謝平槐

一、概述

（一）研究背景和意義

湖南省郴州市煙葉生產(chǎn)歷史悠久，隨著改革開放的不斷深化，煙葉生產(chǎn)面積逐步增大，質(zhì)量逐步提高，形成了“香氣濃郁、焦甜感強、透發(fā)性好、醇厚豐滿”的典型濃香型特征，成為了眾多品牌卷煙的主配方。在地方政府和行業(yè)各級的重視與領(lǐng)導下，郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展取得了顯著成效。但與此同時，煙農(nóng)素質(zhì)參差不齊、抗災(zāi)害能力較弱、資源配置不夠合理、產(chǎn)業(yè)布局有待優(yōu)化、精益管理有待提升、煙葉供給結(jié)構(gòu)性矛盾突出等問題，制約和影響了煙葉勞動生產(chǎn)率、土地產(chǎn)出率和資源利用率的提升。

2015年以來，國家先后印發(fā)了《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》等重要文件，給各行各業(yè)進行“互聯(lián)網(wǎng)+”轉(zhuǎn)型提供了行動指南。國家煙草局領(lǐng)導在2015年6月17日召開的國家局黨組擴大會議上，就“互聯(lián)網(wǎng)+”與行業(yè)工作的結(jié)合提出了“要認真研究互聯(lián)網(wǎng)+煙草農(nóng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)+煙草工業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)+煙草商業(yè)，在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新中，保持煙草行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展”。

信息時代下數(shù)據(jù)信息已經(jīng)滲透到社會中各個行業(yè)與領(lǐng)域，日益成為最重要的發(fā)展資源，“大數(shù)據(jù)”時代已經(jīng)到來，信息數(shù)據(jù)也實現(xiàn)了從“資源”向“資產(chǎn)”的華麗轉(zhuǎn)身。系統(tǒng)通過對郴州煙葉生產(chǎn)中的大量數(shù)據(jù)進行整理分類，為后期數(shù)據(jù)挖掘分析奠定堅實基礎(chǔ)；通過煙草農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺的科學有效數(shù)據(jù)支撐，規(guī)范煙葉生產(chǎn)、收購的管理工作，有效解決目前煙葉生產(chǎn)中煙農(nóng)隊伍不能穩(wěn)定發(fā)展的問題；并進一步探索生態(tài)布局優(yōu)化、土壤保護改良、品牌特色提升等問題，濃香型特色煙葉生產(chǎn)風險防范的長效機制，不斷推進“福城金葉”濃香品牌建設(shè)，提高煙葉質(zhì)量水平，建立和完善品牌導向的濃香型特色煙葉可持續(xù)發(fā)展模式，有效推動郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，最終通過信息化的技術(shù)手段助推郴州煙葉產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

（二）主要研究內(nèi)容

系統(tǒng)將圍繞煙葉生產(chǎn)過程中所涉及的數(shù)據(jù)，建立大數(shù)據(jù)處理分析平臺和互聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用平臺，并在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)面向煙葉種植生產(chǎn)收購和管理等各個環(huán)節(jié)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，具體研究內(nèi)容如下。

定義面向煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理的大數(shù)據(jù)資源體系。整合煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中的煙農(nóng)數(shù)據(jù)、煙田數(shù)據(jù)、煙基數(shù)據(jù)、基地單元數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、病蟲害數(shù)據(jù)、煙葉生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)、煙葉質(zhì)量數(shù)據(jù)、合作社數(shù)據(jù)和日常管理數(shù)據(jù)，針對各個環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)需求構(gòu)建大數(shù)據(jù)的資源體系，建立對應(yīng)的主題數(shù)據(jù)庫，并提供相應(yīng)的采集策略和管理規(guī)范。

收集煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)資源。在現(xiàn)有的煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，圍繞業(yè)務(wù)需求逐步收集、完善煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并形成高效易用的煙葉大數(shù)據(jù)采集、管理和操作工具和機制。

建設(shè)大數(shù)據(jù)處理分析平臺。搭建通用的大數(shù)據(jù)處理分析平臺，為大數(shù)據(jù)的分析處理提供通用的分布式計算環(huán)境，為海量異構(gòu)數(shù)據(jù)提供存儲、整合、操作和管理的資源和工具，從而支撐大數(shù)據(jù)應(yīng)用的運行。

