AI+计算机网络技术融合生产信息系统设计与实现

关淑红 王小明 孙书情 李愿军 杨光露

摘要：将大数据、人工智能等技术与生产信息化体系进行融合，已成为当前我国生产制造类企业为配合和适应产业升级必须采取的措施。文章以我国烟草行业为例，对大数据环境下人工智能技术在计算机网络、企业信息化体系中的运用进行了重点分析;构建了基于大数据技术和人工智能技术的烟草行业生产大数据管理信息系统;所构建系统采用C/S体系结构，能够较为准确地对烟草企业生产所需原材料供应情况进行分析，实际偏差较小，模型应用效果优良。

关键词：大数据;人工智能;烟草行业;C/S体系;信息化建设

中图分类号：TN929.5;TP393.0 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）01-0167-04

人工智能作为一种应用前景广阔、可融合程度极高的技术手段，正不断与我国各大传统领域产生交叉。人工智能与计算机网络技术的融合，极大地影响了我国社会并促使多领域的传统生活、生产形式发生了改变。智慧烟草农业是未来烟草产业重点发展方向之一。智慧烟草农业是人工智能、计算机网络技术、大数据、智慧农业、烟草行业改革等多领域融合的产物。本文所构建的系统能够为建立智能化烟草农业数据中心、优化我国烟草行业生产端标准化管理、构建智能化烟草政务服务提供计算机网络平台基础，进而大幅提升我国烟草产业优化改革进度。

1总体结构设计

1.1设计原则

烟草的生产和加工过程中，会产生并积累大量的气象、土壤、农艺性状等指标数据。本研究以河南中烟工业有限责任公司烟草生产大数据为核心，利用AI+计算机网络融合技术构建了基于B/S和GIS的烟草生产大数据管理系统，在统一标准下将烟草生产过程中所产生的不同源信息数据进行存储、管理和应用。此外，在现代烟草生产改革背景下，对烟草生产环节进行智能化改革能够有效降低烟草生产加工环节的环境污染成本，实现精细化生产。系统构建过程中主要参照国际通用管理模型，综合调研地区实际情况，构建个性化、有针对性的烟草生产管理模型。

1.2系统结构

根据烟草行业特性，本次搭建系统采用分层体系结构设计，从而构建能够以数据管理为中心的智能化生产信息系统，系统整体架构如图1所示。

1.2.1基础设施层

烟草企业智能化生产信息系统基础设施层架构如图2所示。

基础设施层是烟草企业智能化生产信息系统建设的基础，主要功能在于为系统建设与功能部署提供基础平台支撑。本次搭建智能化生产信息系统基础设施层主要包括网络、机架式服务器（应用服务器、数据服务器）、单机/31作站、存储备份硬件系统、计算机网络安全保密系统、机房与设备储存等硬件环境以及相关技术规范与办法等软件环境。

1.2.2技术支持层

烟草企业智能化生产信息系统技术支持层架构如图3所示。

技术支持层是烟草企业智能化生产信息系统的技术保障，主要功能在于为系统硬件设备的正常运转提供技术支持。本次搭建技术支持层主要包括数据库、操作系统以及硬件设备正常运载环境等。为了便于对烟草企业生产数据进行预处理扩展，本文采用C/S架构进行数据预处理模块搭建;系统基础平台包括GIS开发平台、MySQL数据库、XML技术等。

1.2.3数据支撑层

烟草企业智能化生产信息系统数据支撑层架构如图4所示。

数据支撑层为烟草企业智能化生产信息系统提供数据服务。数据支撑层的存在保证了整个生产系统的健康和持续运营，会随着烟草企业生产任务和业务的改变而进行自我学习，从而适应企业的生产和变化情况。烟草企业生产环节数据支撑层所包含的服务主要有影像数据、基础地理数据、文档资料数据、烟叶数据、采购数据、生产计划等。

1.2.4业务应用层

烟草企业智能化生产信息系统业务应用层架构如图5所示。业务应用层是本次系统搭建的关键环节，针对烟草企业提供个性化的核心业务规划，包括烟草企业智能化生产信息系统的整体管理、用户管理、数据分析、生产专题图制作管理、系统工作日志及工具管理子系统等。业务应用层直接面向企业一般工作人员，为系统应用提供支持。

1.2.5用户层

烟草企业智能化生产信息系统用户层架构如图6所示。

用户层包括访问用户、普通用户、核心用户和管理用户等不同层级，不同层级对应的系统使用权限各不相同。系统管理用户负责对系统其他用户权限和访问情况进行设置管理，通过大数据、AI技术对系统数据进行智能化分析和统计，将分析结果通过数据可视化系统呈报企业管理部门，普通用户负责日常新生成数据的输入和归档;访问用户则必须在通过管理用户进行身份审核通过后方能进入系统进行部分数据浏览，但不具备任何操作权限。

