煙草在線專稿　　[摘要]：本文針對當前郴州煙草育苗和烘烤發展情況，探索利用信息技術開展現代煙草農業遠程監管信息平臺建設，并結合實踐情況，分析了現代煙草農業發展的現狀與需求，探討了信息平臺應用的目標、任務、步驟與效果，并對現代煙草農業信息平臺的建設提出幾點思路和措施。

　　當前，信息技術的進步帶動了社會全方位的發展，并且信息技術的應用已經滲透到歐美等發達國家農業領域的各個環節，中國等發展中國家也正在發力追趕，近年來農業信息化程度得到飛速提高。信息技術的快速發展及其在農業領域的廣泛應用，使農業生產率得到很大提高，為農業這一古老的產業注入了新的生機與活力，推動了傳統農業向現代農業的轉變。

　　信息技術在煙草生產技術的推廣和提高農民的科技素質方面同樣起到至關重要的作用。2009年全國煙草工作會議提出，要積極推進煙草產業與信息化相融合，以信息化帶動煙草行業現代化建設，深入推進信息化建設，全力打造“數字煙草”，是建設“嚴格規范，富有效率，充滿活力”的中國煙草的基本要求，是推進煙草行業技術創新，管理創新，營銷創新的重要手段。可見信息化是提高現代煙草農業經營管理水平，規范經營，提高效率的重要支撐，對于改造傳統煙葉生產具有重要意義。因此，我們探索利用現代信息技術，根據當前煙草育苗、烘烤和煙葉大田管理的現狀，以及現代煙草農業建設要求，結合行業信息化建設規范，按照“整體規劃、單元設計、統籌部署、分步實施”的原則，展開郴州現代煙草農業遠程監管信息平臺項目研究和應用。

　　一、郴州現代煙草農業現狀分析

　　目前，我市煙草育苗和烘烤還存在一些亟需解決的問題：一是應對育苗前期低溫寡照氣候條件下的技術瓶頸尚未得到有效解決，造成部分煙區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供應造成較大影響；二是部分煙區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、提高煙葉質量造成一定制約；三是育苗工場（大棚）數量多、分布散，對各個地區的育苗情況無法及時了解，及時掌控；四是各地區育苗時期的數據不能及時、完整的記錄和保存，不能提供完整的數據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用要求，我們探索建立一個現代煙草農業遠程監管信息平臺，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測、遠程監視、遠程監控、異常情況自動報警及專家分析等功能。

　　二、郴州現代煙草農業信息化建設目標

　　應用郴州現代煙草農業遠程監管信息平臺，是要提高煙草育苗、種植、烘烤、分級工作的效率，促進生產和管理上水平。

　　（一）總體目標

　　通過信息化技術和管理手段，引入符合國家標準的先進物聯網技術和自動化設備設施來實現煙草育苗工場和烤煙工場的遠程服務管理，實現全市煙草物聯網現代化遠程服務管理的“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

　　一是建設郴州現代煙草農業遠程監管信息平臺；二是建設全市煙草物聯網現代化遠程服務操作管控系統；三是建設全市煙草物聯網現代化遠程服務信息傳輸網絡。

　　（三）實施步驟

　　第一階段完成全市煙草農業現代化遠程監測、監視和監控；第二階段完成全市煙草農業現代化遠程智能控制；第三階段完成煙草農業現代化管理的數據挖掘利用。

　　（四）應用目標

　　一是通過先進物聯網技術和現代化設備設施的應用實現煙草兩場現代化管理的信息化；二是通過煙草兩場現代化管理的數據分析和挖掘利用實現煙草育苗和烘烤工作的規范化；三是通過應用現代化先進技術促進減工降本實現煙草兩場現代化管理高效化。

　　三、郴州現代煙草農業信息化解決方案

　　遠程監管信息平臺的功能，主要實現煙草農業“三度一視二警”的遠程智能化實時監控監管，即實現煙草農業“溫度、濕度、光照度”（以下統稱“三度”）等一系列指標的實時監控監管，實現煙草農業現場工作場景視頻錄像的實時監控監管，實現煙草育苗及烘烤工藝流程技術節點事故（異常情況）報警和煙草育苗及烘烤管理流程操作環節的事項提醒與事故（異常情況）報警。

