基于數(shù)據(jù)挖掘算法的煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)的研究

李果 許成 付航 朱云霞 袁興 聞平

摘 要：煙葉復(fù)烤企業(yè)是煙草工業(yè)中專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)將原煙加工成成品煙葉的企業(yè)，在其整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中煙葉打輥風(fēng)機(jī)處理是一個(gè)核心工藝流程。目前打輥分機(jī)設(shè)備是通過(guò)人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，從而來(lái)改善成品煙葉質(zhì)量，但是會(huì)存在人為因數(shù)、調(diào)整滯后、設(shè)備參數(shù)不一致等不足，從而帶來(lái)工藝部分評(píng)價(jià)質(zhì)量的難度；該文基于煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)，提出了一種基于數(shù)據(jù)挖掘算法的煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)，能自動(dòng)根據(jù)檢測(cè)煙片數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線反饋調(diào)整控制打輥分機(jī)設(shè)備的參數(shù)，實(shí)時(shí)改善煙片工藝質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘 煙片在線振動(dòng)分選機(jī) 煙片質(zhì)量反饋控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）03（c）-0011-03

Abstract：Tobacco industrial enterprise is specifically responsible for the original tobacco processing into finished products of tobacco enterprises， in the whole production process of tobacco leaf roll fan processing is a coreprocess. At present， roll through the artificial extension equipment according to experience to adjust equipment parameters， in order to improve the quality of finished tobacco， but there will be human factor， lag， adjust equipment parameters of inconsistencies and other issues， thus bring the technology part of the difficulty of quality evaluation. In this paper， based on tobacco vibration separator system， put forward a kind of feedback control system based on data mining algorithm for online quality tobacco sheet， it can automatically according to the detection of tobacco sheet data online adjustment parameter control and extension apparatus， real time improve the quality of process tobacco sheet.

Key Words：Data mining algorithm； Tobacco vibration separator system； Tobacco online quality feedback control

對(duì)原煙進(jìn)行工藝加工生產(chǎn)，是現(xiàn)在煙草工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。原煙經(jīng)過(guò)煙草復(fù)烤企業(yè)精密工藝流程生產(chǎn)成成品煙葉，供卷煙生產(chǎn)企業(yè)再次工藝處理生產(chǎn)成成品卷煙。煙葉質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到后續(xù)卷煙生產(chǎn)的工藝質(zhì)量，所以煙葉整個(gè)生產(chǎn)工藝流程是一個(gè)復(fù)雜而又精密的過(guò)程。

在煙葉整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中，對(duì)原煙進(jìn)行打輥風(fēng)機(jī)處理是核心工藝流程，目前復(fù)烤企業(yè)對(duì)打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)調(diào)整是現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備參數(shù)，并且每個(gè)技術(shù)員調(diào)整的參數(shù)都不一樣，同時(shí)帶有調(diào)整參數(shù)的滯后性，這就為工藝部門(mén)評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量生產(chǎn)工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)帶來(lái)一定難度。該文針對(duì)以上情況，基于煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)，提出了基于數(shù)據(jù)挖掘算法的煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)。

1 煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)

煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)是用于在線實(shí)時(shí)檢測(cè)煙片中各類(lèi)等級(jí)煙葉種類(lèi)含量的設(shè)備，其檢測(cè)分析得出的煙葉大中片率和碎沫片率數(shù)據(jù)直接反映現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)煙葉的質(zhì)量，以便煙葉生產(chǎn)企業(yè)工藝質(zhì)檢部門(mén)來(lái)評(píng)價(jià)煙葉質(zhì)量，從而來(lái)反饋調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)打輥分機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。

該系統(tǒng)主要包含自動(dòng)取料系統(tǒng)、攤薄喂料系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)、稱(chēng)重系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等功能系統(tǒng)構(gòu)成。如圖1是煙片在線振動(dòng)分選系統(tǒng)實(shí)物圖。

1.2 煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)

煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)是基于煙片在線振動(dòng)分選系統(tǒng)，通過(guò)大量數(shù)據(jù)分析處理，對(duì)比煙葉大中片率的目標(biāo)值和實(shí)時(shí)檢測(cè)值，基于現(xiàn)場(chǎng)打輥分機(jī)設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)來(lái)反饋控制現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備，從而來(lái)提升煙葉生產(chǎn)質(zhì)量。圖2是現(xiàn)場(chǎng)煙葉打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備。

