煙草行業(yè)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)研究

武寶生

摘要：本文首先介紹了煙草產(chǎn)業(yè)制造控制過程，并從原理上介紹了煙草行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的控制應(yīng)用和管理。

關(guān)鍵詞：煙草行業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)

一、煙草種植，田間管理

實(shí)現(xiàn)對煙草種植環(huán)節(jié)全天侯、全過程、全要素的過程控制和管理。

土地資源的監(jiān)測：通過國家衛(wèi)星或無人機(jī)對種植遙測種植面積，在代表性地塊采用采用土壤墑情傳感器，采集土壤濕度等。

生長環(huán)境的監(jiān)測：用生長環(huán)境傳感器，采集溫度，濕度，光照度，雨量，空氣質(zhì)量。

種植過程的管理：采用訂制智能終端，實(shí)現(xiàn)煙葉標(biāo)準(zhǔn)種植技術(shù)規(guī)范的管理和指導(dǎo)，記錄煙草種植過程的追溯數(shù)據(jù)。

建立煙田、煙農(nóng)，煙草種植技術(shù)輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)及人員基本情況信息庫并以精準(zhǔn)GIS 3D模型展現(xiàn)。將煙田采集的煙葉生長過程參數(shù)和煙草種植過程記錄和參數(shù)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)中心。建立種植管理知識(shí)庫/專家系統(tǒng)并動(dòng)態(tài)完善。

二、初烤/過程控制

烤煙過程的監(jiān)測：采用分布式溫濕度傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，采集烤房位置和操作人員等。

設(shè)置在烤房裝煙室的分布式溫濕度傳感器將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇痉咳旱男⌒突居苫炯袀鬏斀o操作員手持無線控制終端，并通過2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理中心。操作員的無線控制終端可以及時(shí)監(jiān)測和控制烤房加熱室、裝煙室和送風(fēng)通風(fēng)排濕設(shè)備，保障烤房按照規(guī)范溫濕度變化曲線完成標(biāo)準(zhǔn)過程。

數(shù)據(jù)管理中心記錄初烤過程的追溯數(shù)據(jù)。除了記錄和存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，同時(shí)按事先設(shè)置的流程和權(quán)限將有關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)傳輸給相關(guān)控制，管理和操作人員，指導(dǎo)并記錄其實(shí)施執(zhí)行的過程和結(jié)果。烤煙過程控制數(shù)據(jù)完整記錄，不斷充實(shí)烤房過程控制的知識(shí)庫和專家系統(tǒng)，為逐步升級(jí)為全自動(dòng)的智能烤房奠定基礎(chǔ)。

三、初烤煙葉貨場堆垛存儲(chǔ)，過程控制

初烤煙葉堆垛存儲(chǔ)過程的監(jiān)測：使用分布式濕濕度傳感器、集總式溫濕度傳感器、儲(chǔ)環(huán)境傳感器采集溫濕度數(shù)據(jù)，采集煙垛霉變信息，采集煙垛位置等。

放置在煙垛各個(gè)觀測點(diǎn)的分布式溫濕度傳感器將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)置在烤場煙垛倉儲(chǔ)適當(dāng)區(qū)域的小型基站，由該基站集中傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理中心。管理員通過電腦、移動(dòng)工作終端即可監(jiān)測煙實(shí)時(shí)垛內(nèi)溫濕度變化情況，及時(shí)查找重點(diǎn)關(guān)注煙垛，預(yù)測煙垛內(nèi)狀況變化趨勢，保障按照規(guī)范控制煙垛內(nèi)的溫濕度狀況，按需翻垛，降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，最大限度地減少霉變和碳化的損失。

數(shù)據(jù)管理中心記錄堆垛過程的追溯數(shù)據(jù)。除了記錄和存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，同時(shí)按事先設(shè)置的流程和權(quán)限將有關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)傳輸給相關(guān)控制，管理和業(yè)務(wù)人員，指導(dǎo)并記錄其實(shí)施執(zhí)行的過程和結(jié)果。煙垛儲(chǔ)存過程管理數(shù)據(jù)的完整記錄不僅是以后產(chǎn)出成品的追溯依據(jù)，還可不斷充實(shí)煙垛儲(chǔ)存過程控制的知識(shí)庫和專家系統(tǒng)。

