烟草在线专稿　　[摘要]：本文针对当前郴州烟草育苗和烘烤发展情况，探索利用信息技术开展现代烟草农业远程监管信息平台建设，并结合实践情况，分析了现代烟草农业发展的现状与需求，探讨了信息平台应用的目标、任务、步骤与效果，并对现代烟草农业信息平台的建设提出几点思路和措施。

　　当前，信息技术的进步带动了社会全方位的发展，并且信息技术的应用已经渗透到欧美等发达国家农业领域的各个环节，中国等发展中国家也正在发力追赶，近年来农业信息化程度得到飞速提高。信息技术的快速发展及其在农业领域的广泛应用，使农业生产率得到很大提高，为农业这一古老的产业注入了新的生机与活力，推动了传统农业向现代农业的转变。

　　信息技术在烟草生产技术的推广和提高农民的科技素质方面同样起到至关重要的作用。2009年全国烟草工作会议提出，要积极推进烟草产业与信息化相融合，以信息化带动烟草行业现代化建设，深入推进信息化建设，全力打造“数字烟草”，是建设“严格规范，富有效率，充满活力”的中国烟草的基本要求，是推进烟草行业技术创新，管理创新，营销创新的重要手段。可见信息化是提高现代烟草农业经营管理水平，规范经营，提高效率的重要支撑，对于改造传统烟叶生产具有重要意义。因此，我们探索利用现代信息技术，根据当前烟草育苗、烘烤和烟叶大田管理的现状，以及现代烟草农业建设要求，结合行业信息化建设规范，按照“整体规划、单元设计、统筹部署、分步实施”的原则，展开郴州现代烟草农业远程监管信息平台项目研究和应用。

　　一、郴州现代烟草农业现状分析

　　目前，我市烟草育苗和烘烤还存在一些亟需解决的问题：一是应对育苗前期低温寡照气候条件下的技术瓶颈尚未得到有效解决，造成部分烟区大棚培育的烟苗达不到壮苗标准，烟苗移栽大田后还苗期长，整齐度和抗性不高，对保障各基地单元原料均质供应造成较大影响；二是部分烟区播种期和成苗移栽期偏晚，对保证烟株充足的生长期、落实成熟采收技术、提高烟叶质量造成一定制约；三是育苗工场（大棚）数量多、分布散，对各个地区的育苗情况无法及时了解，及时掌控；四是各地区育苗时期的数据不能及时、完整的记录和保存，不能提供完整的数据对育苗情况进行分析和利用，不利于下一年的育苗工作改进提升；五是烟叶烘烤期间主要依靠人工操作，工作强度大、信息掌握不及时，劳动效率偏低。

　　针对当前存在的问题，为同时满足烟草育苗、烘烤以及综合利用的应用要求，我们探索建立一个现代烟草农业远程监管信息平台，使之具有较高的标准性，较强的兼容性，通畅的交流性和智能简易的操作性，从而能够满足烟草育苗工场和烘烤工场管理的自动远程监测、远程监视、远程监控、异常情况自动报警及专家分析等功能。

　　二、郴州现代烟草农业信息化建设目标

　　应用郴州现代烟草农业远程监管信息平台，是要提高烟草育苗、种植、烘烤、分级工作的效率，促进生产和管理上水平。

　　（一）总体目标

　　通过信息化技术和管理手段，引入符合国家标准的先进物联网技术和自动化设备设施来实现烟草育苗工场和烤烟工场的远程服务管理，实现全市烟草物联网现代化远程服务管理的“三遥三化三可”，即遥测、遥感、遥控和智能化、自动化、远程化，及可视、可控、可考，从而实现全市烟草育苗和烘烤管理整体水平提高的目标。

　　（二）工作任务

　　一是建设郴州现代烟草农业远程监管信息平台；二是建设全市烟草物联网现代化远程服务操作管控系统；三是建设全市烟草物联网现代化远程服务信息传输网络。

　　（三）实施步骤

　　第一阶段完成全市烟草农业现代化远程监测、监视和监控；第二阶段完成全市烟草农业现代化远程智能控制；第三阶段完成烟草农业现代化管理的数据挖掘利用。

　　（四）应用目标

　　一是通过先进物联网技术和现代化设备设施的应用实现烟草两场现代化管理的信息化；二是通过烟草两场现代化管理的数据分析和挖掘利用实现烟草育苗和烘烤工作的规范化；三是通过应用现代化先进技术促进减工降本实现烟草两场现代化管理高效化。

　　三、郴州现代烟草农业信息化解决方案

　　远程监管信息平台的功能，主要实现烟草农业“三度一视二警”的远程智能化实时监控监管，即实现烟草农业“温度、湿度、光照度”（以下统称“三度”）等一系列指标的实时监控监管，实现烟草农业现场工作场景视频录像的实时监控监管，实现烟草育苗及烘烤工艺流程技术节点事故（异常情况）报警和烟草育苗及烘烤管理流程操作环节的事项提醒与事故（异常情况）报警。