建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用平臺，開發(fā)面向煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。利用大數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)面向煙農(nóng)、煙草公司的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，針對煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理關(guān)鍵環(huán)節(jié)上的業(yè)務(wù)需求，提供基于大數(shù)據(jù)的協(xié)同作業(yè)、考核管理、煙農(nóng)管理、煙農(nóng)服務(wù)、煙葉生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)布局分析、煙葉生產(chǎn)標準化分析、煙葉生產(chǎn)防控措施管理、煙葉生產(chǎn)資料管理等應(yīng)用服務(wù)，用于提升煙農(nóng)煙葉種植水平、煙草公司的服務(wù)質(zhì)量和管理水平，并為煙葉生產(chǎn)和銷售的計劃制定提供量化依據(jù)。

二、系統(tǒng)需求分析

（一）總體需求

通過對郴州煙草生產(chǎn)經(jīng)營管理中的大量數(shù)據(jù)進行采集整理，利用煙草農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)分析平臺進行挖掘分析，生成有效的科學數(shù)據(jù)支撐，從而規(guī)范煙葉生產(chǎn)、收購的管理工作，有效解決目前煙葉生產(chǎn)經(jīng)營過程中存在的合同管理、生態(tài)布局優(yōu)化、煙技員隊伍管理、品牌特色提升等問題，建立濃香型特色煙葉生產(chǎn)風險防范的長效機制，不斷推進“福城金葉”濃香品牌建設(shè)，提高煙葉質(zhì)量水平，建立和完善品牌導向的濃香型特色煙葉可持續(xù)發(fā)展模式，有效推動郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，最終通過信息化的技術(shù)手段助推郴州煙葉產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

（二）功能性需求

著力解決防災(zāi)減害問題。郴州作為湖南煙葉主產(chǎn)區(qū)，大部分煙農(nóng)對氣象災(zāi)害和病蟲災(zāi)害的預(yù)防控制能力主要依賴于個人經(jīng)驗積累。因此，具體的防災(zāi)減害的問題在于災(zāi)害預(yù)防能力差、災(zāi)害防控能力不強、災(zāi)害防治知識不足。

著力解決產(chǎn)業(yè)布局問題。當前，郴州市處于煙葉發(fā)展穩(wěn)和控的節(jié)點，是數(shù)量發(fā)展型向質(zhì)量發(fā)展型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期。其關(guān)鍵問題在于“在哪種煙”、“誰來種煙”、“怎么種煙”。具體來說，郴州產(chǎn)業(yè)布局的問題在于生態(tài)資源利用率低、煙農(nóng)隊伍不穩(wěn)定、設(shè)施配套不合理。

著力解決煙葉標準化問題。煙葉標準化生產(chǎn)過程中，由于投入大、用工多、強度大、周期長等特點，使煙葉生產(chǎn)管理難以標準化，其中最為突出的問題是績效管理考核難、煙葉產(chǎn)量控制難、合同真實性核查難。

著力解決煙葉品質(zhì)問題。煙葉質(zhì)量、煙葉等級結(jié)構(gòu)是工業(yè)企業(yè)對煙葉原料進行可用性評價的重要內(nèi)容之一，受多種因素影響，煙葉品質(zhì)的問題在于煙葉等級需求難滿足，煙葉種植質(zhì)量難控，烘烤質(zhì)量難控。

（三）非功能性需求

系統(tǒng)應(yīng)用功能需要在設(shè)計時考慮并發(fā)的問題，做到高并發(fā)、高可用、高安全。

加強信息安全保障措施，保護企業(yè)機密與合作社、煙農(nóng)等個人隱私。

系統(tǒng)需要基于郴州煙草戰(zhàn)略發(fā)展的視角出發(fā)，整體規(guī)劃設(shè)計，分步實施。

三、系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

（一）總體目標

福城金葉服務(wù)管理平臺以“一庫二臺三服務(wù)四著力”為總體設(shè)計思路，通過兩大應(yīng)用平臺建立煙葉大數(shù)據(jù)資源庫，以煙草工業(yè)、煙草農(nóng)業(yè)、煙草商業(yè)為服務(wù)主體，著力解決郴州煙草目前四大迫切需要攻克的難題“防災(zāi)減害的問題”“產(chǎn)業(yè)布局的問題”“煙葉標準化的問題”“煙葉品質(zhì)的問題”，彰顯“福城金葉”煙葉品牌特色。