四、復(fù)烤，過程控制

1.功能介紹

（1）實(shí)現(xiàn)煙葉原料及復(fù)烤加工產(chǎn)出成品基礎(chǔ)信息的采集、匯總和分析，編制煙葉挑選、復(fù)烤加工、成品發(fā)運(yùn)等生產(chǎn)調(diào)度指令。

（2）在打葉復(fù)烤加工環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)煙葉信息的補(bǔ)充和完善，為實(shí)現(xiàn)煙葉信息在卷煙市場 卷煙企業(yè) 復(fù)烤企業(yè) 產(chǎn)區(qū)公司整條煙葉流通環(huán)節(jié)上的可追溯性奠定基礎(chǔ)。

（31通過對原煙基礎(chǔ)信息的分析及復(fù)烤廠數(shù)字化配方庫的使用實(shí)現(xiàn)原煙的分類存儲(chǔ)，為卷煙企業(yè)模塊化配方提供信息支撐。

2.構(gòu)建流程：

（1）省局（公司）牽頭建立原煙信息芯片管理系統(tǒng)，每片芯片對應(yīng)一件原煙并根據(jù)原煙的基礎(chǔ)信息建立以每件為單位的煙葉檔案。芯片中的信息包括煙葉品種、煙葉產(chǎn)地，煙葉等級(jí)、生產(chǎn)年份、成包時(shí)間、化學(xué)成分、含水率、重量等。

（2）該芯片上一產(chǎn)業(yè)鏈傳遞的每件煙葉的產(chǎn)地、等級(jí)、生產(chǎn)年份、成包時(shí)間等相關(guān)信息并建立煙葉身份檔案數(shù)據(jù)庫。

（3）煙葉到達(dá)復(fù)烤廠后，復(fù)烤廠對每件煙葉的芯片進(jìn)行掃描并讀取芯片中已有的信息，同時(shí)通過微波水分儀、近紅外化學(xué)成分檢測儀、電子秤等設(shè)備即時(shí)采集每件煙葉的含水率和化學(xué)成分指標(biāo)、重量的信息并實(shí)時(shí)錄入至芯片中，形成完整的單件煙葉等級(jí)、生產(chǎn)年份、成包時(shí)間、化學(xué)成分、含水率、重量共六個(gè)原煙信息檔案。信息匯總后形成原煙檔案數(shù)據(jù)庫。

（4）復(fù)烤企業(yè)根據(jù)煙葉信息檔案，按照卷煙企業(yè)要求進(jìn)行分類存放匯總存放以便于卷煙企業(yè)制定配方加工模塊。

（5）需加工的煙葉進(jìn)入復(fù)烤車間后，車間工作人員通過掃描設(shè)備逐件讀取原煙檔案信息并以每個(gè)生產(chǎn)班次為單位形成批次投料單元信息。

（6）復(fù)烤廠根據(jù)上述班次投料產(chǎn)出的成品與批次單元投料信息進(jìn)行對應(yīng)分析，建立復(fù)烤成品批次單元信息并提供給卷煙企業(yè)，基本實(shí)現(xiàn)煙葉信息的可追溯性。

（7）需挑選煙葉以每個(gè)挑選班次為一個(gè)批次單位記錄變更該批煙葉的檔案信息變化情況。即將進(jìn)入挑選場地進(jìn)行挑選作業(yè)的單批次原煙信息全部歸零，挑選產(chǎn)出后的煙葉重新逐件錄入基礎(chǔ)信息并建立選后煙葉檔案。該批次挑選后煙葉檔案中的產(chǎn)地和生產(chǎn)年份信息按照對應(yīng)投選批次的產(chǎn)地和生產(chǎn)年份所占比例情況對應(yīng)錄入，煙葉等級(jí)、成包時(shí)間、化學(xué)成分、重量等四項(xiàng)指標(biāo)根據(jù)實(shí)際情況及再次的檢測結(jié)果錄入并形成挑選后煙葉檔案。該工作模式可基本實(shí)現(xiàn)原煙進(jìn)行挑選作業(yè)后的批次可追溯性。

