近紅外光譜分析技術具有快速高效、成本低、綠色環保的優點，在煙葉生產、質量評價、企業原料數據庫構建中發揮著重要作用，在行業工商企業、復烤企業和科研院所中有著廣泛的應用基礎。

為充分挖掘行業近紅外光譜數據潛力，助力行業增強數字化發展能力，以科技創新促進產業創新，在國家局科技司指導下，鄭州煙草研究院、貴州中煙依托煙草科研大數據重大專項，牽頭組織實施了“煙草近紅外大數據構建及應用研究”項目。該項目對行業近紅外光譜數據資源進行技術融合、深度挖掘、全面整合，開發煙草近紅外分析系統平臺并在行業內廣泛應用，在煙葉原料生產、卷煙設計開發、配方維護等方面為煙草企業提供了扎實有效的數據支撐。

全面采集 聚合海量數據

“大數據技術能夠從海量數據中抽取傳統數據分析手段難以獲取的價值和模式，顛覆了人們對數據的認識。卷煙工業企業在生產過程中每年會產生海量的近紅外光譜數據，這是行業最具挖掘潛質的數據資源之一。”鄭州院首席研究員、“煙草近紅外大數據構建及應用研究”項目主要負責人劉惠民說。

在項目準備階段，項目組成員分赴多家卷煙工業企業、復烤企業開展調研，全面梳理卷煙生產和打葉復烤過程近紅外技術應用現狀及需求。經過整理分析，項目組發現行業近紅外數據主要存在著分布零散、難以整合，數據應用價值低，不同單位分析結果差異較大等問題，要想實現分析數據“測得準、測得全、可收集”并非易事。對此，項目組制訂了一套系統完整的項目實施方案。

為實現“測得準”，項目組經過多輪分析驗證，建立了涵蓋樣品含水率校正、光譜插值、建模主因子數評價等3種原創性近紅外算法和其他6種適用性算法的煙草近紅外分析算法體系，覆蓋建模標準樣品篩選、光譜預處理、預測模型建立和模型轉移等近紅外分析全過程，實現了對于多種產品分析的先進適用性。

為實現“測得全”，項目組全面征集各類樣品5673個，篩選出代表性的建模樣品2473個，系統調研了大量有關烤煙質量、風格化學物質的基礎研究文獻，針對初烤/復烤片煙、醇化片煙、卷煙煙絲等3種常見樣品類型和2個主流近紅外光譜儀的使用實際精準建模，建立了涵蓋70種化學成分、樣品類型齊全、應用場景廣泛的近紅外化學成分預測模型體系。

為實現“可收集”，項目組對樣品粒度、光譜儀各參數、實驗室溫濕度、背景光譜扣除對近紅外光譜的影響等因素開展了系統研究，明確了關鍵影響因素及適宜參數值，制定了“煙草及煙草制品近紅外光譜采集規范”“煙草及煙草制品近紅外分析用質量控制樣品的要求和應用”兩項數據采集規范，有效保障近紅外光譜數據的高質量采集，同時開發近紅外光譜采集系統，實現光譜采集數據實時收集。

近紅外化學成分預測模型體系、近紅外分析算法體系和數據采集規范的建立，基本滿足了所有烤煙樣品類型、大多數實驗室和生產線的近紅外分析需求，覆蓋了從初烤煙葉到卷煙煙絲的全過程，為采集整合行業近紅外分析數據提供了系統完整、準確性高、適用性強的技術路徑。

高效適用 構筑分析平臺

“算法體系和預測模型要想實現應用和推廣，必須同步建立相應的分析系統平臺。”為此，項目組旋即投入行業近紅外分析系統的建設工作中。

在深入分析樣品信息的基礎上，項目組制定了《煙草及煙草制品近紅外分析編碼規則》，對各類樣品信息的編碼錄入格式作了統一規范。歷經一年時間，煙草近紅外大數據分析系統正式上線運行，涵蓋近紅外光譜實時在線采集與傳輸、化學成分結果回傳、光譜質量自動監控等多種應用，大幅提高了近紅外數據分析的流程規范化和方法標準化水平。同時，作為煙草科研大數據重大專項的重要組成部分，煙草近紅外分析系統平臺實現了同其他科研大數據平臺之間的數據交互，進一步增強了煙草科研數據的便捷共享。

煙草近紅外分析系統平臺的建成，使原本分散無序的行業近紅外光譜數據得到了有效整合，實現工業企業技術中心、工農業科研機構、復烤企業等行業各類用戶一體化聯通，形成廣泛覆蓋行業的近紅外分析技術網絡，匯集了初具規模的各類煙草樣品近紅外光譜和化學成分數據。

隨后，項目組對于這些數據開展進一步整理挖掘，構建了樣品種類涵蓋全、化學成分指標多、預測結果準的行業及各單位煙草化學成分數據庫，形成了初烤煙到卷煙產品的完整化學成分數據鏈。并從中總結出不同生態區、不同部位、不同醇化時間煙葉的化學物質基礎規律，構建了國產烤煙化學成分地理信息系統，為煙葉原料生產、卷煙設計開發、配方維護等提供了堅實的數據保障。

廣泛應用 助力提質增效

煙草近紅外分析系統平臺上線運行后，在行業內得到了廣泛推廣和應用。截至目前，共有53家行業工商企業的82臺儀器接入平臺，累計收集初烤煙葉、復烤片煙、醇化片煙、卷煙煙絲等各類煙草樣品光譜50余萬個，獲取化學成分數據3500余萬個。“這些數據為卷煙工業煙葉質量風格評價、復烤企業復烤片煙質量均一性監控和農業技術中心煙葉質量評價提供了強大的數據支撐。”劉惠民說。

鄭州院依托平臺采集的數據，與行業多家工業企業開展合作，深入開展烤煙質量與風格評價模型構建、醇化進度評價模型構建研究，形成了工業企業庫存原料動態、準確和全面的煙葉原料綜合表征數據庫。利用這一數據庫，卷煙工業企業在生產中的葉組維護實驗次數減少20%至70%，新產品開發實驗次數減少40%至70%，單料煙評吸量降低70%至80%，卷煙數字化設計和產品維護效率及精準性得到大幅提升，同時大幅拓寬了煙葉使用范圍，提升了煙葉使用價值。

2021年以來，鄭州院作為主辦單位，成功舉辦了3次行業近紅外分析技術論壇，通過開展知識講座、特邀專家報告、論文宣講等多種形式，加強行業內外關于近紅外分析技術研究和應用最新進展的交流研討，展示推介煙草近紅外分析系統平臺研發最新成果。來自行業工商企業、全國部分高校和科研機構的專家學者云集，通過這一平臺開闊視野、分享經驗、激發創意，共同助力行業數字化轉型加快推進。