SCADA系統(tǒng)在煙葉專(zhuān)業(yè)化烘烤中的應(yīng)用

付鵬鵬　劉文松　朱金峰　李廣良

SCADA系統(tǒng)在煙葉專(zhuān)業(yè)化烘烤中的應(yīng)用

付鵬鵬劉文松朱金峰李廣良

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，越來(lái)越多的新型技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛應(yīng)用，在探索專(zhuān)業(yè)化煙葉烘烤的技術(shù)上，逐步實(shí)現(xiàn)了“物聯(lián)網(wǎng)+信息化管理”的模式；新型專(zhuān)業(yè)化密集型烤房的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤的科學(xué)化管理提供了大量的基礎(chǔ)設(shè)施和信息來(lái)源；一種新型的專(zhuān)業(yè)的煙葉烘烤圖像采集儀和SCADA系統(tǒng)在煙葉烘烤過(guò)程的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了煙葉烘烤環(huán)節(jié)中“能看、能管、能控”的科學(xué)管理手段，有效地提高了煙葉的烘烤質(zhì)量，降低了煙葉烘烤成本，降低了烘烤專(zhuān)員的勞動(dòng)強(qiáng)度和烘烤質(zhì)量，并對(duì)煙葉烘烤全過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)施統(tǒng)計(jì)分析，為煙葉烘烤的科學(xué)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供了強(qiáng)有力的支持。

烤煙；圖像采集；物聯(lián)網(wǎng)；SCADA系統(tǒng)。

現(xiàn)狀

在國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局的政策指引下，各煙草公司、科研院所和一些企業(yè)都認(rèn)識(shí)到密集烤房設(shè)備的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Γ瑢⒋罅康目蒲辛α哭D(zhuǎn)移到烤房設(shè)備的研發(fā)和推廣中。2004年至今，全國(guó)掀起了烤房相關(guān)設(shè)備的研發(fā)熱潮，累計(jì)共有100多家煙草公司、科研院所和烤房設(shè)備廠(chǎng)家參與其中。加熱設(shè)備和溫度、濕度自控設(shè)備的設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯提升，散葉烤房、煙夾、編煙機(jī)等配套技術(shù)不斷完善，烤房群聯(lián)網(wǎng)智能控制技術(shù)初步試驗(yàn)成功，新技術(shù)和新工藝的結(jié)合有效提升了密集烘烤的整體技術(shù)水平，加快了烤房的智能化程度。

煙葉烘烤是烤煙生產(chǎn)中的一個(gè)技術(shù)性較強(qiáng)、用工較多和勞動(dòng)強(qiáng)度較大的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的煙葉烘烤模式具有難以統(tǒng)一指導(dǎo)和集中管理、操作不規(guī)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(yīng)現(xiàn)代煙葉生產(chǎn)發(fā)展的需要。近年來(lái)，密集型烤房的建設(shè)和發(fā)展提高了專(zhuān)業(yè)化烘烤的科學(xué)技術(shù)含量，密集型烤房的廣泛推廣也為SCADA生產(chǎn)管理系統(tǒng)在煙葉烘烤上的應(yīng)用提供了溫床。SCADA系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，它應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)狻㈣F路、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)煙葉烘烤主要依靠烘烤技術(shù)人員的肉眼觀察、經(jīng)驗(yàn)處理等手段，沒(méi)有科學(xué)的數(shù)據(jù)分析以及技術(shù)管理，每個(gè)烘烤技術(shù)人員的水平高低不一樣，造成煙葉的烘烤質(zhì)量參差不齊，耗時(shí)耗工。SCADA系統(tǒng)的引入有效地改善了這一現(xiàn)象，對(duì)烘烤技術(shù)水平高的技術(shù)人員在烘烤一炕煙葉的過(guò)程中，配合圖像采集設(shè)備對(duì)煙葉的變色過(guò)程以及烤房的溫濕度變化過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并生成溫度、濕度控制曲線(xiàn)，應(yīng)用于其他烤房，有效地提高煙葉的烘烤質(zhì)量。

SCADA系統(tǒng)+專(zhuān)業(yè)化烘烤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

密集烤房的自控儀增加通訊模塊，采用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，利用中間件將異構(gòu)網(wǎng)對(duì)接，中間件集合多串口服務(wù)器、RS485、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等多種接口，通過(guò)一種接口與末端設(shè)備進(jìn)行通信，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、打包，然后通過(guò)另一種接口與服務(wù)器端進(jìn)行通信。服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)并發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，在移動(dòng)手機(jī)端開(kāi)發(fā)有專(zhuān)業(yè)的APP，可通過(guò)手機(jī)終端進(jìn)行溫度、濕度數(shù)據(jù)查詢(xún)，以及烘烤煙葉的圖片顯示，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化烘烤過(guò)程管理和烘烤技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控（如圖1）

