基于數據挖掘算法的煙片在線質量反饋控制系統的研究

李果 許成 付航 朱云霞 袁興 聞平

摘 要：煙葉復烤企業是煙草工業中專門負責將原煙加工成成品煙葉的企業，在其整個生產工藝流程中煙葉打輥風機處理是一個核心工藝流程。目前打輥分機設備是通過人工根據經驗來調整設備參數，從而來改善成品煙葉質量，但是會存在人為因數、調整滯后、設備參數不一致等不足，從而帶來工藝部分評價質量的難度；該文基于煙片在線振動分選機系統，提出了一種基于數據挖掘算法的煙片在線質量反饋控制系統，能自動根據檢測煙片數據實時在線反饋調整控制打輥分機設備的參數，實時改善煙片工藝質量。

關鍵詞：數據挖掘 煙片在線振動分選機 煙片質量反饋控制

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：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

對原煙進行工藝加工生產，是現在煙草工業發展的基礎。原煙經過煙草復烤企業精密工藝流程生產成成品煙葉，供卷煙生產企業再次工藝處理生產成成品卷煙。煙葉質量的好壞會直接影響到后續卷煙生產的工藝質量，所以煙葉整個生產工藝流程是一個復雜而又精密的過程。

在煙葉整個生產工藝流程中，對原煙進行打輥風機處理是核心工藝流程，目前復烤企業對打輥風機設備參數調整是現場技術員根據個人經驗來調整打輥風機設備參數，并且每個技術員調整的參數都不一樣，同時帶有調整參數的滯后性，這就為工藝部門評價煙葉質量生產工藝參數標準帶來一定難度。該文針對以上情況，基于煙片在線振動分選機系統，提出了基于數據挖掘算法的煙片在線質量反饋控制系統。

1 煙片在線質量反饋控制系統簡介

1.1 煙片在線振動分選機系統

煙片在線振動分選機系統是用于在線實時檢測煙片中各類等級煙葉種類含量的設備，其檢測分析得出的煙葉大中片率和碎沫片率數據直接反映現場生產煙葉的質量，以便煙葉生產企業工藝質檢部門來評價煙葉質量，從而來反饋調整現場打輥分機設備的運行參數。

該系統主要包含自動取料系統、攤薄喂料系統、篩分系統、清掃系統、稱重系統、數據分析處理系統、電控系統等功能系統構成。如圖1是煙片在線振動分選系統實物圖。

1.2 煙片在線質量反饋控制系統

煙片在線質量反饋控制系統是基于煙片在線振動分選系統，通過大量數據分析處理，對比煙葉大中片率的目標值和實時檢測值，基于現場打輥分機設備當前運行參數，實時調整運行參數來反饋控制現場運行設備，從而來提升煙葉生產質量。圖2是現場煙葉打輥風機設備。

通過反饋調整控制現場煙葉打輥風機設備，來實時改善煙葉的生產質量，從而滿足現代煙葉生產的自動化要求。

1.3 數據挖掘算法

隨著網絡化信息化的發展，各種數據大量產生，為了能讓數據更好的服務人類，隨之出現了各種對數據處理的算法和工具。其中數據挖掘算法就是對數據處理的一種，該算法通過對大量數據中分析，可以根據輸入目標值來預測未來的結果，或者嘗試發現之前類似的數據中未被識別的關系。

2 煙片在線質量反饋控制系統的原理與應用

2.1 煙片在線質量反饋控制系統的原理

該系統以數據庫為基礎工具，以煙葉大中片率和現場煙葉打輥風機運行參數為原型，采用大量的數據庫歷史數據，通過關聯規則的Apriori數據挖掘算法找出與大中片率的大小變化有較強關聯的參數和規則。從而根據目標值和實際值來反饋調整現場運行設備參數，提升煙葉生產質量。

（1）數據采集：基于煙片在線振動分選機系統，大量采集現場煙葉的大中片率數據和現場設備運行參數，并將大量數據插入數據庫，以便后續數據分析處理。

（2）數據預處理：煙片在線振動分選機系統形成的原始數據中會存在很多冗余信息和缺陷數據，主要有空缺值、噪聲數據、錯誤數據，因此需要在數據挖掘算法之前進行數據預處理。

（3）數據離散化處理：由于要找出對煙片大中片率的主要影響因素和各種參數之間相互作用對煙片大中片率的影響，找到其潛在的規律，因此通過編程將最近一次數據記錄和上一次數據記錄之間的參數依次進行對比，數值升高的設為H，降低的設為L，不變的設為S，從而來數據離散化處理。

（4）使用Apriori算法對數據進行挖掘：通過數據挖掘算法找到大中片率和現場設備運行參數之間的關系規則，從而來修正現場設備運行參數，實時反饋調整控制現場設備。

通過數據挖掘算法分析可見最強規則是：打輥和風機實時運行頻率=L，煙片大中片率=H；打輥和風機實時運行頻率=H，煙片大中片率=L；通過分析結果得出相應規則后，可以根據目標值來修正現場設備運行參數，實時調整煙葉生產質量。圖3是煙片大中片率與現場設備運行參數之間的關系圖。

通過數據挖掘算法找到相應的關系圖，然后實時修正現場打輥風機設備運行參數，反饋調整控制現場設備，實時改善煙葉生產質量。

2.2 煙片在線質量反饋控制系統的實際應用

基于煙片在線振動分選機系統產生大量數據，并將數據插入數據庫，然后通過數據挖掘算法，分析得出煙片大中片率與現場設備運行參數之間的關系，從而來實時修正反饋控制現場打輥風機設備，實時調整煙片生產質量。將該系統應用于現場生產線，效果優良，大大提升了煙片質量，同時相比人工調整具有實時性、穩定性、可靠性等優勢。

3 結語

隨著現代工業的發展，煙葉生產企業自動化程度也隨之得到很大提升，該文研究的基于數據挖掘算法的煙片在線質量反饋控制系統就是現代工業發展的產物。

煙片在線振動分選機系統產生大量數據，數據挖掘算法處理分析煙片大中片率和現場煙葉打輥風機設備運行參數之間的關系，然后實時修正調整反饋控制現場設備，實時改善煙葉生產質量。并將該系統應用實際，效果明顯，提升了煙葉生產工藝質量，該系統具有實時性、穩定性、可靠性等優勢，滿足了現代煙草發展的需求。

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