湖北省烟叶数字化发展现状及对策

黄 晶 刘本福 冯繁文 陈高航 陈永俊

（湖北省烟草公司恩施州公司，湖北恩施 445000）

烟叶生产是卷烟工业的第一车间，既要保障工业原料的可靠供应，又要确保烟农增收和烟区可持续发展。近年来，受社会经济多元化发展、烟叶种植比较效益锐减等因素的影响，湖北省核心烟农与优质烟田流失日渐严重，烟田、烟农与烟叶质量“三个不稳”问题日益凸显，各产区优质烟叶生产、烟叶原料保障受到不同程度影响，对全省烟叶生产经营的稳定和高质量发展产生影响。

数字农业是农业现代化的高级阶段，随着信息科技技术的发展和其在农业生产中的广泛应用，农业现代化发展模式已从单纯的信息化管理和机械化作业，发展成综合运用云计算、大数据、物联网的“智慧农业”[1]。烟叶生产是大农业的重要组成部分，要顺应现代农业数字化转型发展的大趋势。将“数字化”应用于现代烟草农业生产中，以数据为抓手，实现烟叶供需关系在总量和结构上的更高水平动态平衡，不断提高烟叶供给质量和效率，培育烟叶高质量发展新动能，走出一条“供需协同平衡、供给优质高效、产业融合发展”的烟叶高质量发展之路[2]。

1 烟叶数字化发展现状

湖北烟叶信息化经过多年发展建设，构建了以合同管理为核心，以烟叶信息管理基础软件为平台，覆盖计划合同管理、收购管理等关键应用的信息化管控体系。同时，随着生态烟田、原收原调、精准收购、烟技通等信息系统的运用，基本实现了烟叶生产、收购管理层面的相互协同和烟叶数据展现层面的共享应用。依托地理信息系统，通过卫星对烟叶产区农田进行测绘，完成优质生态烟田数据采集工作，初步形成了包含所属行政区域、面积、海拔、农户、田块编号等信息的田块电子档案，为优质生态基本烟田精准管控提供了可实现的路径。全面推行烟叶原收原调系统，为烟包赋予唯一的二维码标签“身份证”，关联相应收购站点和评级、仓管责任人，在烟叶流通环节以扫码方式确认烟包业务流向，实现原烟质量精准追溯到生产、收购、经营各具体岗位，做到“购销有记录、信息可查询、质量可追踪、责任可追究”。试点推广RFID 精准收购系统，实现烟叶收购过程从线下到线上、从人工干预到机器自动识别转变，配套建立烟包身份档案，实现到线到岗到烟农的原烟产品质量追溯倒查。基本实现了省市县站四级视频联网管理模式，加强收购监管，重点对分级、评级、过磅、打包、储存、出入库等关键环节进行监控，实现对整个收购过程关键环节的监管到位，做到全覆盖、无死角，充分发挥了视频监控功能的实时展现和后续追溯功能。烟技通的运用，基本实现了烟叶生产数据采集线上化、移动化。

1.1 烟叶生产管理信息系统建设

2019 年，为进一步贯彻落实国家局《关于全面推行行业精益管理意见》精神，针对湖北烟叶生产环节烟叶信息化现状，以现有烟叶信息化平台为基础，对接收购和交接环节实现全产业链信息化管理，开展了烟叶生产各环节工序管理深度调研，形成了全省烟叶生产信息化建设“整体规划，分布实施”方案，开发了面向湖北省局（公司）管理层到基层烟技员使用的生产管理“湖北烟叶”手机APP，涵盖职业烟农管理、基层人员管理、生态烟田管理、生产过程管理、气象信息服务、灾害救助管理、合作社管理、烟农增收管理、产前投入、物资管理、资源分析看板、科技服务、质量评价等各业务环节，填补了烟叶生产信息管理空白。通过宣贯，系统各模块在不同环节得到不同程度应用，截至2022 年，全省烟技员以烟农、烟田、烟房、烟基为维度，基本实现大田环节和设施要素全过程全业务相关联数字化管理，为烟叶全产业链精益管理打下了坚实基础。

项目依托3S（RS、GIS、GPS）技术及移动终端，在高分二号卫星遥感影像图上，结合算法及人工绘制，在行业内率先完成全省基本烟田数字化管理工作。具体实践中，共完成150 个种烟乡、1 561 个种烟村8.93万hm2、45万块烟田的数字化录入工作，并在此基础上，完成了3.2万hm2一类、4.68万hm2二类优质烟田评定，完成了2 846个3.33 hm2以上的连片种植区域的划定，以电子地图高标准落实全省生态烟田建设。

