計算機(jī)對茶葉生產(chǎn)自動化的影響

王曉佳（長春信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，吉林長春 130103）

計算機(jī)對茶葉生產(chǎn)自動化的影響

王曉佳
（長春信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，吉林長春 130103）

現(xiàn)階段，我國總體茶葉加工水平還處于傳統(tǒng)的半手工、半機(jī)械化水平階段，茶葉加工設(shè)備陳舊、生產(chǎn)自動化水平不高，沒有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，制約了茶葉生產(chǎn)加工效率和管理水平的提高。計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用帶動茶葉生產(chǎn)自動化的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)自動化生產(chǎn)、控制茶葉加工工藝、保證產(chǎn)業(yè)加工管理的重要平臺，以下探討計算機(jī)對茶葉生產(chǎn)自動化的影響。

茶葉；生產(chǎn)加工；計算機(jī)；自動化

我國是世界上最大的茶葉生產(chǎn)國、消費(fèi)國和貿(mào)易國。茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益，但茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也存在一些問題。由于受到傳統(tǒng)茶葉生產(chǎn)加工模式的影響，茶葉生產(chǎn)加工規(guī)?；?、自動化程度較低，制約了茶葉種植加工的整體效益，傳統(tǒng)的茶葉生產(chǎn)加工模式亟需轉(zhuǎn)型。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)智能化在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，計算機(jī)智能化技術(shù)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)的自動化，促進(jìn)茶葉加工產(chǎn)業(yè)向規(guī)模化、自動化方向發(fā)展。

1 茶葉生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題

1.1 加工工藝繁多

不同茶類、產(chǎn)地、等級、品種的茶葉其加工工藝有所不同，按照茶葉種類可以分為紅茶、綠茶、烏龍茶、白茶、黃茶和黑茶[1]，在茶葉工藝個性化的要求下，這幾大類茶葉加工工藝各不相同。由于每種茶葉的采摘時間有限，不同種類茶葉的加工工藝只適用加工相應(yīng)的茶葉原料，要求在較短的時間內(nèi)完成，給加工生產(chǎn)線帶來挑戰(zhàn)。目前傳統(tǒng)茶葉加工工藝仍將體感經(jīng)驗(yàn)作為標(biāo)準(zhǔn)，茶葉加工工藝的生產(chǎn)新配置未標(biāo)準(zhǔn)化，很難實(shí)現(xiàn)自動化、智能化，也造成茶葉的加工成品質(zhì)量存在差異。

1.2 缺乏規(guī)范的加工機(jī)械

我國茶葉采摘、加工的機(jī)械設(shè)備種類多樣，目前茶葉生產(chǎn)加工的各個工藝環(huán)節(jié)都具有相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，機(jī)械生產(chǎn)是對傳統(tǒng)手工生產(chǎn)的變革，有利于緩解勞動力。但茶葉加工機(jī)械的設(shè)計還存在問題，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)用有效降低人工勞動量，但對于茶葉生產(chǎn)加工自動化的整體配合和自動化水平的設(shè)計還不完善。市場上茶葉生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的種類繁多，由于缺乏規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)備，影響茶葉生產(chǎn)加工自動化平臺的構(gòu)建，在自動化過程中的機(jī)械設(shè)備選用上存在問題，不利于自動化配置任務(wù)的實(shí)施和完成。

1.3 自動化技術(shù)水平低

目前茶葉生產(chǎn)企業(yè)并沒有完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工的自動化，尤其是生產(chǎn)線配置上缺乏先進(jìn)的自動化技術(shù)。茶葉生產(chǎn)的自動化需要根據(jù)茶葉種類、產(chǎn)量需求制定核心工藝，并合理配置自動化生產(chǎn)線，依據(jù)生產(chǎn)需要布置出生產(chǎn)線的二維、三維工程圖等，在技術(shù)水平的應(yīng)用中要設(shè)計經(jīng)驗(yàn)型的配置思路，形成標(biāo)準(zhǔn)化的方法。但目前茶葉生產(chǎn)企業(yè)并沒有完善的自動化生產(chǎn)配置方案，過度依賴工程技術(shù)人員，不利于茶葉自動化生產(chǎn)線的配置。

