SCADA系統在煙葉專業化烘烤中的應用

付鵬鵬 劉文松 朱金峰 李廣良

內容摘要：隨著科學技術的發展和應用，越來越多的新型技術在農業生產上得到了廣泛應用，在探索專業化煙葉烘烤的技術上，逐步實現了“物聯網+信息化管理”的模式；新型專業化密集型烤房的應用為實現煙葉烘烤的科學化管理提供了大量的基礎設施和信息來源；一種新型的專業的煙葉烘烤圖像采集儀和SCADA系統在煙葉烘烤過程的應用實現了煙葉烘烤環節中“能看、能管、能控”的科學管理手段，有效地提高了煙葉的烘烤質量，降低了煙葉烘烤成本，降低了烘烤專員的勞動強度和烘烤質量，并對煙葉烘烤全過程的數據進行了實施統計分析，為煙葉烘烤的科學化生產經營提供了強有力的支持。

關鍵詞：烤煙；圖像采集；物聯網；SCADA系統。

現狀

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都認識到密集烤房設備的優勢和發展潛力，將大量的科研力量轉移到烤房設備的研發和推廣中。2004年至今，全國掀起了烤房相關設備的研發熱潮，累計共有100多家煙草公司、科研院所和烤房設備廠家參與其中。加熱設備和溫度、濕度自控設備的設計理念和產品質量得到明顯提升，散葉烤房、煙夾、編煙機等配套技術不斷完善，烤房群聯網智能控制技術初步試驗成功，新技術和新工藝的結合有效提升了密集烘烤的整體技術水平，加快了烤房的智能化程度。

煙葉烘烤是烤煙生產中的一個技術性較強、用工較多和勞動強度較大的環節，傳統的煙葉烘烤模式具有難以統一指導和集中管理、操作不規范、烘烤工藝到位率低等缺陷，烘烤損失較大，烘烤成本較高，已不適應現代煙葉生產發展的需要。近年來，密集型烤房的建設和發展提高了專業化烘烤的科學技術含量，密集型烤房的廣泛推廣也為SCADA生產管理系統在煙葉烘烤上的應用提供了溫床。SCADA系統，即數據采集與監視控制系統。SCADA系統是以計算機為基礎的DCS與電力自動化監控系統，它應用領域很廣，可以應用于電力、冶金、石油、化工、燃氣、鐵路、農業等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。傳統煙葉烘烤主要依靠烘烤技術人員的肉眼觀察、經驗處理等手段，沒有科學的數據分析以及技術管理，每個烘烤技術人員的水平高低不一樣，造成煙葉的烘烤質量參差不齊，耗時耗工。SCADA系統的引入有效地改善了這一現象，對烘烤技術水平高的技術人員在烘烤一炕煙葉的過程中，配合圖像采集設備對煙葉的變色過程以及烤房的溫濕度變化過程進行統計分析，并生成溫度、濕度控制曲線，應用于其他烤房，有效地提高煙葉的烘烤質量。

SCADA系統+專業化烘烤的系統結構及功能

1.系統結構

密集烤房的自控儀增加通訊模塊，采用無線自組網遠程監控技術，利用中間件將異構網對接，中間件集合多串口服務器、RS485、TCP/IP網絡等多種接口，通過一種接口與末端設備進行通信，對數據進行整理、打包，然后通過另一種接口與服務器端進行通信。服務器端進行數據聯網并發布到互聯網，在移動手機端開發有專業的APP，可通過手機終端進行溫度、濕度數據查詢，以及烘烤煙葉的圖片顯示，實現專業化烘烤過程管理和烘烤技術的遠程監控（如圖1）

（圖1）

2.數據采集

SCADA系統通過485總線采集密集烤房控制儀的所有數據，包括烤房裝煙室內干球溫度和濕球溫度、烘烤號、循環風機、冷風進風門和鼓風機的運行狀況，以及各類告警信息。采集的信息通過專用網絡傳輸到服務器，可在手機端及電腦端同時顯示（如圖2）。

（圖2）

3.數據分析

將實時數據進行記錄并對數據做出分析，便于指導煙葉生產，大數據的統計與分析能很大程度上提高煙葉的烘烤質量，將傳統的只能依靠烘烤技術人員的現狀更好地科學數據化。

4.實現功能

SCADA系統實時監管通過實時的數據、圖像等信息，圍繞專業化烘烤的作業流程（鮮煙判定→分裝→溫度、濕度監控→烤后煙葉評價→分析數據→篩選優質溫控曲線→烘烤應用）實時數據錄入和拍照留存，確保對專業化烘烤過程中管理的各環節能夠“能看、能管、能控”，有效提高各項技術到位率、工作效率及執行力度，確保各環節作業規范化、痕跡化和可追溯性。

通過PC客戶端和手機客戶端監控烤房的溫度、濕度狀況和設備運行情況，烘烤工藝到位率高，提高了烘烤質量，減少了烘烤失誤。烘烤技術人員通過應用手機客戶端進行溫度、濕度監管和設置，巡查更有針對性，降低勞動強度和工作量，可管理更多烤房。由傳統的一人看管3～5座烤房提高到可同時監管15～30座烤房，大大提高了工作效率。

結論

煙葉烘烤引入SCADA系統，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，大大降低勞動強度和減少工作量，工作效率得到提高。通過SCADA系統實時監控，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量，利用實時的數據、圖像等信息，確保對專業化烘烤過程中管理的各環節“能看、能管、能控”，有效提高各項技術到位率、工作效率及執行力度，確保各環節作業規范化、痕跡化和可追溯。通過對煙葉烘烤全過程的數據進行實時統計分析，便于及時了解結果，便于指導煙葉生產經營。

討論

目前在煙葉烘烤工場中，溫度、濕度控制應用較多的是集中控制，即利用中央控制系統來采集、顯示和調節煙葉烘烤過程中的溫度、濕度等工藝因素，這種方式對實施煙葉烘烤工藝是十分有利的。配合SCADA系統的統計分析作用，將實時對煙葉烤后情況進行統計分析，并反饋應用到下一輪煙葉烘烤中，大大提高了煙葉的烘烤質量。因此，煙葉烘烤SCADA系統在煙葉烘烤過程中是提高煙葉烘烤質量、規范煙葉烘烤工作的有效手段。

部分參考文獻

[1]蔣篤忠，肖春生，陳洪浪等，《“互聯網+”在煙葉專業化烘烤中的應用》《中國農學通報》。

[2]楊大全，《煙葉烘烤技術現狀與發展趨勢》《現代農村科技》。

[3]何亞浩，賀帆，楊榮生等，《烤煙專業化烘烤的發展趨勢》《江西農業學報》。

[4]方騰，黃合躍，鄒啟波等，《烤煙種烤分離專業化服務一體化模式探索》《安徽農業科學》。

（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展有限公司 河南高技術創業服務中心）