通過(guò)反饋調(diào)整控制現(xiàn)場(chǎng)煙葉打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備，來(lái)實(shí)時(shí)改善煙葉的生產(chǎn)質(zhì)量，從而滿(mǎn)足現(xiàn)代煙葉生產(chǎn)的自動(dòng)化要求。

1.3 數(shù)據(jù)挖掘算法

隨著網(wǎng)絡(luò)化信息化的發(fā)展，各種數(shù)據(jù)大量產(chǎn)生，為了能讓數(shù)據(jù)更好的服務(wù)人類(lèi)，隨之出現(xiàn)了各種對(duì)數(shù)據(jù)處理的算法和工具。其中數(shù)據(jù)挖掘算法就是對(duì)數(shù)據(jù)處理的一種，該算法通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)中分析，可以根據(jù)輸入目標(biāo)值來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的結(jié)果，或者嘗試發(fā)現(xiàn)之前類(lèi)似的數(shù)據(jù)中未被識(shí)別的關(guān)系。

2 煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

2.1 煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)的原理

該系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)工具，以煙葉大中片率和現(xiàn)場(chǎng)煙葉打輥風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)為原型，采用大量的數(shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則的Apriori數(shù)據(jù)挖掘算法找出與大中片率的大小變化有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)的參數(shù)和規(guī)則。從而根據(jù)目標(biāo)值和實(shí)際值來(lái)反饋調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備參數(shù)，提升煙葉生產(chǎn)質(zhì)量。

（1）數(shù)據(jù)采集：基于煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)，大量采集現(xiàn)場(chǎng)煙葉的大中片率數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，并將大量數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便后續(xù)數(shù)據(jù)分析處理。

（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理：煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)形成的原始數(shù)據(jù)中會(huì)存在很多冗余信息和缺陷數(shù)據(jù)，主要有空缺值、噪聲數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，因此需要在數(shù)據(jù)挖掘算法之前進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。

（3）數(shù)據(jù)離散化處理：由于要找出對(duì)煙片大中片率的主要影響因素和各種參數(shù)之間相互作用對(duì)煙片大中片率的影響，找到其潛在的規(guī)律，因此通過(guò)編程將最近一次數(shù)據(jù)記錄和上一次數(shù)據(jù)記錄之間的參數(shù)依次進(jìn)行對(duì)比，數(shù)值升高的設(shè)為H，降低的設(shè)為L(zhǎng)，不變的設(shè)為S，從而來(lái)數(shù)據(jù)離散化處理。

（4）使用Apriori算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘：通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘算法找到大中片率和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系規(guī)則，從而來(lái)修正現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)反饋調(diào)整控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘算法分析可見(jiàn)最強(qiáng)規(guī)則是：打輥和風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行頻率=L，煙片大中片率=H；打輥和風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行頻率=H，煙片大中片率=L；通過(guò)分析結(jié)果得出相應(yīng)規(guī)則后，可以根據(jù)目標(biāo)值來(lái)修正現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整煙葉生產(chǎn)質(zhì)量。圖3是煙片大中片率與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系圖。

通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘算法找到相應(yīng)的關(guān)系圖，然后實(shí)時(shí)修正現(xiàn)場(chǎng)打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，反饋調(diào)整控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)時(shí)改善煙葉生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

基于煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘算法，分析得出煙片大中片率與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系，從而來(lái)實(shí)時(shí)修正反饋控制現(xiàn)場(chǎng)打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備，實(shí)時(shí)調(diào)整煙片生產(chǎn)質(zhì)量。將該系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線，效果優(yōu)良，大大提升了煙片質(zhì)量，同時(shí)相比人工調(diào)整具有實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性等優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，煙葉生產(chǎn)企業(yè)自動(dòng)化程度也隨之得到很大提升，該文研究的基于數(shù)據(jù)挖掘算法的煙片在線質(zhì)量反饋控制系統(tǒng)就是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物。

煙片在線振動(dòng)分選機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘算法處理分析煙片大中片率和現(xiàn)場(chǎng)煙葉打輥風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系，然后實(shí)時(shí)修正調(diào)整反饋控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)時(shí)改善煙葉生產(chǎn)質(zhì)量。并將該系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)際，效果明顯，提升了煙葉生產(chǎn)工藝質(zhì)量，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、可靠性等優(yōu)勢(shì)，滿(mǎn)足了現(xiàn)代煙草發(fā)展的需求。

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