1.2 “原收原调”和RFID智能化收购建设

结合湖北省烟叶管理现状及烟站基建情况，开展“原收收调系统”项目建设。以水洗唛二维码标签为载体，配套成包赋码机、PDA 扫码等设备，在烟叶成包时，严格按收购等级、重量进行成包赋码，在烟站、中心库出入库时，进行三次扫码，以“一打三扫”技术手段监控烟叶流通全环节。通过原收原调在全省所有收购点、中心库的应用，将烟叶质量关口前移到收购环节，有效防范了基层压级收购及混部、混级打包等收购不规范现象，做到了烟叶对样收购，工业对样调拨，基本实现了烟农满意、商业规范、工业放心。

以RFID 物联网、二维码等技术为依托，开展“RFID 智能化收购追溯系统”项目建设。进一步对烟叶收购各关键环节信息化管理进行持续优化完善，将信息化管控手段延伸至收购预约、专业化分级、精准评级、精确成包环节。在排号派工环节，应用人脸识别技术，结合收购预约数据，有效规范烟农交售秩序，杜绝套合同、假合同等现象；在专业化分级环节，结合PDA 扫码及烟筐RFID 芯片，实现烟叶分级全过程的痕迹管理，实时采集了烟叶分级过程数据；在烟叶评级环节，评级员在评定烟叶等级后放置RFID电子等级牌，实现烟叶过磅等级信息的自动获取，杜绝收购等级录入错误等隐患；在成包环节，通过成包赋码机扫描烟筐RFID 芯片，实现了烟农、分级、评级信息与烟包的精准关联。通过RFID智能收购追溯系统的推广应用，使湖北省在行业内率先实现了全省烟叶生产、收购、调拨全供应链条信息流的贯通。在溯源粒度上，精细到每包烟、每块田；在溯源信息上，涵盖了烟叶从计划、生产到收购、调拨的全过程数据；通过扫描烟包标签上的二维码，即可查询到烟包所属烟农、生产、分级、质检、调运等信息。目前，湖北省已具备与复烤企业、工业公司建立质量信息协同共享的基础，烟叶质量追溯工作已经走在各烟叶种植省份前列。

1.3 烟叶生产收购可视化视频监管系统建设

2020 年，以全省基层烟站1 200 多个视频监控点为基础，开发了“湖北烟叶生产收购可视化视频监管系统”，通过省、市、县、站四级联网，对全省71 个站点153个收购磅组的烟叶生产、收购、仓储各关键环节进行了规范化和安全可视化监管。同时，也实现了监控视频、生产图片、收购业务数据的一体化同屏监管。通过事前设置预警规则，依据预警分析模型对业务数据进行比对分析，以移动化预警、报警及问题处理为手段，结合图片、视频、业务数据的电子取证，实现发现问题、处理问题、分析问题、预防问题的PDCA闭环管理。

生产收购可视化监管系统的使用，进一步强化了烟叶基层从业人员的规范经营意识。构筑“不敢为、不能为、不想为”防线有效防范了基层烟站违规违纪行为的发生，保障了烟农种烟收益。

1.4 烟叶业务数据共享建设

为充分挖掘、发挥烟叶数据价值，湖北省局（公司）开发“烟叶领导驾驶舱系统”，探索烟叶数据反哺业务、助力业务研究。系统建设包含计划合同、生产过程、烟叶交售、调拨销售、基础设施等分析模型。以专题分析的方式全面反映湖北烟叶生产经营核心业务状态，多维度、图表化展现湖北烟叶生产经营各阶段的关键过程、关键流程信息，并且实现烟叶生产经营重点指标一钻到底，实现从烟叶生产经营的整体宏观分析到每个烟农、每块烟田的微观数据查看。

烟叶领导驾驶舱的开发应用，打破了湖北烟叶各业务环节数据资源的共享壁垒，以“一张图”形式，建立纵向贯穿省、市、县、烟站、村组，横向贯通烟站、烟基、烟田、烟农、烟技员的大数据分析展现体系，以绘制地图方式较好地回应了生态烟田在哪里、建哪里的问题，有效促进有限的烟叶种植计划向生态条件优、设施配套全、烟农素质高的区域转移。

2 烟叶数字化面临的困境

2.1 生产数据采集困难准确性不高

烟叶生产大部分是非结构化感性信息，从非结构化感性信息到结构化的理性数据的加工是一个相对复杂的过程。同时，由于烟叶种植面积大，全面部署物联网终端等自动化数据采集设备投入过大，数据采集依赖于人工汇总填报，烟叶生产过程环节多、季节性强、干扰因素多，各业务过程的数据多是人工采集，及时性、准确性难以保障，给企业经营分析、决策指导带来困扰，对商业和工业反向生产过程追溯带来误差[3]。

