探究煙葉烘烤溫濕度智能控制儀

王恒東

摘 要：該文以探究煙葉烘烤溫濕度智能控制儀為重點進行闡述，主要圍繞煙葉烘烤工藝應用現狀。溫濕度智能控制儀的硬件構成，煙葉溫濕度控制規律，必要的模糊控制器設計以及相關的軟件設計與智能儀使用成果分析等多個觀點進行深入探討，目的在于根據煙葉烘烤溫濕度智能控制儀的使用提高煙葉的生產量與煙葉的質量，也為后續相關性研究提供一定的數據參考。

關鍵詞：煙葉烘烤溫濕度；智能控制儀；模糊控制器；控制器設計

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A

0 引言

基于煙葉生產技術的不斷進步與發展，煙葉烘烤過程變成了煙葉烘烤質量的決定性因素，傳統的人工監控烘烤房溫濕度的方式已經不能更好地發揮作用，并且傳統方式勞動量大、操作流程比較復雜，無法準確的將烤房中的溫濕度控制在規定范圍內，也無法對烤程進行準確計算，降低了煙葉工業的利用率。為了高效提升烘烤的質量，降低煙農的勞動強度，相關技術人員設計了烤房溫濕度智能控制裝置。

1 煙葉烘烤工藝應用現狀

煙葉烘烤工藝是國際市場上應用的先進型烤煙技術，此項技術是在近幾年出現在我國的，并且歷經了不斷試驗、改進優化，如今已經成了我國煙葉烘烤工作中廣泛使用的一項技術。

合理運用烘烤溫濕度智能儀能夠提升我國煙葉的生產量，穩固我國煙葉在國際市場上的競爭地位，同時提升了煙葉的質量，延伸了低焦油卷煙、混合型卷煙的發展。在傳統烘烤溫濕度技術應用的過程中，由于很長時間的烘烤過程主要是通過人工監制與管理，造成整個煙葉生產與控制工作難度加大，并且烤房的溫度控制精準度不高，降低成煙成功率。為了有效彌補傳統烘烤溫濕度技術帶來的不足，滿足煙葉烘烤工藝的實際性需求，使用具有一定模糊控制的溫濕度智能儀，能保證烤房中的溫濕度能夠進行良性生產控制生化的規律變化，進一步地提升烤房內溫濕度的準確性以及烤煙質量。關于煙葉的溫濕度控制方式，主要是利用傳感器監測整個烤房溫濕度的變化情況，同時利用煙葉烤制過程中的最優化溫濕度控制曲線進行，此外結合模糊控制技術手段對實施機構進行合理控制，能夠強調烤房中溫濕度的變化形式符合良性生化控制曲線的變化，進一步提升控制的精確性與烤煙的效果。

2 溫濕度智能控制儀的詳細性介紹

2.1 系統硬件組成

這個智能系統采用的是具有良好低消耗、低電壓等性能的單性片機，并將其作為主控CPU，外圍電路還包括干溫度以及濕溫度傳感器，同時還包括排氣扇、步進電機、鼓風機、循環性風機、數碼顯示器、鍵盤和聲光報警裝置等。并且此片內還含有一個8 GB容量的可編程性以及可撤除性的僅具備只讀功能的存儲器以及256 M的主機存儲盤，但是這個主機存儲盤具備30多個可編程口，以及10多個定時裝置與對應的計數器裝置，還有8個中斷源，能保持在25 Hz音頻下進行實時靜態操作，同時完成復雜的編程工作，并且還能將帶有芯片的工業級工作溫度控制在50 ℃左右。

如果利用上干濕球溫度數據，還應該使用具備采集功能的智能型數字化溫度傳感器，此傳感器使用One-Wire總線技術，并且具備簡易與實惠的特性。在多個傳感器中都有適合自身特性的對應序號出現在計算機高端設備的內部儲存器中，從而實現總線粗建多節點傳感網絡計劃。此智能化系統主要是由步進式電機控制，使用這種控制方式的目的是簡易化系統的組成結構，減少系統的運轉成本，此智能化系統還使用了其他不同類型的脈沖分配器，這樣更好地輔助了主機存儲系統發揮作用，同時還進一步提升了編程的系統性以及系統的可靠性，另外也提高了系統的適應性。在這個系統中很多高性能信號都出自單片機，包括脈沖步進性脈沖信號、方向性脈沖信號以及復位性信號。通過邏輯編程進步性脈沖分配器的作用將脈沖信號伸展性地發送到光電隔離系統上，并且更高效率地將脈沖信號發送到功能更全的驅動管理實現電機運轉。

