煙草在線專稿　　[摘要]：本文針對當前郴州煙草育苗和烘烤發(fā)展情況，探索利用信息技術(shù)開展現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺建設(shè)，并結(jié)合實踐情況，分析了現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀與需求，探討了信息平臺應(yīng)用的目標、任務(wù)、步驟與效果，并對現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)信息平臺的建設(shè)提出幾點思路和措施。

　　當前，信息技術(shù)的進步帶動了社會全方位的發(fā)展，并且信息技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到歐美等發(fā)達國家農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)，中國等發(fā)展中國家也正在發(fā)力追趕，近年來農(nóng)業(yè)信息化程度得到飛速提高。信息技術(shù)的快速發(fā)展及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率得到很大提高，為農(nóng)業(yè)這一古老的產(chǎn)業(yè)注入了新的生機與活力，推動了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。

　　信息技術(shù)在煙草生產(chǎn)技術(shù)的推廣和提高農(nóng)民的科技素質(zhì)方面同樣起到至關(guān)重要的作用。2009年全國煙草工作會議提出，要積極推進煙草產(chǎn)業(yè)與信息化相融合，以信息化帶動煙草行業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，深入推進信息化建設(shè)，全力打造“數(shù)字煙草”，是建設(shè)“嚴格規(guī)范，富有效率，充滿活力”的中國煙草的基本要求，是推進煙草行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，管理創(chuàng)新，營銷創(chuàng)新的重要手段?？梢娦畔⒒翘岣攥F(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)經(jīng)營管理水平，規(guī)范經(jīng)營，提高效率的重要支撐，對于改造傳統(tǒng)煙葉生產(chǎn)具有重要意義。因此，我們探索利用現(xiàn)代信息技術(shù)，根據(jù)當前煙草育苗、烘烤和煙葉大田管理的現(xiàn)狀，以及現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè)要求，結(jié)合行業(yè)信息化建設(shè)規(guī)范，按照“整體規(guī)劃、單元設(shè)計、統(tǒng)籌部署、分步實施”的原則，展開郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺項目研究和應(yīng)用。

　　一、郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀分析

　　目前，我市煙草育苗和烘烤還存在一些亟需解決的問題：一是應(yīng)對育苗前期低溫寡照氣候條件下的技術(shù)瓶頸尚未得到有效解決，造成部分煙區(qū)大棚培育的煙苗達不到壯苗標準，煙苗移栽大田后還苗期長，整齊度和抗性不高，對保障各基地單元原料均質(zhì)供應(yīng)造成較大影響；二是部分煙區(qū)播種期和成苗移栽期偏晚，對保證煙株充足的生長期、落實成熟采收技術(shù)、提高煙葉質(zhì)量造成一定制約；三是育苗工場（大棚）數(shù)量多、分布散，對各個地區(qū)的育苗情況無法及時了解，及時掌控；四是各地區(qū)育苗時期的數(shù)據(jù)不能及時、完整的記錄和保存，不能提供完整的數(shù)據(jù)對育苗情況進行分析和利用，不利于下一年的育苗工作改進提升；五是煙葉烘烤期間主要依靠人工操作，工作強度大、信息掌握不及時，勞動效率偏低。

　　針對當前存在的問題，為同時滿足煙草育苗、烘烤以及綜合利用的應(yīng)用要求，我們探索建立一個現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺，使之具有較高的標準性，較強的兼容性，通暢的交流性和智能簡易的操作性，從而能夠滿足煙草育苗工場和烘烤工場管理的自動遠程監(jiān)測、遠程監(jiān)視、遠程監(jiān)控、異常情況自動報警及專家分析等功能。

　　二、郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)目標

　　應(yīng)用郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺，是要提高煙草育苗、種植、烘烤、分級工作的效率，促進生產(chǎn)和管理上水平。