2系统实现

2.1系统实现软件筹备

为实现烟草企业智能化生产信息系统搭建，本文所需软件及对应功能如表1所示。

2.2生产信息系统数据挖掘与融合

2.2.1数据获取与存储

系统获取数据主要包括烟草种植、采收、生产加工等环节，涵盖生态数据、种植管理数据等，系统信息流的运转主要包括两大路线，如图7所示。

由图7可知，烟草企业智能化生产信息系统中，数据的2个流向分别是：①烟草原材料处理和转换，从烟草生长到进人卷烟厂进行加工直至生成可以直接进行市场销售的所有加工程序、工藝规程以及操作指令等烟草企业制造数据集，这是烟草企业或产业工艺规划处理的核心内容;②以烟草为载体的过程数据，主要指的是进行烟草加工和处理过程中出现的制造数据集、生产状态以及质量状态检测数据等，这是烟草企业进行控制系统功能分配、指令下达以及生产反馈的主体内容。在两大数据流向的共同作用下，烟草企业形成了两条具有行业行业特色的数据获取与存储链路。

2.2.2数据更新与计算

烟草产业链中各主体如烟草种植户、采购商、卷烟厂等均需要按照时间尺度，每隔一固定时间对烟草生长情况、烟草价格、烟草加工情况等进行数据记录从而及时进行生产、采购和产品加工。在本次系统实施成功以后，烟草产业链中个主体均可以利用本系统针对性进行功能开发合数据记录，系统中所设置的各开源分析方法能够以宏观气象数据、烟草市场宏微观波动情况、烟草行业大数据等为个主体提供智能化数据更新与计算，从而帮助烟草企业进行智能化生产和运营。

2.3生产信息系统用户管理与数据安全管理

2.3.1用户数据管理与统计

系统内用户数据管理主要包括对系统用户职位、权限、操作日志等数据进行记录，重点采集不同权限用户针对烟草企业生产所采取的系统操作。对用户数据进行统计分析，是整个系统的重要业务模块之一。本次设计系统采用不同内置统计分析方法，针对不同的烟草生产加工任务进行针对性数据分析，同时根据所得大数据进行智能化分析，进而优化整个生产系统模型，为管理部门提供业务决策报告，充分利用智能化生产信息管理系统为烟草生产提供决策支持服务。

2.3.2人侵检测与智能防火墙

入侵检测技术是烟草智能化生产体系中的核心技术，同时也是人工智能与计算机网络安全的重要组成部分。AI+计算机网络技术所构成的入侵检测与智能防火墙，能够对互联网有害信息进行智能拦截，保证计算机高效识别病毒木马人侵，同时还能够根据烟草行业特点在使用过程中构建智能化、定制化的网络安全检测服务，大幅提升烟草企业网络信息安全。

3实际应用效果

本次系统设计主要基于C/S系统结构，构建了河南省烟草企业生产大数据管理信息系统。2018年2月将该企业2004至今十余年生产相关数据录入系统。系统从烟草种植至卷烟厂加工成品环节进行数据宏观分析，从软硬件、应用和用户等不同层次建立了数据流向链条，实现了对烟草产业链全流程智能化生产管理。针对系统运行过程中的大数据复杂性，建立了开源、多算法、不同数据属性的标准化处理流程和存储方式，本次系统构建应用效果主要体现在两方面。

3.1权限划分清晰

不同系统权限的用户可以根据自身权限和实际需求，有针对性地进行数据浏览和开发，烟草种植主体可以根据自身需求进行不同区域的土壤、气候等数据浏览，从而进行及时的种植调整;烟草经销商可以利用系统的宏观营销数据进行采购量调整、单价调整;烟草生产主体能够根据烟草质量、产量等数据进行生产工艺的改革以及宏观生产计划制定。

3.2产业宏观调整极为便利

本系统于2019年为河南市烟草产业链提供了一系列宏观数据，基于往年的气候、自然灾害规律等为烟草种植主体提供了2019年度的土壤肥力、烟株养分分配规律等数据。该地区烟草种植人员通过数据分析结果，及时调整产业生产方案并利用系统对当年烟草产量进行预测，预测结果表明2019年该地区烟草产量约为1796.82kg/hm²，8月份烟叶生产结束后统计产量为1810.46kg/hm²，偏差为13.64kg/hm²，模型模拟效果较好。

4结语

烟草行业一直以来都极其重视对自身行业网络安全以及信息化等的建设。扎实推进信息化与烟草产业的深度融合，能够为烟草行业持续健康发展提供强有力的信息化支撑和可靠的网络安全保障。煙草行业如今正面临信息化与工业化两化深度融合的挑战。为把握这一机遇，烟草行业需要不断针对自身行业特征追踪和研究大数据技术，提升自身对大数据、云计算、人工智能等现代信息技术的认知，坚持技术与应用协同创新，有效提升烟草行业核心竞争力。