智能控制技術(shù)在煙草設(shè)備中的應(yīng)用研究

趙文龍

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心 河南鄭州 450016

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，機(jī)械化與科技化的結(jié)合越來(lái)越緊密，科技化對(duì)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展越來(lái)越重要，科技化的不斷發(fā)展給煙草的生產(chǎn)帶來(lái)飛躍式的提升。其中，運(yùn)用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器視覺(jué)的特征提取會(huì)大大提高煙草的生產(chǎn)的效率，生產(chǎn)的精度也會(huì)越來(lái)越高。

1 煙草卷煙機(jī)械設(shè)備管理原則

1.1 謀求煙草卷煙設(shè)備的能效

雖然經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)煙草市場(chǎng)環(huán)境已趨于穩(wěn)定，但企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)依然激烈，各企業(yè)已將煙草生產(chǎn)的重心轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量上。目前，我國(guó)很多煙草企業(yè)的技術(shù)比較先進(jìn)，生產(chǎn)精度越來(lái)越高，煙草設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。因此，有必要通過(guò)科學(xué)合理的手段提高能源利用率，從而提高煙草生產(chǎn)質(zhì)量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本[1]。

1.2 合理控制煙草卷煙設(shè)備的維修費(fèi)用

企業(yè)發(fā)展的實(shí)際方針是降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大商場(chǎng)規(guī)模。因此，加強(qiáng)煙草企業(yè)的設(shè)備管理，實(shí)際上就是降低生產(chǎn)成本，保證企業(yè)生產(chǎn)效益最大化，這是企業(yè)發(fā)展的重要組成部分，但在這個(gè)過(guò)程中，我們也要注意不要對(duì)企業(yè)其他重要環(huán)節(jié)的經(jīng)營(yíng)產(chǎn)生影響，或者形成其他經(jīng)營(yíng)活動(dòng)落在次要地位。對(duì)煙草企業(yè)來(lái)說(shuō)，必須充分重視煙草企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，切實(shí)保證企業(yè)自身的全面性和科學(xué)性。因此，煙草卷煙設(shè)備的管理應(yīng)與企業(yè)的正常經(jīng)營(yíng)相補(bǔ)充。在搬運(yùn)煙草和卷煙設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量降低設(shè)備的修理費(fèi)用。設(shè)備在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)、零部件等都會(huì)發(fā)生一定的變化，從而導(dǎo)致穩(wěn)定性和功能的降低，影響生產(chǎn)質(zhì)量。因此，設(shè)備的維修是不可避免的。但由于設(shè)備技術(shù)含量高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)混亂，應(yīng)盡量降低維修成本，以盡量降低維修成本。

1.3 融入綠色環(huán)保理念

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。煙草和卷煙設(shè)備的管理可能會(huì)帶來(lái)一定的環(huán)境污染，因此在實(shí)際操作中，要充分融入綠色環(huán)保的理念，不僅要有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，企業(yè)的共同利益也是保證社會(huì)利益的作用。隨著國(guó)家政策的實(shí)施，煙草企業(yè)應(yīng)考慮到卷煙設(shè)備管理的全面性，符合環(huán)境友好標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)的環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)[2]。

2 煙草生產(chǎn)過(guò)程中的智能控制

2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）是深度學(xué)習(xí)基本模型之一，具有權(quán)值共享、稀疏連接、降采樣等特點(diǎn)。因其可以充分提取數(shù)據(jù)本身的特性，約簡(jiǎn)數(shù)據(jù)維度，且具有相對(duì)的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放不變性，故適合處理煙草設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)卷積與自采樣的交替，最后通過(guò)全連接層進(jìn)行輸出，其作為一種有監(jiān)督的深度模型架構(gòu)，采用了BP 算法進(jìn)行反向傳遞，并利用梯度下降法更新每層的參數(shù)。近幾年越來(lái)越多的專家學(xué)者將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于煙草設(shè)備中，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型圖，如圖1：

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)在煙草生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各設(shè)備精準(zhǔn)控制。如電機(jī)的啟停、閥門的通斷、信號(hào)的傳輸以及伺服系統(tǒng)的控制。相比傳統(tǒng)的控制方式，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以更精準(zhǔn)、快捷的控制煙草機(jī)械設(shè)備，可以最大限度的調(diào)整信號(hào)傳輸效率，大大降低系統(tǒng)安裝、運(yùn)行和勞動(dòng)力成本。

圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

2.2 機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用

由于煙草生產(chǎn)過(guò)程需要大量的勞動(dòng)力，機(jī)器視覺(jué)的使用提高了精度，節(jié)省了勞動(dòng)力。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是用機(jī)器代替人眼進(jìn)行各種測(cè)量和判別。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支。它集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件于一體，涉及計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光機(jī)電一體化等領(lǐng)域。機(jī)器視覺(jué)能夠滿足煙草生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)響應(yīng)要求。原則是保證機(jī)器不會(huì)因?yàn)樗俣葐?wèn)題而影響生產(chǎn)能力。系統(tǒng)處理的準(zhǔn)確性和及時(shí)性是系統(tǒng)的必要性能。應(yīng)充分考慮當(dāng)時(shí)和將來(lái)系統(tǒng)可能承受的工作量，使系統(tǒng)的處理能力和響應(yīng)能力始終滿足生產(chǎn)要求。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，將被測(cè)對(duì)象與測(cè)對(duì)象相結(jié)合，互不干擾，提高了系統(tǒng)的精度。傳統(tǒng)的人眼觀察只會(huì)導(dǎo)致疲勞，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)器故障。利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以有效避免這一事件的發(fā)生。另外，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)簽的并行對(duì)話允許遠(yuǎn)距離閱讀，并且具有信息存儲(chǔ)量大的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在現(xiàn)階段的研究中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在煙草生產(chǎn)過(guò)程中的標(biāo)記數(shù)據(jù)特征學(xué)習(xí)中起著重要的作用。然而，在實(shí)踐中，數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)往往沒(méi)有標(biāo)注，且數(shù)量巨大，要掌握這些數(shù)據(jù)的標(biāo)注并不容易。在不久的將來(lái)，隨著數(shù)據(jù)集和存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)數(shù)據(jù)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)特征學(xué)習(xí)將越來(lái)越受到重視。如何智能、自動(dòng)地將標(biāo)簽添加到煙草生產(chǎn)數(shù)據(jù)中將成為一個(gè)熱門話題。另外，實(shí)際使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型遠(yuǎn)低于當(dāng)時(shí)最大深度模型所包含的參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬與人腦結(jié)構(gòu)相似。在海量數(shù)據(jù)樣本的情況下，更容易捕獲數(shù)據(jù)特征，獲得更高的分類精度。因此，研究高精度的硬件設(shè)備，協(xié)同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)海量數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，可以更好地應(yīng)用于煙草生產(chǎn)領(lǐng)域的研究[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，信息化進(jìn)程不斷加快，人們的工作和生活已經(jīng)逐步進(jìn)入到了信息化時(shí)代，智能控制技術(shù)的操作和數(shù)據(jù)采集處理能力也大大提高。在當(dāng)下，只有將智能控制技術(shù)與煙草設(shè)備結(jié)合才能更符合時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，才能保證煙草的生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率。