　　（一）系统总体架构设计

　　郴州现代烟草农业远程监管信息平台总体架构面向具有烟草行业特点的农业物联网构建要求，分为感知控制层、边缘层、网络层和应用层四个层次，共同完成烟草物联网的总体建设目标。感知控制层由部署在工场、大棚内的传感器和执行器组成，负责对大棚内部的视频、光照、温度、湿度等环境数据进行采集，以及对水温、水位等设施设备进行控制执行。边缘层由视频监控录像、监测数据中间件和工场本地监测管理三个部分组成，完成对感知控制层的集中调度控制，数据及控制指令的统一编码和分发，还能实现本地的可视化管理控制。网络层主要是实现边缘层与应用层之间的网络连接，完成边缘层与应用层之间的数据交换和共享，具体实现方式可采用有线（光纤/专线）和无线（2G/3G）等多种方式。应用层包括网络视频流媒体服务、监测数据汇总、集中存储以及烟草两场可视化管理控制平台，实现烟草服务的业务管理功能，并为局域网、广域网和移动网络的各种业务终端提供信息服务。系统总体架构设计如图1所示。

图1系统总体架构

　　（二）软件平台框架

　　系统软件平台架构建筑在层次模型之上，底层是基础平台层，是支持系统运行的必要的系统硬件、软件平台；数据资源层包含了本系统的所有基础数据库；业务支撑层，是支持系统运行的必要的支撑中间件；应用系统层实现了烟草物联网远程监管信息平台系统的业务应用功能，它面向烟草基层烟技员、监控中心、系统管理员、各级领导和业务部门管理人员。标准规范体系、信息安全体系是本系统建设、运行的必要保障。

　　在标准规范体系、安全防护体系的框架内和系统支撑平台上建立整个烟草物联网远程监管信息平台系统，通过数据集中统一管理，在GIS平台、工作流引擎和中间件构成的运行平台基础上运行烟草物联网远程监管信息平台应用程序，各种终端用户通过统一门户进行登录和应用。软件平台框架如图2所示。

图2软件平台框架示意图

　　（三）系统网络结构设计

　　与系统总体架构相对应，本项目采用工场终端、工场控制室和数据中心三级网络结构进行部署，数采集与传感设备按照三度监测和全面监测两种需求进行部署。整体网络拓扑结构如图3所示。

图3网络拓扑结构图

　　育苗工场和烘烤工场环境数据采集和设备控制采用现场总线连接组网，实现面向烟草物联网现场的混合总线制网络，根据传感器/执行器需求，综合采用串口RS485、ZigBee、Wifi或其它合理的方式将其统一接入工场控制室的环境监控中间件。

　　全面建设工场在工场控制室部署8口或者16口局域网交换机构建本地以太局域网，连接环境监控中间件、数字视频网络录像机、育苗工场过程管理控制业务终端。本地的以太局域网还承担着连接各大棚高清网络摄像机和工场全景高清网络摄像机等功能，同时在局域网交换机之上部署互联网接入设备。对于具备光纤接入条件的桂阳仁义和嘉禾普满逸两个试点工场，部署光纤路由器实现光纤接入，满足高带宽的视频传输要求。

　　在三度监测工场的控制室采用育苗环境一体化监控主机，综合实现育苗环境监控中间件、育苗工场过程管理控制业务终端和3G无线互联网接入的功能。

　　在信息中心部署光纤路由器实现光纤接入，满足数据中心高带宽的视频传输要求，并结合防火墙、交换机和SSLVPN设备，构建数据中心网络环境，在满足数据中心数据存储和应用访问的同时，确保网络安全。同时也可为其他业务应用服务提供网络安全接入。

　　（四）信息平台功能设计

　　1、“三度”远程监测系统

　　“三度”指空气温湿度、空气光照度和池水温度。郴州现代烟草农业远程监管信息平台前端“三度”监测传感器，采集到相关的“三度”信息后，通过RS485串口向育苗环境监控中间件进行传输和集中，然后通过CDMA无线3G网络将数据传递到现代烟草农业远程监管信息平台服务器中，最终在信息平台中实现统计、分析、展示和预警等功能，如下图所示。

　　目前，在农业物联网领域，传感器上传数据的方式主要有两种模式。一是通过采用无线传感器利用部署在大棚内部的zigbee网络，数据传感器的上传采用zigbee模式。zigbee发送模块将传感器的数值传送到zigbee节点上，然后通过网络传送到控制中心。无线传感器具有部署灵活，扩展方便等优点，但无线传感器售价较高，并且采用电池供电，存在更换电池的问题，更换频率为一年一次。二是通过采用有线传感器，利用传感器与远程数据