SCADA系統(tǒng)在煙葉專業(yè)化烘烤中的應(yīng)用

付鵬鵬 劉文松 朱金峰 李廣良

內(nèi)容摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，越來越多的新型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛應(yīng)用，在探索專業(yè)化煙葉烘烤的技術(shù)上，逐步實(shí)現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)+信息化管理”的模式；新型專業(yè)化密集型烤房的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤的科學(xué)化管理提供了大量的基礎(chǔ)設(shè)施和信息來源；一種新型的專業(yè)的煙葉烘烤圖像采集儀和SCADA系統(tǒng)在煙葉烘烤過程的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了煙葉烘烤環(huán)節(jié)中“能看、能管、能控”的科學(xué)管理手段，有效地提高了煙葉的烘烤質(zhì)量，降低了煙葉烘烤成本，降低了烘烤專員的勞動強(qiáng)度和烘烤質(zhì)量，并對煙葉烘烤全過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)施統(tǒng)計(jì)分析，為煙葉烘烤的科學(xué)化生產(chǎn)經(jīng)營提供了強(qiáng)有力的支持。

關(guān)鍵詞：烤煙；圖像采集；物聯(lián)網(wǎng)；SCADA系統(tǒng)。

現(xiàn)狀

在國家煙草專賣局的政策指引下，各煙草公司、科研院所和一些企業(yè)都認(rèn)識到密集烤房設(shè)備的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，將大量的科研力量轉(zhuǎn)移到烤房設(shè)備的研發(fā)和推廣中。2004年至今，全國掀起了烤房相關(guān)設(shè)備的研發(fā)熱潮，累計(jì)共有100多家煙草公司、科研院所和烤房設(shè)備廠家參與其中。加熱設(shè)備和溫度、濕度自控設(shè)備的設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯提升，散葉烤房、煙夾、編煙機(jī)等配套技術(shù)不斷完善，烤房群聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)初步試驗(yàn)成功，新技術(shù)和新工藝的結(jié)合有效提升了密集烘烤的整體技術(shù)水平，加快了烤房的智能化程度。

煙葉烘烤是烤煙生產(chǎn)中的一個(gè)技術(shù)性較強(qiáng)、用工較多和勞動強(qiáng)度較大的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的煙葉烘烤模式具有難以統(tǒng)一指導(dǎo)和集中管理、操作不規(guī)范、烘烤工藝到位率低等缺陷，烘烤損失較大，烘烤成本較高，已不適應(yīng)現(xiàn)代煙葉生產(chǎn)發(fā)展的需要。近年來，密集型烤房的建設(shè)和發(fā)展提高了專業(yè)化烘烤的科學(xué)技術(shù)含量，密集型烤房的廣泛推廣也為SCADA生產(chǎn)管理系統(tǒng)在煙葉烘烤上的應(yīng)用提供了溫床。SCADA系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)，它應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)?、鐵路、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)煙葉烘烤主要依靠烘烤技術(shù)人員的肉眼觀察、經(jīng)驗(yàn)處理等手段，沒有科學(xué)的數(shù)據(jù)分析以及技術(shù)管理，每個(gè)烘烤技術(shù)人員的水平高低不一樣，造成煙葉的烘烤質(zhì)量參差不齊，耗時(shí)耗工。SCADA系統(tǒng)的引入有效地改善了這一現(xiàn)象，對烘烤技術(shù)水平高的技術(shù)人員在烘烤一炕煙葉的過程中，配合圖像采集設(shè)備對煙葉的變色過程以及烤房的溫濕度變化過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并生成溫度、濕度控制曲線，應(yīng)用于其他烤房，有效地提高煙葉的烘烤質(zhì)量。

SCADA系統(tǒng)+專業(yè)化烘烤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

密集烤房的自控儀增加通訊模塊，采用無線自組網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，利用中間件將異構(gòu)網(wǎng)對接，中間件集合多串口服務(wù)器、RS485、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等多種接口，通過一種接口與末端設(shè)備進(jìn)行通信，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、打包，然后通過另一種接口與服務(wù)器端進(jìn)行通信。服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)并發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，在移動手機(jī)端開發(fā)有專業(yè)的APP，可通過手機(jī)終端進(jìn)行溫度、濕度數(shù)據(jù)查詢，以及烘烤煙葉的圖片顯示，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化烘烤過程管理和烘烤技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控（如圖1）

