基于AI技术的烟草烟叶收购站智能化综合管控系统研究

作者简介：陈良盛（1988— ），男，贵州兴义人，助理农艺师，助理政工师，学士；研究方向：办公自动化。

摘要：文章以烟草烟叶收购站管控需求为出发点，基于AI技术搭建了一种针对烟草烟叶收购站的智能化综合管控系统。该系统由物联网技术、智能化监控技术等组成，以人工智能为核心掌握烟草烟叶收购站的种植收购流程，能够提高烟叶分拣评级的效率，降低人工干预，实现烟草收购站内部的高效、智能化综合管控。

关键词：人工智能；烟叶收购站；智能化综合管控；系统开发

中图分类号：TP319 文献标志码：A

0 引言

烟叶收购站的智能化管控，长期以来都是烟草行业开展智能化转型的重点方向，利用人工智能、物联网、5G通信技术等实现烟草产业在烟叶收购、筛检分级、仓储物流等方面的高度智能化，已经成为当前烟草产业智能化发展领域的重要举措［1-2］。本文以烟草产业中的烟叶收购站为例，构建了一种基于人工智能的烟草烟叶收购站智能化综合管控系统，旨在为我国烟草产业的智能化转型提供借鉴。

1 系统需求分析

1.1 统一的信息资源支持体系

我国大部分烟叶收购站在智能化建设方面均略嫌不足，不同的烟叶收购站及同一收购站的不同部门之间都可能存在一定的信息壁垒。信息壁垒会影响烟草的收购价格、评级等。烟叶收购站的智能化综合管控系统构建需要为烟叶收购站内部及不同的烟叶收购站提供统一的信息资源支持，在业务数据获取、生产数据获取等方面设置统一的标准，从而全面降低烟叶收购站内部及不同收购站之间因为多源异构数据堆积而形成的信息壁垒和信息孤岛问题。

1.2 统一的信息安全保障体系

烟叶收购站是烟草产业与烟户之间进行对接的桥头堡。烟叶收购站储存了海量关于烤烟种植面积、收购计划、烟户数量等方面数据。在构建智能化综合管控系统时，必须充分考虑烟叶收购站的安全需求和现实需求，通过人工智能技术对烟叶收购站进行统一的信息安全防护，结合一般烟叶收购站在数据管控等方面的需求构建统一的信息安全保障体系［3］。

2 烟叶收购站智能化综合管控系统设计

2.1 框架设计

基于AI技术构建的烟叶收购站智能化综合管控系统总体框架主要包括接入层、平台层、业务层、交互层等，如图1所示。

該智能化综合管控系统框架中，接入层主要由收购站内部机械设备、各类型系统接入模块、传感器等构成基础系统硬件层；平台层基于国内某企业提供的IoT平台搭建而成，负责提供站内设备告警、设备权限配置、设备下行指令等；业务层直接对接收购站内部不同部门、不同权限的工作人员，分别负责烟叶收购站的日常购烟业务、收购站整体管控及收购站的仓储物流等；交互层指的是各类型显示终端，包括烟叶分拣设备控制大屏、业务PC端、移动端及烟草收购站内部监控设备显示端等。

2.2 核心功能实现

2.2.1 烟叶智能化种植采收

传统的烟叶收购站点管控相对松散，烟农种植所得的烟叶质量也参差不齐，有时会给后续的烟叶收购分级工作带来较大的工作负担［4］。本文搭建的基于人工智能技术的烟叶收购站智能化综合管控系统从烤烟叶的组织生产方面入手，融入了的区域性烟叶智能化采收功能模块，如图2所示。该功能的硬件模块分布于各大烟叶种植基地，烟叶收购站内部仅承担数据获取及储存任务。