2 計算機(jī)對茶葉生產(chǎn)自動化的影響

2.1 茶園管理和機(jī)械配制

計算機(jī)技術(shù)在茶園管理中的應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)茶園管理的自動化和精細(xì)化，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的粗放型管理方式，減少茶園管理及茶葉生產(chǎn)的資源消耗，增加茶產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)末，茶園計算機(jī)綜合診斷施肥咨詢系統(tǒng)研發(fā)成功并得到應(yīng)用，該系統(tǒng)結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計、葉片養(yǎng)分指數(shù)平衡法等先進(jìn)技術(shù)，針對不同品種、海拔高度、茶葉生長密度、產(chǎn)量及不同地理環(huán)境、土壤養(yǎng)分等資料構(gòu)建起自動化分析模型，系統(tǒng)中不同模塊對茶園實(shí)施詳細(xì)的分析，自動形成合理的施肥方法、茶園生態(tài)分類、綜合營養(yǎng)診斷、施肥量、經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估等方面的信息，實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)的低耗高效，為茶葉種植、生產(chǎn)加工企業(yè)提供更好的服務(wù)，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)價值[2]。目前先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)也逐漸應(yīng)用于茶葉的生產(chǎn)加工中，例如GPS系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)等，以上先進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化組合構(gòu)建出自動化的茶園管理系統(tǒng)，其主要功能包括檢測土壤成分、茶園產(chǎn)量分布、氣象監(jiān)測、農(nóng)機(jī)管理等，提高茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。

茶葉的種植及采摘具有鮮明的季節(jié)性，新鮮采摘的茶葉需要及時進(jìn)行制作，為保證茶葉的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)制作配備的自動化具有現(xiàn)實(shí)意義。茶葉生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模直接影響新鮮茶葉的采摘，企業(yè)一般采用先進(jìn)的采摘技術(shù)和自動化的生產(chǎn)加工技術(shù)，這樣才能保證茶葉的經(jīng)濟(jì)效益。茶廠和茶機(jī)配制的優(yōu)化應(yīng)用是保障茶葉生產(chǎn)自動化的前提條件，在茶葉初制廠機(jī)械配制中運(yùn)用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，構(gòu)建機(jī)械配制計算機(jī)系統(tǒng)，在茶葉生產(chǎn)加工領(lǐng)域取得顯著的應(yīng)用效果，該系統(tǒng)包括系統(tǒng)說明、設(shè)計、茶機(jī)介紹三個功能，可以自動形成茶葉年產(chǎn)量、茶葉種類、生產(chǎn)加工工藝等資料，設(shè)計出茶葉生產(chǎn)所需的合理面積，茶葉存儲、殺青、烘干、炒制等不同工藝環(huán)節(jié)所需的機(jī)械設(shè)備及具體型號，自動化形成產(chǎn)茶的最優(yōu)設(shè)備組合方案。

2.2 茶葉等級及萎凋控制

計算機(jī)圖像技術(shù)主要應(yīng)用于茶葉鮮葉的等級判斷環(huán)節(jié)，并實(shí)現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)測茶葉生長的全過程，有利于提高茶葉生產(chǎn)控制的科學(xué)性。首先，運(yùn)用計算機(jī)智能化技術(shù)量化分析系統(tǒng)評價鮮葉的顏色參數(shù)，顏色參數(shù)值主要包括R、G、B、L等，系統(tǒng)會自動評估鮮葉的等級和質(zhì)量；其次，運(yùn)用計算機(jī)量化分析系統(tǒng)判斷鮮葉的嫩度和色澤，將茶葉按照不同的等級進(jìn)行分類[3]。計算機(jī)技術(shù)在茶葉等級判斷中的應(yīng)用，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)人工按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行區(qū)分的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)自動化處理。計算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用還有利于實(shí)現(xiàn)茶葉萎凋控制的自動化，自動檢測、控制茶葉的萎凋狀況，保證茶葉制作的穩(wěn)定性，為制作茶葉方案的確定提供依據(jù)。例如計算機(jī)PS濾鏡可以用作茶鮮葉色澤的判斷，自動監(jiān)測20小時內(nèi)茶葉色澤度的變化，其中R、G表示鮮葉的萎凋情況，接下來根據(jù)具體參數(shù)選擇適當(dāng)?shù)牧炕笜?biāo)進(jìn)行分析，這些數(shù)據(jù)是計算機(jī)處理的重要依據(jù)，有效地分析茶鮮葉的萎凋程度。

2.3 殺青工藝

茶葉殺青是茶葉生產(chǎn)的一項重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的茶葉殺青機(jī)將溫度作為控制指標(biāo)，運(yùn)用恒溫控制保證茶葉殺青的質(zhì)量，但由于茶葉鮮葉的初始含水率處于變化的狀態(tài)，恒溫控制存在殺青不完全的問題，茶葉的香草氣較重，果皮香味較輕，影響殺青效果。計算機(jī)技術(shù)在茶葉殺青中的應(yīng)用將有效提高殺青質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)殺青的自動化。首先，應(yīng)準(zhǔn)確判斷殺青系統(tǒng)的傳熱過程、茶葉殺青原理，運(yùn)用傳熱傳質(zhì)原理深入分析殺青葉含水率與茶葉溫度的之間關(guān)系。其次，運(yùn)用三段式的殺青控制方法，采用進(jìn)茶口段滾筒、出茶口段滾筒自動控制溫度，運(yùn)用模糊PID控制計算方法實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，中間段將殺青葉的含水率作為控制目標(biāo)，運(yùn)用中間段滾筒溫度的變化自動控制殺青葉的含水率。運(yùn)用計算機(jī)模糊PID控制器，將MATLAB/SIMULINK仿真平臺運(yùn)用至茶葉殺青控制系統(tǒng)中[4]，有效改善茶葉殺青控制的動態(tài)性和自動化。最后，在計算機(jī)PLC、模糊PID控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用計算機(jī)組態(tài)軟件構(gòu)建殺青系統(tǒng)的集散控制，有效控制殺青中鮮葉的含水率。計算機(jī)自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了殺青中加熱介質(zhì)溫度變化的自動控制。

