数据采集与管理系统在打叶复烤质检中的应用

张扬 陈清 黄锋

摘要打叶复烤质量检测是打叶复烤企业一项重要的工作，为保证检测准确、公正、高效，华环公司设计开发了一种数据采集与管理系统。该系统集成了自动采集模块、管理模块和反馈子系统，可实现日常检测结果的自动采集、实时反馈和数据的信息化管理。系统操作方便、运行稳定、扩展性好，可在同行业中进行推广应用。

关键词数据采集；系统；打叶复烤；应用

中图分类号S126文献标识码A文章编号0517-6611（2014）23-08027-02

作者简介张扬（1980-），男，安徽安庆人，工艺管理员，在读硕士，从事打叶复烤质量检测和管理工作。*通讯作者，硕士，从事烟叶原料及打叶复烤工艺研究。

收稿日期20140703打叶复烤质量检测，检测量大，任务重，传统的数据处理采用手工记录、计算，人为因素易干扰且易出错，制约了质量检测和质量控制的有效实施。随着现代检测仪器自动化的发展和复烤企业信息化水平的提高[1-2]，质量检测的信息化系统在打叶复烤检测中得以运用。华环国际烟草有限公司通过技术合作，在充分调研打叶复烤质量检验设备和方法的基础上[3]，参考国内外数据采集和数据分析管理设计模式[4-5]，研究开发了一套数据采集与管理系统（以下称系统），经过系统采集模块的调试和反馈子系统、数据分析管理模块的设计，整个系统已得到逐渐完善并应用于日常的检测中，取得了良好效果。

1系统总体架构设计

打叶复烤质量检验的任务是按检测方法和技术标准要求使用检测仪器对产品形成的全过程产品质量进行检测和符合性验证，以确认其是否符合规定的质量要求，并将检验的结果反馈到相关部门，检测部门进行必要的数据管理和统计分析，并出具相关的检测报告。为实现打叶复烤质量各项检测数据的采集和数据管理功能，系统分采集和反馈两个子系统进行设计，检测系统共有系统管理、数据采集和数据管理3大功能模块，采用3层C/S架构，反馈系统采用3层B/S架构。其架构及功能模块如所示。

系统功能模块及总体架构其中数据采集是系统的关键功能模块，是数据反馈和管理的基础。根据检测仪器的功能和数据采集方法的不同，采集分成3类：①第1类是通过分析检测仪器自带的数据库文件内容格式，主动读取和转换检测结果，保存到检测表单中。这类检测仪器有全自动水分仪、近红外分析仪，这种采集方法适用于水分检测项和化学检测项。②第2类是通过分析仪器接口特性和数据传输的通讯协议，建立分析仪器与计算机的通讯连接，直接调用和读取检测数据[4]。这类仪器主要是各型号带有RS-232串行接口的电子天平等称重类仪器，这种采集方法适用于叶片结构及梗含量检测数据、长梗率检测数据等使用电子秤的检测项。③第3类是通过安装有检测系统客户端的个人数字助手（PDA）进行现场巡检，经无线传输将数据实时发送到服务器完成数据采集。这种采集方法适用于无通讯接口和软件，在车间现场检测用的温度测量仪表检测的检测项。系统整体物理配置如所示。

系统物理配置示意2系统功能的实现

2.1 参数设置和管理系统的数据采集和管理、反馈离不开基础信息的设置，根据人员、检测设备、样品、检测方法和生产的实际需求，系统管理人员可对如所示内容进行初始化自定义设置，以满足数据采集信息和数据分析管理的需要。

系统参数设置与管理2.2自动化采集系统已完成对含水率检测、叶片结构及梗含量检测、梗中含叶率检测、长梗率检测、杂物检测、装箱密度偏差率检测、原料检测、化学检测等9个大的检测项23个任务表设计，覆盖了打叶复烤企业所有日常检测项目。其中含水率检测因为检测方法、检测设备和所检测样品来源的不同，系统又在含水率检测分别建立慢速检测和全自动快速检测[6]、近红外检测，以实现数据的采集。系统采集主界面如所示。

采集作业主界面系统运行时，检测人员可在检测室用户端从检测项中选择打开相应的任务表单，填写上述检测样品信息并激活当前檢测采集任务单元，按照检测方法正常流程完成检测任务，如检测人员在检测烟叶叶片结构及梗含量项目时，激活系统任务表中相应的记录单元格，将样品放上联接系统的电子秤，当前检测采集任务单元同时显示读数，待显示值稳定取走样品，系统即可从电子秤中采集数据并保存到检测任务表中，自动跳转到下个样品数据记录单元，准备下个样品检测数据采集，直至完成全部检测，同时完成计算得到最终检测结果。自动采集到任务表的数据，系统根据预设值的质量指标可将不合格项以红色字体突显出来，便于检测人员的质量判定。

2.3数据查询与分析管理①系统根据查询和管理需求，对数据进行分类管理，设计了客户、等级、时间、加工班次、工序、检测方法和检测项目等15个查询条件，可进行单个条件或多个条件的复合查询，满足日常对质量数据的查询需求。系统对查询结果进行简单的描述统计，质量管理者也可根据需要将查询的内容以XLS格式导出，方便进行深入数据挖掘分析工作。②含水率检验特别是成品叶片含水率的检验是打叶复烤检验的重要项目之一，系统专门设计了水分对比查询，质量检测与管理人员可对不同人员、不同方法的检测结果进行一键查询，分析检测质量水平，及时查找检测人员之间是否存在检测误差，分析检测方法参数设置是否合适，以便进行检测质量控制，提高检测人员的业务水平和检测质量水平。③内置统计过程控制（SPC）分析工具，对查询的某个检测项结果进行分析，区分出生产过程中产品质量的偶然波动和异常波动，及时发现并处理生产过程中的真实异常，实现对生产过程的监控，达到保证和提高质量的目的，为指导生产和监督质检工作提供了有力保障。

2.4报表生成系统根据客户需要按起止日期、等级、客户等条件可生成如叶片结构及梗含量、片烟含水率、碎片含水率、烟梗含水率、温度及其他检测项的单项统计报表，还可根据质量管理者的需要，选择所需的统计条件，自动生成质量检测日报表、月报表和生产质量考核等报表，极大地减轻人工统计工作量，减少人为差错。

2.5信息反馈质量检测信息反馈系统是一个基于检测系统，为生产车间和其他相关人员提供实时查看质检结果的子系统，所采集的质量检测数据均能通过质量检测信息反馈系统反馈到各终端，系统通过Web网页定时刷新数据，实时反馈检测结果，同时反馈网页中的数据在反馈服务端后台通过比对质量指标，对反馈界面中的不合格数据红色字体提示，及时指导生产，为客户提供实时生产监督的平台。

3 完善与优化设计

系统的反馈和分析管理是建立在采集数据信息的完整和准确基础上，任何一个数据的差错或缺失都将使得我们的质量管理失去有效性。而打叶复烤检测工作参与人员较多，人员素质水平又参差不齐，样品信息的部分内容还需人工输入，易产生人为失误。系统根据检测方法的要求和应用效果的反馈，设计了自动添加样品编号、采样间隔时间和自动去皮重功能，同时系统还根据预先设置的采样要求和检测结果数值有效性范围，判断数据之间的逻辑关系，识别异常编号、异常采样时间和异常数据，当出现无效数据及时通过对话框提示说明，防止误操作的产生。