2.2 溫濕度控制規律

煙葉烘烤過程中的溫濕度延時與非線性情況比較明顯，同時溫濕度的變化情況不僅受到外在作用的影響，其互相之間的影響也是非常明顯的，因此在進行加熱升溫時，會由于煙葉水分的蒸發，增加濕度，但是在排濕過程中，由于室外空氣的滲入，導致濕度也發生了變化。出現這種耦合現象，常規的控制方式無法起到正確的作用，所以為了保證溫度與濕度都能按照一定的規律進行，利用模糊控制方式進行設計是非常合理的。

2.3 必要的模糊控制器設計

模糊控制技術在我國煙葉烘烤過程中是最常見的，在煙葉烤房溫度控制過程變化不穩定以及具有非線性系統的空間內，使用這種智能化的控制手段產生的效果遠遠高于傳統復雜數字化控制效果。這種智能儀具有實現設定時間段、穩態溫度波動小、反應速度快、抗干擾性強、發揮良好節省電能的優勢。并且這種智能儀中主要應用的技術是我國關于煙葉溫濕度控制的關鍵性手段，能夠將模糊控制的方式將單機片控制方式有效結合起來，進而體現出此項智能技術性價比高的特性。在煙葉烘烤過程中，溫度控制主要表現為2種方式，分別是恒溫控制與均勻升溫控制，同時還存在溫度偏差與濕度偏差，分別包括設定溫度與實測溫度的差異、設定濕度與實測濕度的差異，溫度偏差對時間的變化率形成了變化一個變化量，濕度偏差對時間的變化率形成了一個變化量，綜合輸出量是加熱控制量與排濕控制量。最終輸出量還包括熱風爐鼓風機產生的轉速，排濕控制量最終量化也轉化成風門的開度，也就是電機的步數、排氣扇的轉速以及循環風機的轉速等。

3 相關的軟件設計

系統模糊控制模塊軟件也有其對應的程序，象系統轉化成模糊控制模塊之前，首先應該明確設定工藝曲線中溫濕度的值，通過收集到的溫濕度計算出整個控制智能儀所管理的值，接著進行模糊控制表查詢，得出對應的模糊數據輸出量值，進一步做出解耦計算，得出最終的控制輸出量值以及輸出控制信號，從而完成模糊處理工作。

由于模糊控制表的制定是在離線環境下進行的，并沒有影響到整體模糊控制器運行的效率，一旦形成了具有完整數據信息的模糊控制表，模糊性邏輯推理控制算法就能轉變成簡單的查表法，并且其運算速度是非常迅速的，能夠完全滿足對整個煙葉烘烤過程進行實時監控的要求。

4 智能控制儀使用成果分析

這樣的控制儀器研制成功之后，對一部分煙葉烘烤場地做出了測試，取得十分可觀的效果，在利用傳統控制方法時，烤房中溫濕度波動差異比較明顯，溫度波動最大能夠浮動到上下10℃左右，濕度波動最大能夠浮動到上下25 %rh左右。使用智能化控制儀器之后，將溫度誤差控制在上下浮動3度左右，將濕度誤差控制在上下濕度7 %rh左右，滿足了烘烤工藝的需求，這樣無論是烤制出來的煙葉顏色、水分、彈性等都非常可觀。

5 結語

煙葉烘烤溫濕度智能控制儀作用下溫濕度控制系統，是將溫差、濕差、溫差變化率、濕差變化當作模糊控制器的輸入量來選擇合理的控制策略，較多地減少了煙農的勞動負擔，實現了煙葉烘烤的智能化。根據相關的測試實證可知，此種智能化系統高效地提升了溫濕度控制精確性，并且這種智能化設計方案與過程也能合理應用在其他相關溫濕度控制系統中。

參考文獻

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