　　（一）總體目標

　　通過信息化技術(shù)和管理手段，引入符合國家標準的先進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動化設(shè)備設(shè)施來實現(xiàn)煙草育苗工場和烤煙工場的遠程服務(wù)管理，實現(xiàn)全市煙草物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化遠程服務(wù)管理的“三遙三化三可”，即遙測、遙感、遙控和智能化、自動化、遠程化，及可視、可控、可考，從而實現(xiàn)全市煙草育苗和烘烤管理整體水平提高的目標。

　　（二）工作任務(wù)

　　一是建設(shè)郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺；二是建設(shè)全市煙草物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化遠程服務(wù)操作管控系統(tǒng)；三是建設(shè)全市煙草物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化遠程服務(wù)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。

　　（三）實施步驟

　　第一階段完成全市煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化遠程監(jiān)測、監(jiān)視和監(jiān)控；第二階段完成全市煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化遠程智能控制；第三階段完成煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化管理的數(shù)據(jù)挖掘利用。

　　（四）應(yīng)用目標

　　一是通過先進物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備設(shè)施的應(yīng)用實現(xiàn)煙草兩場現(xiàn)代化管理的信息化；二是通過煙草兩場現(xiàn)代化管理的數(shù)據(jù)分析和挖掘利用實現(xiàn)煙草育苗和烘烤工作的規(guī)范化；三是通過應(yīng)用現(xiàn)代化先進技術(shù)促進減工降本實現(xiàn)煙草兩場現(xiàn)代化管理高效化。

　　三、郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)信息化解決方案

　　遠程監(jiān)管信息平臺的功能，主要實現(xiàn)煙草農(nóng)業(yè)“三度一視二警”的遠程智能化實時監(jiān)控監(jiān)管，即實現(xiàn)煙草農(nóng)業(yè)“溫度、濕度、光照度”（以下統(tǒng)稱“三度”）等一系列指標的實時監(jiān)控監(jiān)管，實現(xiàn)煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)場工作場景視頻錄像的實時監(jiān)控監(jiān)管，實現(xiàn)煙草育苗及烘烤工藝流程技術(shù)節(jié)點事故（異常情況）報警和煙草育苗及烘烤管理流程操作環(huán)節(jié)的事項提醒與事故（異常情況）報警。

　　（一）系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

　　郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺總體架構(gòu)面向具有煙草行業(yè)特點的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建要求，分為感知控制層、邊緣層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層四個層次，共同完成煙草物聯(lián)網(wǎng)的總體建設(shè)目標。感知控制層由部署在工場、大棚內(nèi)的傳感器和執(zhí)行器組成，負責對大棚內(nèi)部的視頻、光照、溫度、濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集，以及對水溫、水位等設(shè)施設(shè)備進行控制執(zhí)行。邊緣層由視頻監(jiān)控錄像、監(jiān)測數(shù)據(jù)中間件和工場本地監(jiān)測管理三個部分組成，完成對感知控制層的集中調(diào)度控制，數(shù)據(jù)及控制指令的統(tǒng)一編碼和分發(fā)，還能實現(xiàn)本地的可視化管理控制。網(wǎng)絡(luò)層主要是實現(xiàn)邊緣層與應(yīng)用層之間的網(wǎng)絡(luò)連接，完成邊緣層與應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)交換和共享，具體實現(xiàn)方式可采用有線（光纖/專線）和無線（2G/3G）等多種方式。應(yīng)用層包括網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體服務(wù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總、集中存儲以及煙草兩場可視化管理控制平臺，實現(xiàn)煙草服務(wù)的業(yè)務(wù)管理功能，并為局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)終端提供信息服務(wù)。系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1系統(tǒng)總體架構(gòu)

　　（二）軟件平臺框架

　　系統(tǒng)軟件平臺架構(gòu)建筑在層次模型之上，底層是基礎(chǔ)平臺層，是支持系統(tǒng)運行的必要的系統(tǒng)硬件、軟件平臺；數(shù)據(jù)資源層包含了本系統(tǒng)的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；業(yè)務(wù)支撐層，是支持系統(tǒng)運行的必要的支撐中間件；應(yīng)用系統(tǒng)層實現(xiàn)了煙草物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)管信息平臺系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，它面向煙草基層煙技員、監(jiān)控中心、系統(tǒng)管理員、各級領(lǐng)導和業(yè)務(wù)部門管理人員。標準規(guī)范體系、信息安全體系是本系統(tǒng)建設(shè)、運行的必要保障。