　　（一）系統總體架構設計

　　郴州現代煙草農業遠程監管信息平臺總體架構面向具有煙草行業特點的農業物聯網構建要求，分為感知控制層、邊緣層、網絡層和應用層四個層次，共同完成煙草物聯網的總體建設目標。感知控制層由部署在工場、大棚內的傳感器和執行器組成，負責對大棚內部的視頻、光照、溫度、濕度等環境數據進行采集，以及對水溫、水位等設施設備進行控制執行。邊緣層由視頻監控錄像、監測數據中間件和工場本地監測管理三個部分組成，完成對感知控制層的集中調度控制，數據及控制指令的統一編碼和分發，還能實現本地的可視化管理控制。網絡層主要是實現邊緣層與應用層之間的網絡連接，完成邊緣層與應用層之間的數據交換和共享，具體實現方式可采用有線（光纖/專線）和無線（2G/3G）等多種方式。應用層包括網絡視頻流媒體服務、監測數據匯總、集中存儲以及煙草兩場可視化管理控制平臺，實現煙草服務的業務管理功能，并為局域網、廣域網和移動網絡的各種業務終端提供信息服務。系統總體架構設計如圖1所示。

圖1系統總體架構

　　（二）軟件平臺框架

　　系統軟件平臺架構建筑在層次模型之上，底層是基礎平臺層，是支持系統運行的必要的系統硬件、軟件平臺；數據資源層包含了本系統的所有基礎數據庫；業務支撐層，是支持系統運行的必要的支撐中間件；應用系統層實現了煙草物聯網遠程監管信息平臺系統的業務應用功能，它面向煙草基層煙技員、監控中心、系統管理員、各級領導和業務部門管理人員。標準規范體系、信息安全體系是本系統建設、運行的必要保障。

　　在標準規范體系、安全防護體系的框架內和系統支撐平臺上建立整個煙草物聯網遠程監管信息平臺系統，通過數據集中統一管理，在GIS平臺、工作流引擎和中間件構成的運行平臺基礎上運行煙草物聯網遠程監管信息平臺應用程序，各種終端用戶通過統一門戶進行登錄和應用。軟件平臺框架如圖2所示。

圖2軟件平臺框架示意圖

　　（三）系統網絡結構設計

　　與系統總體架構相對應，本項目采用工場終端、工場控制室和數據中心三級網絡結構進行部署，數采集與傳感設備按照三度監測和全面監測兩種需求進行部署。整體網絡拓撲結構如圖3所示。

圖3網絡拓撲結構圖

　　育苗工場和烘烤工場環境數據采集和設備控制采用現場總線連接組網，實現面向煙草物聯網現場的混合總線制網絡，根據傳感器/執行器需求，綜合采用串口RS485、ZigBee、Wifi或其它合理的方式將其統一接入工場控制室的環境監控中間件。

　　全面建設工場在工場控制室部署8口或者16口局域網交換機構建本地以太局域網，連接環境監控中間件、數字視頻網絡錄像機、育苗工場過程管理控制業務終端。本地的以太局域網還承擔著連接各大棚高清網絡攝像機和工場全景高清網絡攝像機等功能，同時在局域網交換機之上部署互聯網接入設備。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光纖接入，滿足高帶寬的視頻傳輸要求。

　　在三度監測工場的控制室采用育苗環境一體化監控主機，綜合實現育苗環境監控中間件、育苗工場過程管理控制業務終端和3G無線互聯網接入的功能。

　　在信息中心部署光纖路由器實現光纖接入，滿足數據中心高帶寬的視頻傳輸要求，并結合防火墻、交換機和SSLVPN設備，構建數據中心網絡環境，在滿足數據中心數據存儲和應用訪問的同時，確保網絡安全。同時也可為其他業務應用服務提供網絡安全接入。

　　（四）信息平臺功能設計

　　1、“三度”遠程監測系統

　　“三度”指空氣溫濕度、空氣光照度和池水溫度。郴州現代煙草農業遠程監管信息平臺前端“三度”監測傳感器，采集到相關的“三度”信息后，通過RS485串口向育苗環境監控中間件進行傳輸和集中，然后通過CDMA無線3G網絡將數據傳遞到現代煙草農業遠程監管信息平臺服務器中，最終在信息平臺中實現統計、分析、展示和預警等功能，如下圖所示。

　　目前，在農業物聯網領域，傳感器上傳數據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部的zigbee網絡，數據傳感器的上傳采用zigbee模式。zigbee發送模塊將傳感器的數值傳送到zigbee節點上，然后通過網絡傳送到控制中心。無線傳感器具有部署靈活，擴展方便等優點，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據