2.2 基层技术员对数字化转型认识不足

传统农业粗放性和数字农业的精细化形成一定的思想冲突。部分基层技术员对数字化转型认识不足，加之处于数字化转型初期，部分信息系统的易用性不足，导致基层技术员积极性不高，应用基础薄弱[4]。

2.3 对烟叶生产经营决策支撑性不够

由于系统数据采集准确性不足、数据滞后，不足以支撑省、市（州）级生产管理部门经营决策，生产经营关键数据获取仍然依靠线下报表为主。

3 “数字烟叶”发展路径

按照“科技支撑、数字驱动、创新引领、协同发展”总体思路，全方位、多角度推进“数字烟叶”工程建设。着力加强云计算、大数据、物联网、区块链、人工智能等现代信息网络技术与烟叶产业发展深度融合，重点强化3S、传感器、无人机、RFID 标签等智能终端在烟叶生产经营管理过程中协同应用，持续强化烟叶业务信息管理系统优化提升整合，探索开展烟叶种植收购合同网签，着力推进一站式烟农服务平台推广应用，全面推动烟叶生产经营向数字化方向迈进，推进生产经营决策由线下向线上转变，进一步简化管理流程，着力提升管理效能，推动湖北烟叶数字化转型发展。

3.1 以全要素信息化管理为基础，强化生产过程管控

融合应用“地理信息、分布式计算、大数据分析”技术，在现有湖北烟叶领导驾驶舱共享平台的基础上，基于全省烟叶“一张图”，拓展烟叶数据应用的广度和深度，打造湖北烟叶生产经营管理决策指挥平台。对烟叶生产资源核心要素进行汇聚、展现，打造“业务可视、管理可控、决策有据、服务有道”的新型决策指挥体系。

以优质生态烟田管理系统为依托，融合应用“地理信息、分布式计算、大数据分析”技术，实现“烟田、烟棚、烟房、烟站、烟农、烟技员”六要素信息化管理，打造业务可视、管理可控、决策有据、指挥有方、服务有道的新型决策指挥体系。全面梳理烟叶业务管理、作业要求，以及烟农合同管理、烟叶生产过程、专业化服务、物资配送、烟基管护、收购管理、物流仓储、烟叶销售等核心业务内容，将各级生产经营作业职责与信息化管控节点进行关联，通过信息化手段进行优化和固化，实现流程在线。建立计划合同与烟田、育苗棚、烤房、烟农的强关联，确保合同、农户、地块、供苗、烘烤五统一，切实提高烟叶种植收购合同的真实性，有效防止由于空、假合同引发的不规范管理问题。基于“生产过程就是数据采集过程”理念，综合运用物联网终端、遥感技术、地理信息系统、无人机等技术，以实现烟叶种植过程环境、设备的实时监测和种植区域的智能化划分为目的，对烟区烟田的土壤、气象、图像等要素进行全方位动态监测及智慧分析。依托智能AI摄像头，对烟田现场及病虫害情况进行远程监控及异常预警管理；依托气象数据及气象传感器，实现对烟区温度、湿度、降雨、光照、风速、气压等气象环境的精准监测；通过土壤传感器，实现对烟田土壤温度、湿度、含水量、pH 值等指标的实时监测；依托GIS地图，结合实时采集的环境、气象数据，实现烟叶生产全流程的在线感知，实时感知烟区精准天气、土壤墒情、烟田苗情、病虫害、灾情、育苗及烘烤工场环境作业等关键信息，以烟田为基础整合育苗、移栽、植保、烘烤、收购等业务数据，结合烟叶种植区域、烟农信息、合作社专业化服务等基础信息，形成数据全景视图，建立标准化生产智能分析模型，对物联网感知设备、卫星或无人机遥感影像形成数据进行对智能检测，实时跟踪种植面积、种植区域、病虫害等异常情况实现监管在线，推动预警、调度指挥的智慧化决策，助力精准化管理。综合运用物联网、大数据、移动互联等成熟新技术，开展烟叶智能烘烤的探索与研究。通过烘烤过程、烘烤结果数据的精确、便捷采集，建立烟叶烘烤数据资源池；通过对烤房设施、烘烤设备、烘烤师等烘烤资源的统一管理，进一步加强对烘烤技师监督管理；通过烤房温湿度传感器、摄像头、数据采集设备等综合应用，实现烘烤全过程的可查、可视、可控；通过移动终端设备及蓝牙电子秤的应用，在现场实地采集烟，叶烘烤数据并上传；依托大数据技术及海量的烘烤过程数据，探索烘烤曲线的持续优化，为不同区域、品种、部位的烟叶烘烤制定最优曲线[5]。