2.4 茶葉烘干和炒制

計算機(jī)控制系統(tǒng)在茶葉烘干中的應(yīng)用，具有模型控制、風(fēng)溫反饋及葉溫反饋三個主要功能，其中模型控制下能夠根據(jù)輸入的上烘葉含水率自動調(diào)節(jié)烘干時間，在風(fēng)溫反饋功能的支持下具有自動適應(yīng)風(fēng)溫變化的功能；風(fēng)溫反饋下能夠參照出口葉溫自動判斷烘干的程度，并自動調(diào)節(jié)茶葉烘干時間，保證與茶葉含水率的一致性和茶葉品質(zhì)的穩(wěn)定性。相比如傳統(tǒng)人工操作的非自動化烘干方法，計算機(jī)控制烘干機(jī)生產(chǎn)出的茶葉品質(zhì)優(yōu)良、均勻、穩(wěn)定，保證茶葉的經(jīng)濟(jì)效益。例如浙江天一茶業(yè)有限公司引進(jìn)的名優(yōu)茶連續(xù)化自動化茶葉加工生產(chǎn)線，該自動化茶葉加工生產(chǎn)運(yùn)用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，構(gòu)建自動化茶葉加工生產(chǎn)線，安裝調(diào)試成功后進(jìn)入應(yīng)用階段，并取得顯著應(yīng)用效果。該條生產(chǎn)線按照天臺山云霧茶傳統(tǒng)加工工藝要求，采用目前國內(nèi)最先進(jìn)的電磁內(nèi)熱殺青機(jī)、推涼平臺、連續(xù)揉捻機(jī)、連續(xù)理條機(jī)、燃油烘干機(jī)和溫濕控推青設(shè)備等自動化機(jī)械設(shè)備和技術(shù)，有效解決名優(yōu)茶加工過程中鮮葉難以長時間推放保存、殺青時溫度難以保持恒定和迅速改變、機(jī)器回轉(zhuǎn)速度不可調(diào)等三個缺陷及茶葉在制品攤涼回潮時不落地的技術(shù)難題[5]。

運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)構(gòu)建茶葉炒制智能化平臺，將茶葉炒制的核心技術(shù)和步驟進(jìn)行量化，分析出相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，通過計算機(jī)構(gòu)建數(shù)字模型和自動化炒制程序，形成智能化的人機(jī)溝通平臺。茶葉生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)先進(jìn)的自動化茶葉炒制技術(shù)，根據(jù)自身發(fā)展情況制定具體炒制需求，例如不同茶葉的生長地區(qū)、品種等自動采取不同的炒制方法，在智能化平臺中自動發(fā)出炒制命令，不僅實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動化運(yùn)行，保證茶葉炒制的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還有利于節(jié)約產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)成本。

3 結(jié)束語

近年來，茶葉自動化生產(chǎn)勢在必行，各企業(yè)紛紛引進(jìn)自動化生產(chǎn)線，利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)茶葉生產(chǎn)的自動化，茶葉清潔化、自動化生產(chǎn)取得顯著成效。我國茶葉生產(chǎn)加工技術(shù)和機(jī)械設(shè)備進(jìn)入全新時期，計算機(jī)在茶葉生產(chǎn)加工中的應(yīng)用，提高了茶葉生產(chǎn)效率，確保了茶葉品質(zhì)，為我國邁向茶葉強(qiáng)國做出了突出貢獻(xiàn)。

[1]王鵬.計算機(jī)輔助預(yù)測茶葉包裝儲存期系統(tǒng)的研究 [D].西安理工大學(xué),2009.

[2]薛徐燕,陸裕華,沈久聰,等.茶葉生產(chǎn)無公害防治診斷智能化系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建[J].茶葉科學(xué)技術(shù),2014(4):53-56.

[3]劉文烽,覃泉霖.有機(jī)茶葉生產(chǎn)執(zhí)行與信息化管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].2009年廣西計算機(jī)學(xué)會學(xué)術(shù)年會,2010.

[4]文小森.茶葉生產(chǎn)和營銷中的計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用 [J].福建茶葉, 2016(1):123-125.

[5]鄧小盾.利用計算機(jī)技術(shù)控制茶葉烘干實(shí)踐的策略分析[J].福建茶葉,2016(1):257-259.

王曉佳（1982-），女，吉林通化人，本科，講師，研究方向：計算機(jī)軟件應(yīng)用開發(fā)。