　　在標準規(guī)范體系、安全防護體系的框架內(nèi)和系統(tǒng)支撐平臺上建立整個煙草物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)管信息平臺系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理，在GIS平臺、工作流引擎和中間件構(gòu)成的運行平臺基礎(chǔ)上運行煙草物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)管信息平臺應(yīng)用程序，各種終端用戶通過統(tǒng)一門戶進行登錄和應(yīng)用。軟件平臺框架如圖2所示。

圖2軟件平臺框架示意圖

　　（三）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　與系統(tǒng)總體架構(gòu)相對應(yīng)，本項目采用工場終端、工場控制室和數(shù)據(jù)中心三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行部署，數(shù)采集與傳感設(shè)備按照三度監(jiān)測和全面監(jiān)測兩種需求進行部署。整體網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

　　育苗工場和烘烤工場環(huán)境數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制采用現(xiàn)場總線連接組網(wǎng)，實現(xiàn)面向煙草物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場的混合總線制網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)傳感器/執(zhí)行器需求，綜合采用串口RS485、ZigBee、Wifi或其它合理的方式將其統(tǒng)一接入工場控制室的環(huán)境監(jiān)控中間件。

　　全面建設(shè)工場在工場控制室部署8口或者16口局域網(wǎng)交換機構(gòu)建本地以太局域網(wǎng)，連接環(huán)境監(jiān)控中間件、數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)錄像機、育苗工場過程管理控制業(yè)務(wù)終端。本地的以太局域網(wǎng)還承擔著連接各大棚高清網(wǎng)絡(luò)攝像機和工場全景高清網(wǎng)絡(luò)攝像機等功能，同時在局域網(wǎng)交換機之上部署互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備。對于具備光纖接入條件的桂陽仁義和嘉禾普滿逸兩個試點工場，部署光纖路由器實現(xiàn)光纖接入，滿足高帶寬的視頻傳輸要求。

　　在三度監(jiān)測工場的控制室采用育苗環(huán)境一體化監(jiān)控主機，綜合實現(xiàn)育苗環(huán)境監(jiān)控中間件、育苗工場過程管理控制業(yè)務(wù)終端和3G無線互聯(lián)網(wǎng)接入的功能。

　　在信息中心部署光纖路由器實現(xiàn)光纖接入，滿足數(shù)據(jù)中心高帶寬的視頻傳輸要求，并結(jié)合防火墻、交換機和SSLVPN設(shè)備，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在滿足數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用訪問的同時，確保網(wǎng)絡(luò)安全。同時也可為其他業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)安全接入。

　　（四）信息平臺功能設(shè)計

　　1、“三度”遠程監(jiān)測系統(tǒng)

　　“三度”指空氣溫濕度、空氣光照度和池水溫度。郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺前端“三度”監(jiān)測傳感器，采集到相關(guān)的“三度”信息后，通過RS485串口向育苗環(huán)境監(jiān)控中間件進行傳輸和集中，然后通過CDMA無線3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳遞到現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)遠程監(jiān)管信息平臺服務(wù)器中，最終在信息平臺中實現(xiàn)統(tǒng)計、分析、展示和預(yù)警等功能，如下圖所示。

　　目前，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器上傳數(shù)據(jù)的方式主要有兩種模式。一是通過采用無線傳感器利用部署在大棚內(nèi)部的zigbee網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳感器的上傳采用zigbee模式。zigbee發(fā)送模塊將傳感器的數(shù)值傳送到zigbee節(jié)點上，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送到控制中心。無線傳感器具有部署靈活，擴展方便等優(yōu)點，但無線傳感器售價較高，并且采用電池供電，存在更換電池的問題，更換頻率為一年一次。二是通過采用有線傳感器，利用傳感器與遠程數(shù)據(jù)