系统梳理湖北烟草农业生产经营全过程各环节中现有的数据采集与信息化软件应用现状，针对烟叶生产经营数据标准规范缺失、数据孤岛现象突出等问题，开展数据统一接入、共享交换、服务发布等技术研究，建设湖北智慧烟草农业大数据中心，建设湖北智慧烟草农业大脑。数据中心向下兼容汇聚烟草农业生产经营物联网设备、智能化装备和生产经营业务系统等数据来源，对上承载烟草农业生产经营全过程数据应用服务和分析决策，实现湖北智慧烟草农业建设的基础数据支撑架构，打通物联网设备、智能化装备和大数据场景化应用系统的数据通道，形成的高质量有组织数据积累和高效管理，为湖北智慧烟草农业建设提供基础数据资源和智能化分析决策服务，实现湖北烟草农业在数据层面的统一布局、数据资源融合与共建共享，实现烟叶生产全过程的数字化管理。

3.2 以全流程智慧管控全链条质量追溯为重点，强化收购规范管理

借助人工智能、装备自动化技术，对业务管理、流程规范进行拓展延伸。依托烟叶计划合同管理、烟叶大田生长、烘烤等数据采集业务落实，结合历年收购数据，建立烟叶估产数字模型，利用AI 算法对全年烟叶产质量进行精准预测，根据烟叶估产、预检、交售情况建立到户烟叶动态信息表，实时掌握每家每户待售烟叶情况，根据待售烟叶信息对已预检烟叶烟农交售烟叶时间、部位、数量进行精准预约。借助人脸识别、身份证识别等手段，加强烟农身份认证，确保人证合一，杜绝串合同、借合同交售。并通过AI智能模型结合辅助定级设备，助力评级员提高烟叶分级效率和收购质量。通过智能成包设备与收购系统联动，实现烟包的自动称质量、成包、赋码等工作，精准定义烟叶成包流程，提升作业效率。利用二维码、无线射频识别、区块链等技术，建立以烟叶质量管控为核心，以标准化、规范化业务管理为基础，以满足客户需求为导向，贯穿工、商、复烤的烟叶质量数据链，实现烟叶样品、土壤样品等质量检验数据、烟叶质量抽检数据的汇聚功能与烟叶生产质量反馈功能，打通烟叶种植、采收、烘烤、分级、收购、存储、调运等生产经营全过程信息链，建设烟叶质量全程可追溯管理系统中的信息管理模块，整合种子调拨发放、育苗移栽、烟田管理、烟叶采收、烘烤调制、扎把分级、入户预检、定级称质量、码堆成包、储运调运全环节的烟叶生产经营基本信息档案，实现追溯信息编码的唯一性，保证烟叶生产经营追溯信息的真实可靠。推进烟叶全生命周期质量管理，实现烟叶质量全链条可追溯[6]。

3.3 打造一站式烟农服务平台，提高烟农服务能力

以增加烟农收入，稳定烟农队伍，保障烟叶质量为目标，依托大数据中心，运用数字化手段打通烟叶生产全流程数据链，实现烟叶数据共享互联、烟叶生产精准高效，打造“一站式烟农服务”平台，实现“业务一网通办、需求一键到位、服务一点即应”，提升烟农服务能力及服务水平。通过打通基础数据通道，按标准化管理方式建立新的数据采集类型、维度、应用输出方式，针对烟农特定群体，收集、分类并生成简洁明了的数据看板，方便烟农查看利用，实现烟草政策、种植技术、专分散收、收益分析、生产自然灾害预警预报等专业化服务信息精准推送，以及烟农诉求反馈，实现专业化服务在线化、精准化、便捷化。充分发挥在烟农和合作社之间的信息交换纽带作用，实现育苗、机耕、移栽、植保、烘烤、分级、运输等专业化服务线上预约、线上派单、线上评价，推动烟叶生产专业化服务水平全面提升。打通公示的信息通道，将传统张榜公示提升为线上公示，及时推送扶持政策、合同签订、物资供应、补贴兑现、保险理赔、烟叶交售等烟农关心关注的信息，接受在线质疑和申诉，线上反馈办理结果，自觉接受全社会的监督，推动烟叶生产过程管理更加公开、透明，保障烟农合法利益。