（圖1）

2.數(shù)據(jù)采集

SCADA系統(tǒng)通過(guò)485總線(xiàn)采集密集烤房控制儀的所有數(shù)據(jù)，包括烤房裝煙室內(nèi)干球溫度和濕球溫度、烘烤號(hào)、循環(huán)風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)門(mén)和鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，以及各類(lèi)告警信息。采集的信息通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器，可在手機(jī)端及電腦端同時(shí)顯示（如圖2）。

（圖2）

3.數(shù)據(jù)分析

將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并對(duì)數(shù)據(jù)做出分析，便于指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)，大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析能很大程度上提高煙葉的烘烤質(zhì)量，將傳統(tǒng)的只能依靠烘烤技術(shù)人員的現(xiàn)狀更好地科學(xué)數(shù)據(jù)化。

4.實(shí)現(xiàn)功能

SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)管通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、圖像等信息，圍繞專(zhuān)業(yè)化烘烤的作業(yè)流程（鮮煙判定→分裝→溫度、濕度監(jiān)控→烤后煙葉評(píng)價(jià)→分析數(shù)據(jù)→篩選優(yōu)質(zhì)溫控曲線(xiàn)→烘烤應(yīng)用）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入和拍照留存，確保對(duì)專(zhuān)業(yè)化烘烤過(guò)程中管理的各環(huán)節(jié)能夠“能看、能管、能控”，有效提高各項(xiàng)技術(shù)到位率、工作效率及執(zhí)行力度，確保各環(huán)節(jié)作業(yè)規(guī)范化、痕跡化和可追溯性。

通過(guò)PC客戶(hù)端和手機(jī)客戶(hù)端監(jiān)控烤房的溫度、濕度狀況和設(shè)備運(yùn)行情況，烘烤工藝到位率高，提高了烘烤質(zhì)量，減少了烘烤失誤。烘烤技術(shù)人員通過(guò)應(yīng)用手機(jī)客戶(hù)端進(jìn)行溫度、濕度監(jiān)管和設(shè)置，巡查更有針對(duì)性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量，可管理更多烤房。由傳統(tǒng)的一人看管3～5座烤房提高到可同時(shí)監(jiān)管15～30座烤房，大大提高了工作效率。

結(jié)論

煙葉烘烤引入SCADA系統(tǒng)，提高了煙葉烘烤過(guò)程中溫度、濕度的測(cè)量和控制精度，有利于溫度、濕度的精準(zhǔn)控制，并降低烘烤能耗成本；烘烤專(zhuān)員巡查更有針對(duì)性，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和減少工作量，工作效率得到提高。通過(guò)SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)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(zhì)量，利用實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)、圖像等信息，確保對(duì)專(zhuān)業(yè)化烘烤過(guò)程中管理的各環(huán)節(jié)“能看、能管、能控”，有效提高各項(xiàng)技術(shù)到位率、工作效率及執(zhí)行力度，確保各環(huán)節(jié)作業(yè)規(guī)范化、痕跡化和可追溯。通過(guò)對(duì)煙葉烘烤全過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，便于及時(shí)了解結(jié)果，便于指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。

討論

目前在煙葉烘烤工場(chǎng)中，溫度、濕度控制應(yīng)用較多的是集中控制，即利用中央控制系統(tǒng)來(lái)采集、顯示和調(diào)節(jié)煙葉烘烤過(guò)程中的溫度、濕度等工藝因素，這種方式對(duì)實(shí)施煙葉烘烤工藝是十分有利的。配合SCADA系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析作用，將實(shí)時(shí)對(duì)煙葉烤后情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并反饋應(yīng)用到下一輪煙葉烘烤中，大大提高了煙葉的烘烤質(zhì)量。因此，煙葉烘烤SCADA系統(tǒng)在煙葉烘烤過(guò)程中是提高煙葉烘烤質(zhì)量、規(guī)范煙葉烘烤工作的有效手段。

部分參考文獻(xiàn)

[1]蔣篤忠，肖春生，陳洪浪等，《“互聯(lián)網(wǎng)+”在煙葉專(zhuān)業(yè)化烘烤中的應(yīng)用》《中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)》。

[2]楊大全，《煙葉烘烤技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)》《現(xiàn)代農(nóng)村科技》。

[3]何亞浩，賀帆，楊榮生等，《烤煙專(zhuān)業(yè)化烘烤的發(fā)展趨勢(shì)》《江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》。

[4]方騰，黃合躍，鄒啟波等，《烤煙種烤分離專(zhuān)業(yè)化服務(wù)一體化模式探索》《安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)》。

（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(fā)展有限公司河南高技術(shù)創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心）