（二）總體架構(gòu)

系統(tǒng)基于云計算平臺提供的服務(wù)器資源和存儲資源搭建，包括面向煙農(nóng)煙葉管理的大數(shù)據(jù)資源庫、大數(shù)據(jù)處理分析平臺、互聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用以及平臺的管理與開發(fā)工具。平臺的總體架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)將建立大數(shù)據(jù)資源庫，提供包括煙農(nóng)數(shù)據(jù)庫、日常工作數(shù)據(jù)庫、煙葉生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)庫、煙田數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)庫、病蟲害數(shù)據(jù)庫、煙基數(shù)據(jù)庫、煙葉質(zhì)量數(shù)據(jù)庫、合作社數(shù)據(jù)庫、基地單元數(shù)據(jù)庫等十大主題數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

系統(tǒng)將建立大數(shù)據(jù)處理分析平臺，利用大數(shù)據(jù)資源庫中的煙農(nóng)、煙葉相關(guān)的數(shù)據(jù)主題庫，開發(fā)可支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)分析及人工智能模型。

系統(tǒng)將基于大數(shù)據(jù)處理分析平臺提供互聯(lián)網(wǎng)移動應(yīng)用，覆蓋煙葉資源服務(wù)管理、決策服務(wù)管理、煙葉災(zāi)害服務(wù)管理、基地單元服務(wù)管理以及生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)管理等業(yè)務(wù)范圍，系統(tǒng)將提供區(qū)域煙農(nóng)特征對比分析、職業(yè)煙農(nóng)智能發(fā)現(xiàn)、職業(yè)煙農(nóng)等級區(qū)域分布分析以及煙技員隊伍分析4種大數(shù)據(jù)分析模型，用于支撐上述應(yīng)用。

（三）業(yè)務(wù)架構(gòu)

業(yè)務(wù)架構(gòu)圖如圖2所示。

（四）技術(shù)架構(gòu)

福城金葉服務(wù)管理平臺總體架構(gòu)包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用四個階段，在技術(shù)架構(gòu)上分為數(shù)據(jù)采集與存儲平臺、人工智能數(shù)據(jù)分析平臺和智能分析應(yīng)用三個部分。本平臺構(gòu)建的數(shù)據(jù)采集與存儲平臺涵蓋數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲兩階段功能；人工智能數(shù)據(jù)分析平臺對應(yīng)數(shù)據(jù)分析階段功能；智能分析應(yīng)用對應(yīng)數(shù)據(jù)應(yīng)用階段功能。

（五）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

平臺的主要使用對象為處在互聯(lián)網(wǎng)端的煙農(nóng)、工業(yè)公司、科研院所、政府管理部門以及郴州煙草的客戶經(jīng)理、煙技員和管理人員，所以平臺的所有應(yīng)用層面的虛擬服務(wù)器將部署在云計算平臺的DMZ區(qū)。外部用戶和終端通過統(tǒng)一接入層訪問平臺，接入層須根據(jù)請求的不同將請求轉(zhuǎn)發(fā)至不同服務(wù)器，并提供負載均衡功能。

四、系統(tǒng)功能設(shè)計

（一）大數(shù)據(jù)主題資源庫

針對郴州市煙草公司的特點，對煙葉生產(chǎn)經(jīng)營的需求調(diào)研，設(shè)計基于人工智能的大數(shù)據(jù)量化分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與存儲平臺；數(shù)據(jù)資源是大數(shù)據(jù)分析過程所需的以特定格式、類型、維度、粒度提供的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)資源的獲取過程包含了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、第三方公開數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、辦公數(shù)據(jù)等不同的數(shù)據(jù)源對數(shù)據(jù)進行采集。系統(tǒng)采集、收集所建立的數(shù)據(jù)庫包括：煙農(nóng)數(shù)據(jù)庫、煙田數(shù)據(jù)庫、煙基數(shù)據(jù)庫、基地單元數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)庫、病蟲害數(shù)據(jù)庫、煙葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、煙葉質(zhì)量數(shù)據(jù)庫和日常管理數(shù)據(jù)庫，針對以上數(shù)據(jù)庫建立成煙葉生產(chǎn)大數(shù)據(jù)資源體系。