烟叶种植场地中覆盖了大面积的气象环境、土壤环境监测传感器，可以对烟叶生长环境中的光照强度、空气温湿度、二氧化碳浓度等数据进行自动获取。该功能工作时，站内负责组织烟农种植生产的工作人员可以通过交互层界面对一定区域内烤烟叶种植情况、生长环节等进行监控，经LoRaWAN网关节点进行加密以后将烟叶的生长数据通过云平台传输至烟叶收购站的交互层、服务器中供烟叶收购站内部工作人员使用。烟叶收购站可以根据本地区烟草公司下达的任务更好地组织基层烟叶生产。此外，智能化传感器的大范围使用，能够更好地改善烟叶生长环境，从而提升烟叶的整体质量，为后续的烟叶分拣、评级等工作提供便利。

2.2.2 烟叶智能化分拣评级

传统的烟叶收购站在收购烟叶时均以人工筛检形式为主。这种分拣评级方式工作效率低下、准确率易受人主观能力的影响。本文搭建的烟叶收购站智能化综合管控系统，通过接入的基于机器视觉的烟叶智能化分拣评级功能模块，实现了烟叶的高度自动化分拣、评级，如图3所示。

该模块通过CCD高速摄像机图像自动采集设备对烟叶的尺寸、颜色、表面缺陷等进行筛选，通过itti显著度计算得到不同规格的烟叶；将不同规格的烟叶分别进入气味传感模块，通过SCS吸烟循环模拟器筛选出不同香味、浓度的烟叶；通过外观和香味筛选以后对烟叶进行智能评级、筛选，最终分类完成的烟叶打包后进入仓储物流环节［5］。图3的智能化分拣评级功能必须以图2的烟叶智能化种植采收模块为基础，在同一次分拣评级过程中所评价的烟叶必须是同一品种的烟叶，否则容易造成评级结果不准等问题。烟叶在尺寸、颜色方面智能化识别部分代码如下：

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、大数据、物联网等技术对烟叶收购站中的各场景进行有效的统一管控，实现安全生产，站内安防、消防，站外跟踪、监测等的多因素、多层次智能化协同管控，实现高度智能化、统一化的站内预警和管控保障。基于三维可视化的烟叶收购站智能化管控基本原理如图4所示［6］ 。

烟叶收购站智能化管控系统包含了若干定位基站，在交互层的虚拟操作界面，站内安全监管人员可以监控站内所有佩戴了定位标签的工作人员、站内设备、站内车辆等。一旦系统发现定位标签超出了其合 理的工作范围，则附近的定位基站便会向定位子站发送报警信息，系统主站则会根据三维建模服务器的信息和定位标签信息确定违规操作人员的具体位置，从而实现站内安防、消防，站外跟踪、监测，帮助烟叶收购站实现安全生产。

3 结语

随着烟草产业的全面改革，烟叶收购站将会承当更多的烟叶生产指导、烟叶智能筛检分级等责任。本研究认为人工智能技术与烟叶收购站的融合，能够从技术视角全面提升烟叶收购站的工作效率。本文构建的烟叶收购站智能化综合管控系统利用人工智能、物联网、机器视觉等技术实现了烟叶从种植收购到烟叶分拣评级的自动化、智能化，可以为烟叶收购站与人工智能的融合发展提供借鉴。

参考文献

［1］鞠文.打叶复烤企业工业物联网的研究分析［J］.科技资讯，2021（26）：14-16.

［2］钟艳妮，刘军，杜斌，等.云南烟叶醇化仓储自动化物流系统规划建设［J］.物流技术与应用，2021（9）：136-139.

［3］关淑红，王小明，孙书情，等.AI+计算机网络技术融合生产信息系统设计与实现［J］.粘接，2021（1）：167-170.

［4］梅静.视觉识别技术在烟叶分级中的应用［J］.乡村科技，2020（33）：120-122.

［5］卢雨，古力，詹吉平，等.不同置式生物质供热炉在烟叶烘烤中的应用［J］.贵州农业科学，2019（1）：143-147.

［6］邓娜，高明远.基于模糊PID的烟叶烤房网络控制系统设计［J］.制造业自动化，2018（7）：22-25.

（编辑 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