（圖1）

2.數(shù)據(jù)采集

SCADA系統(tǒng)通過485總線采集密集烤房控制儀的所有數(shù)據(jù)，包括烤房裝煙室內(nèi)干球溫度和濕球溫度、烘烤號、循環(huán)風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)門和鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，以及各類告警信息。采集的信息通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，可在手機(jī)端及電腦端同時(shí)顯示（如圖2）。

（圖2）

3.數(shù)據(jù)分析

將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并對數(shù)據(jù)做出分析，便于指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)，大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析能很大程度上提高煙葉的烘烤質(zhì)量，將傳統(tǒng)的只能依靠烘烤技術(shù)人員的現(xiàn)狀更好地科學(xué)數(shù)據(jù)化。

4.實(shí)現(xiàn)功能

SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)管通過實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、圖像等信息，圍繞專業(yè)化烘烤的作業(yè)流程（鮮煙判定→分裝→溫度、濕度監(jiān)控→烤后煙葉評價(jià)→分析數(shù)據(jù)→篩選優(yōu)質(zhì)溫控曲線→烘烤應(yīng)用）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入和拍照留存，確保對專業(yè)化烘烤過程中管理的各環(huán)節(jié)能夠“能看、能管、能控”，有效提高各項(xiàng)技術(shù)到位率、工作效率及執(zhí)行力度，確保各環(huán)節(jié)作業(yè)規(guī)范化、痕跡化和可追溯性。

通過PC客戶端和手機(jī)客戶端監(jiān)控烤房的溫度、濕度狀況和設(shè)備運(yùn)行情況，烘烤工藝到位率高，提高了烘烤質(zhì)量，減少了烘烤失誤。烘烤技術(shù)人員通過應(yīng)用手機(jī)客戶端進(jìn)行溫度、濕度監(jiān)管和設(shè)置，巡查更有針對性，降低勞動強(qiáng)度和工作量，可管理更多烤房。由傳統(tǒng)的一人看管3～5座烤房提高到可同時(shí)監(jiān)管15～30座烤房，大大提高了工作效率。

結(jié)論

煙葉烘烤引入SCADA系統(tǒng)，提高了煙葉烘烤過程中溫度、濕度的測量和控制精度，有利于溫度、濕度的精準(zhǔn)控制，并降低烘烤能耗成本；烘烤專員巡查更有針對性，大大降低勞動強(qiáng)度和減少工作量，工作效率得到提高。通過SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保烘烤工藝控制精確，減少烘烤失誤。改善了煙葉的外觀質(zhì)量，利用實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、圖像等信息，確保對專業(yè)化烘烤過程中管理的各環(huán)節(jié)“能看、能管、能控”，有效提高各項(xiàng)技術(shù)到位率、工作效率及執(zhí)行力度，確保各環(huán)節(jié)作業(yè)規(guī)范化、痕跡化和可追溯。通過對煙葉烘烤全過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，便于及時(shí)了解結(jié)果，便于指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)經(jīng)營。

討論

目前在煙葉烘烤工場中，溫度、濕度控制應(yīng)用較多的是集中控制，即利用中央控制系統(tǒng)來采集、顯示和調(diào)節(jié)煙葉烘烤過程中的溫度、濕度等工藝因素，這種方式對實(shí)施煙葉烘烤工藝是十分有利的。配合SCADA系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析作用，將實(shí)時(shí)對煙葉烤后情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并反饋應(yīng)用到下一輪煙葉烘烤中，大大提高了煙葉的烘烤質(zhì)量。因此，煙葉烘烤SCADA系統(tǒng)在煙葉烘烤過程中是提高煙葉烘烤質(zhì)量、規(guī)范煙葉烘烤工作的有效手段。

部分參考文獻(xiàn)

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（作者單位：河南煙草公司漯河市公司 河南星河同頻高科技發(fā)展有限公司 河南高技術(shù)創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心）