（二）大數(shù)據(jù)處理分析平臺

大數(shù)據(jù)處理分析平臺提供面向機器學習學習任務(wù)執(zhí)行的軟件環(huán)境及相關(guān)的管理功能。大數(shù)據(jù)處理分析分析平臺基于底層物理服務(wù)器的計算資源構(gòu)建，利用底層的CPU、內(nèi)存和GPU等計算資源，構(gòu)建深度學習計算任務(wù)的運行環(huán)境；運行環(huán)境基于Docker構(gòu)建，通過CUDA驅(qū)動調(diào)用GPU資源，整合桌面虛擬化系統(tǒng)中用戶的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，共同支撐用戶的深度學習運行環(huán)境；用戶的深度學習運行環(huán)境由實例化的容器組件的集群提供，其中包含用戶指定的機器學習計算框架和數(shù)據(jù)計算引擎，用戶可通過機器學習API調(diào)用機器學習計算框架和數(shù)據(jù)計算引擎，執(zhí)行數(shù)據(jù)分析和深度學習任務(wù)。同時，系統(tǒng)提供面向計算容器、用戶和系統(tǒng)管理員的管理功能，分別實現(xiàn)用于構(gòu)建深度學習環(huán)境的鏡像管理、深度學習任務(wù)的監(jiān)控與管理以及集群資源及用戶的管理。為實現(xiàn)上述功能，大數(shù)據(jù)處理分析平臺提供大數(shù)據(jù)處理分析任務(wù)運行環(huán)境、機器學習計算框架、數(shù)據(jù)計算引擎、機器學習資源鏡像庫、機器學習任務(wù)監(jiān)控與管理、機器學習資源管理以及機器學習API等7個模塊，以支撐系統(tǒng)的運行管理及服務(wù)供應(yīng)。

（三）大數(shù)據(jù)移動應(yīng)用平臺

大數(shù)據(jù)移動應(yīng)用平臺提供界面規(guī)范，開發(fā)實施應(yīng)用統(tǒng)一入口界面，實現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用的統(tǒng)一身份認證，為用戶提供友好、易用的信息查找手段，可提供基于自然語言的關(guān)鍵字查詢、菜單導航等多種多樣的查詢模式。大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺打破上下級、部門、業(yè)務(wù)鏈、外部伙伴的邊界，用移動、社交、大數(shù)據(jù)等技術(shù)和思維重構(gòu)企業(yè)協(xié)作關(guān)系，將員工、上下游伙伴迅速的凝聚在一起，將傳統(tǒng)單一的流程驅(qū)動溝通模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動精益管理的多維度協(xié)作模式。

大數(shù)據(jù)移動應(yīng)用平臺根據(jù)煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理中所涉及的決策服務(wù)管理需求、煙葉資源服務(wù)管理需求、基地單元服務(wù)管理需求、煙葉災(zāi)害服務(wù)管理需求、生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)管理需求等五個方面進行平臺業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計。

1.決策服務(wù)管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)通過對采集到的數(shù)據(jù)進行分類整合，形成查詢統(tǒng)計報表，再對數(shù)據(jù)報表進行進一步的分析與提煉，進而生成數(shù)據(jù)整合圖、數(shù)據(jù)對比圖、趨勢預(yù)測圖等，有助于領(lǐng)導掌握情況、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、預(yù)測趨勢，為領(lǐng)導科學決策、強化過程管控、提高工作效率、促進工作落實等提供有效服務(wù)。

