功能，分别实现用于构建深度学习环境的镜像管理、深度学习任务的监控与管理以及集群资源及用户的管理。为实现上述功能，大数据处理分析平台提供大数据处理分析任务运行环境、机器学习计算框架、数据计算引擎、机器学习资源镜像库、机器学习任务监控与管理、机器学习资源管理以及机器学习API等7个模块，以支撑系统的运行管理及服务供应。

（三）大数据移动应用平台

大数据移动应用平台提供界面规范，开发实施应用统一入口界面，实现系统应用的统一身份认证，为用户提供友好、易用的信息查找手段，可提供基于自然语言的关键字查询、菜单导航等多种多样的查询模式。大数据应用平台打破上下级、部门、业务链、外部伙伴的边界，用移动、社交、大数据等技术和思维重构企业协作关系，将员工、上下游伙伴迅速的凝聚在一起，将传统单一的流程驱动沟通模式，转变为数据驱动精益管理的多维度协作模式。

大数据移动应用平台根据烟叶生产经营管理中所涉及的决策服务管理需求、烟叶资源服务管理需求、基地单元服务管理需求、烟叶灾害服务管理需求、生产经营服务管理需求等五个方面进行平台业务架构设计。

1.决策服务管理系统

本系统通过对采集到的数据进行分类整合，形成查询统计报表，再对数据报表进行进一步的分析与提炼，进而生成数据整合图、数据对比图、趋势预测图等，有助于领导掌握情况、发现规律、预测趋势，为领导科学决策、强化过程管控、提高工作效率、促进工作落实等提供有效服务。

查询统计类：查询统计功能业务需求是能进行各种报表查询，主要包括烟农查询、烟基查询、烟田查询、站点查询、合作社查询、病虫害查询、气象灾害查询、烟叶生产查询、烟叶收购查询、烟叶营销查询、综合管理查询、基地单元查询等12大类。

功能设计要求为点击进入某类查询后，呈现一张总览图表，方便查询者了解该类别的总体情况，减少查询步骤，如烟农信息查询，可以按照烟农地域分布、年龄结构、文化程度、种植规模、种烟年限、种植品种、烟叶等级等进行分类汇总查询，也可查询到单个烟农的具体信息，让领导全面掌握烟农队伍结构现状。

决策分析类：根据“福城金叶”浓香品牌发展需求，以问题为导向开发智能分析系统。本部分开发面向郴州市烟叶生产经营管理的智能分析应用，利用烟叶产业相关的数据资源，在人工智能分析模型的基础上，对烟农、合同、灾害、烟叶产量、质量、烟基等方面进行分析，形成分析图表，为领导决策提供直观量化依据。

2.烟叶资源服务管理系统

烟叶资源服务管理系统以烟叶生产经营中资源为主线，下分烟农模块、烟田模块、烟基模块、合作社模块和站点模块。每个模块根据自身业务体系，采集对应体系业务数据，规划服务功能为烟叶生产提供便利。

3.烟叶灾害服务管理系统

本部分采集气象局数据和历年病虫灾害数据进行建库，运用大数据分析工具，为烟农提供预测预警服务，并结合实际情况，为烟农及时推送应急预案和防治措施，实现智能预测预报和精准防灾减灾，尽可能降低气象灾害和病虫灾害对烟叶生产造成的影响和损失，同时也为应急预案和灾后处置方案提供数据支持。

4.生产经营服务管理系统

采集生产经营信息，建立烟叶生产经营数据库，为烟叶标准化生产提供服务。通过数据挖掘分析，对烟叶生产进行精益化管理，同时提供质量互动反馈功能，为领导层全面掌握烟叶收购情况服务；建立考核管理模块，分析工作完成情况、质量情况，实现提高工作效率，提升工作质量，激发工作动力的目标。

5.系统管理

系统需要具有平台管理功能，能够实现用户管理、组织结构、角色的统一动态管理。能够对平台用户的活动进行日志记录和文件进行全面的权限管理机制，确保信息发布与传播可控。移动端、PC端、WEB端界面能够进行个性化定制；支持“分组织架构”权限管理，由指定组织的权限管理员分配所负责组织的权限管理。

五、结束语

本文系统地探讨了福城金叶服务管理平台的设计和实现，有效地解决目前烟叶生产经营管理过程中存在的一系列問题，推进“福城金叶”浓香品牌建设，提高烟叶质量水平，有效推动郴州现代烟草农业的发展，通过信息化的技术手段助推郴州烟叶产业转型升级。

作者单位：湖南省烟草公司郴州市公司