（8）卷煙企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況建立卷煙原料可追溯單元信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)單批次卷煙原料從卷煙市場端可追溯至進(jìn)廠煙葉原料并進(jìn)一步追溯至煙葉產(chǎn)區(qū)。

（9）報(bào)表生成：

該模塊匯總生成某復(fù)烤廠原煙入庫交接數(shù)量日報(bào)表，原煙庫存日報(bào)表、煙葉挑選日報(bào)表、選后煙庫存日報(bào)表、復(fù)烤加工產(chǎn)量日報(bào)表、成品庫存日報(bào)表、成品發(fā)運(yùn)日報(bào)表。

五、復(fù)烤煙葉成品倉儲(chǔ)醇化，過程控制

復(fù)烤煙葉成品倉儲(chǔ)醇化過程的監(jiān)測：采用分布式溫濕度傳感器、磷化氫氣體濃度探測傳感器、集總式溫濕度傳感器、倉儲(chǔ)環(huán)境傳感器，采集溫度，濕度，磷化氫濃度、光照度，雨量，空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。

放置在復(fù)烤煙葉成品倉庫以及成品煙堆內(nèi)各個(gè)觀測點(diǎn)的分布式或集總式溫濕度傳感器將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)置在倉儲(chǔ)適當(dāng)區(qū)域的小型基站，由該基站集中傳輸給數(shù)據(jù)管理中心。管理員的無線控制終端可以及時(shí)監(jiān)測和控制倉內(nèi)的溫濕度變化情況，使之趨向最佳醇化狀態(tài)。監(jiān)測蟲情發(fā)展情況，確定殺蟲劑濃度，通過監(jiān)測磷化氫濃度及時(shí)評估殺蟲效果。

數(shù)據(jù)管理中心記錄醇化過程的追溯數(shù)據(jù)。除了記錄和存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，同時(shí)按事先設(shè)置的流程和權(quán)限將有關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)傳輸給相關(guān)控制，管理和業(yè)務(wù)人員，指導(dǎo)并記錄其實(shí)施執(zhí)行的過程和結(jié)果。復(fù)烤煙葉成品倉儲(chǔ)醇化過程管理數(shù)據(jù)的完整記錄，不僅是以后產(chǎn)出成品的追溯依據(jù)，還可不斷充實(shí)煙葉成品倉儲(chǔ)醇化過程控制的知識(shí)庫和專家系統(tǒng)。

六、卷煙，過程控制

采集制絲線上的生產(chǎn)參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、能源參數(shù)等。

設(shè)備控制層：在復(fù)烤廠建立打葉復(fù)烤智能化生產(chǎn)線，運(yùn)用數(shù)字化控制，信息化手段，實(shí)現(xiàn)集中控制和管理;集中監(jiān)控層：參照國際標(biāo)準(zhǔn)和最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，應(yīng)用模塊化、人機(jī)界面規(guī)范化和高可靠性和實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控和監(jiān)測;生產(chǎn)管理層：作為MES的一部分，參與生產(chǎn)控制，對采集的信息進(jìn)行收集、整理和分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度，管理設(shè)備，為上層提供數(shù)據(jù)。通過三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將數(shù)據(jù)收集整理分析，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心，用戶可以看到每個(gè)批次的產(chǎn)量、質(zhì)量、能耗和運(yùn)行效率。

七、結(jié)束語

總之，通過在煙草六大產(chǎn)業(yè)鏈上建立的這些模塊，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全信息追溯。最終實(shí)現(xiàn)煙葉公司、復(fù)烤公司、工業(yè)客戶在煙葉生產(chǎn)、打葉復(fù)烤質(zhì)量追溯方面建立完整的信息鏈，保證卷煙品牌的品質(zhì)和特性，保障卷煙工業(yè)企業(yè)需求，為卷煙品牌發(fā)展提供原料保障。是互聯(lián)網(wǎng)+在煙草行業(yè)應(yīng)用的典范。

參考文獻(xiàn)

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