查詢統(tǒng)計類：查詢統(tǒng)計功能業(yè)務(wù)需求是能進行各種報表查詢，主要包括煙農(nóng)查詢、煙基查詢、煙田查詢、站點查詢、合作社查詢、病蟲害查詢、氣象災(zāi)害查詢、煙葉生產(chǎn)查詢、煙葉收購查詢、煙葉營銷查詢、綜合管理查詢、基地單元查詢等12大類。

功能設(shè)計要求為點擊進入某類查詢后，呈現(xiàn)一張總覽圖表，方便查詢者了解該類別的總體情況，減少查詢步驟，如煙農(nóng)信息查詢，可以按照煙農(nóng)地域分布、年齡結(jié)構(gòu)、文化程度、種植規(guī)模、種煙年限、種植品種、煙葉等級等進行分類匯總查詢，也可查詢到單個煙農(nóng)的具體信息，讓領(lǐng)導全面掌握煙農(nóng)隊伍結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。

決策分析類：根據(jù)“福城金葉”濃香品牌發(fā)展需求，以問題為導向開發(fā)智能分析系統(tǒng)。本部分開發(fā)面向郴州市煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理的智能分析應(yīng)用，利用煙葉產(chǎn)業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，在人工智能分析模型的基礎(chǔ)上，對煙農(nóng)、合同、災(zāi)害、煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量、煙基等方面進行分析，形成分析圖表，為領(lǐng)導決策提供直觀量化依據(jù)。

2.煙葉資源服務(wù)管理系統(tǒng)

煙葉資源服務(wù)管理系統(tǒng)以煙葉生產(chǎn)經(jīng)營中資源為主線，下分煙農(nóng)模塊、煙田模塊、煙基模塊、合作社模塊和站點模塊。每個模塊根據(jù)自身業(yè)務(wù)體系，采集對應(yīng)體系業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，規(guī)劃服務(wù)功能為煙葉生產(chǎn)提供便利。

3.煙葉災(zāi)害服務(wù)管理系統(tǒng)

本部分采集氣象局數(shù)據(jù)和歷年病蟲災(zāi)害數(shù)據(jù)進行建庫，運用大數(shù)據(jù)分析工具，為煙農(nóng)提供預(yù)測預(yù)警服務(wù)，并結(jié)合實際情況，為煙農(nóng)及時推送應(yīng)急預(yù)案和防治措施，實現(xiàn)智能預(yù)測預(yù)報和精準防災(zāi)減災(zāi)，盡可能降低氣象災(zāi)害和病蟲災(zāi)害對煙葉生產(chǎn)造成的影響和損失，同時也為應(yīng)急預(yù)案和災(zāi)后處置方案提供數(shù)據(jù)支持。

4.生產(chǎn)經(jīng)營服務(wù)管理系統(tǒng)

采集生產(chǎn)經(jīng)營信息，建立煙葉生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)庫，為煙葉標準化生產(chǎn)提供服務(wù)。通過數(shù)據(jù)挖掘分析，對煙葉生產(chǎn)進行精益化管理，同時提供質(zhì)量互動反饋功能，為領(lǐng)導層全面掌握煙葉收購情況服務(wù)；建立考核管理模塊，分析工作完成情況、質(zhì)量情況，實現(xiàn)提高工作效率，提升工作質(zhì)量，激發(fā)工作動力的目標。

5.系統(tǒng)管理

系統(tǒng)需要具有平臺管理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶管理、組織結(jié)構(gòu)、角色的統(tǒng)一動態(tài)管理。能夠?qū)ζ脚_用戶的活動進行日志記錄和文件進行全面的權(quán)限管理機制，確保信息發(fā)布與傳播可控。移動端、PC端、WEB端界面能夠進行個性化定制；支持“分組織架構(gòu)”權(quán)限管理，由指定組織的權(quán)限管理員分配所負責組織的權(quán)限管理。

五、結(jié)束語

本文系統(tǒng)地探討了福城金葉服務(wù)管理平臺的設(shè)計和實現(xiàn)，有效地解決目前煙葉生產(chǎn)經(jīng)營管理過程中存在的一系列問題，推進“福城金葉”濃香品牌建設(shè)，提高煙葉質(zhì)量水平，有效推動郴州現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，通過信息化的技術(shù)手段助推郴州煙葉產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

作者單位：湖南省煙草公司郴州市公司