SCADA系统在烟叶专业化烘烤中的应用

付鹏鹏 刘文松 朱金峰 李广良

内容摘要：随着科学技术的发展和应用，越来越多的新型技术在农业生产上得到了广泛应用，在探索专业化烟叶烘烤的技术上，逐步实现了“物联网+信息化管理”的模式；新型专业化密集型烤房的应用为实现烟叶烘烤的科学化管理提供了大量的基础设施和信息来源；一种新型的专业的烟叶烘烤图像采集仪和SCADA系统在烟叶烘烤过程的应用实现了烟叶烘烤环节中“能看、能管、能控”的科学管理手段，有效地提高了烟叶的烘烤质量，降低了烟叶烘烤成本，降低了烘烤专员的劳动强度和烘烤质量，并对烟叶烘烤全过程的数据进行了实施统计分析，为烟叶烘烤的科学化生产经营提供了强有力的支持。

关键词：烤烟；图像采集；物联网；SCADA系统。

现状

在国家烟草专卖局的政策指引下，各烟草公司、科研院所和一些企业都认识到密集烤房设备的优势和发展潜力，将大量的科研力量转移到烤房设备的研发和推广中。2004年至今，全国掀起了烤房相关设备的研发热潮，累计共有100多家烟草公司、科研院所和烤房设备厂家参与其中。加热设备和温度、湿度自控设备的设计理念和产品质量得到明显提升，散叶烤房、烟夹、编烟机等配套技术不断完善，烤房群联网智能控制技术初步试验成功，新技术和新工艺的结合有效提升了密集烘烤的整体技术水平，加快了烤房的智能化程度。

烟叶烘烤是烤烟生产中的一个技术性较强、用工较多和劳动强度较大的环节，传统的烟叶烘烤模式具有难以统一指导和集中管理、操作不规范、烘烤工艺到位率低等缺陷，烘烤损失较大，烘烤成本较高，已不适应现代烟叶生产发展的需要。近年来，密集型烤房的建设和发展提高了专业化烘烤的科学技术含量，密集型烤房的广泛推广也为SCADA生产管理系统在烟叶烘烤上的应用提供了温床。SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统，它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路、农业等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。传统烟叶烘烤主要依靠烘烤技术人员的肉眼观察、经验处理等手段，没有科学的数据分析以及技术管理，每个烘烤技术人员的水平高低不一样，造成烟叶的烘烤质量参差不齐，耗时耗工。SCADA系统的引入有效地改善了这一现象，对烘烤技术水平高的技术人员在烘烤一炕烟叶的过程中，配合图像采集设备对烟叶的变色过程以及烤房的温湿度变化过程进行统计分析，并生成温度、湿度控制曲线，应用于其他烤房，有效地提高烟叶的烘烤质量。

SCADA系统+专业化烘烤的系统结构及功能

1.系统结构

密集烤房的自控仪增加通讯模块，采用无线自组网远程监控技术，利用中间件将异构网对接，中间件集合多串口服务器、RS485、TCP/IP网络等多种接口，通过一种接口与末端设备进行通信，对数据进行整理、打包，然后通过另一种接口与服务器端进行通信。服务器端进行数据联网并发布到互联网，在移动手机端开发有专业的APP，可通过手机终端进行温度、湿度数据查询，以及烘烤烟叶的图片显示，实现专业化烘烤过程管理和烘烤技术的远程监控（如图1）

（图1）

2.数据采集

SCADA系统通过485总线采集密集烤房控制仪的所有数据，包括烤房装烟室内干球温度和湿球温度、烘烤号、循环风机、冷风进风门和鼓风机的运行状况，以及各类告警信息。采集的信息通过专用网络传输到服务器，可在手机端及电脑端同时显示（如图2）。

（图2）

3.数据分析

将实时数据进行记录并对数据做出分析，便于指导烟叶生产，大数据的统计与分析能很大程度上提高烟叶的烘烤质量，将传统的只能依靠烘烤技术人员的现状更好地科学数据化。

4.实现功能

SCADA系统实时监管通过实时的数据、图像等信息，围绕专业化烘烤的作业流程（鲜烟判定→分装→温度、湿度监控→烤后烟叶评价→分析数据→筛选优质温控曲线→烘烤应用）实时数据录入和拍照留存，确保对专业化烘烤过程中管理的各环节能够“能看、能管、能控”，有效提高各项技术到位率、工作效率及执行力度，确保各环节作业规范化、痕迹化和可追溯性。

通过PC客户端和手机客户端监控烤房的温度、湿度状况和设备运行情况，烘烤工艺到位率高，提高了烘烤质量，减少了烘烤失误。烘烤技术人员通过应用手机客户端进行温度、湿度监管和设置，巡查更有针对性，降低劳动强度和工作量，可管理更多烤房。由传统的一人看管3～5座烤房提高到可同时监管15～30座烤房，大大提高了工作效率。

结论

烟叶烘烤引入SCADA系统，提高了烟叶烘烤过程中温度、湿度的测量和控制精度，有利于温度、湿度的精准控制，并降低烘烤能耗成本；烘烤专员巡查更有针对性，大大降低劳动强度和减少工作量，工作效率得到提高。通过SCADA系统实时监控，确保烘烤工艺控制精确，减少烘烤失误。改善了烟叶的外观质量，利用实时的数据、图像等信息，确保对专业化烘烤过程中管理的各环节“能看、能管、能控”，有效提高各项技术到位率、工作效率及执行力度，确保各环节作业规范化、痕迹化和可追溯。通过对烟叶烘烤全过程的数据进行实时统计分析，便于及时了解结果，便于指导烟叶生产经营。

讨论

目前在烟叶烘烤工场中，温度、湿度控制应用较多的是集中控制，即利用中央控制系统来采集、显示和调节烟叶烘烤过程中的温度、湿度等工艺因素，这种方式对实施烟叶烘烤工艺是十分有利的。配合SCADA系统的统计分析作用，将实时对烟叶烤后情况进行统计分析，并反馈应用到下一轮烟叶烘烤中，大大提高了烟叶的烘烤质量。因此，烟叶烘烤SCADA系统在烟叶烘烤过程中是提高烟叶烘烤质量、规范烟叶烘烤工作的有效手段。

部分参考文献

[1]蒋笃忠，肖春生，陈洪浪等，《“互联网+”在烟叶专业化烘烤中的应用》《中国农学通报》。

[2]杨大全，《烟叶烘烤技术现状与发展趋势》《现代农村科技》。

[3]何亚浩，贺帆，杨荣生等，《烤烟专业化烘烤的发展趋势》《江西农业学报》。

[4]方腾，黄合跃，邹启波等，《烤烟种烤分离专业化服务一体化模式探索》《安徽农业科学》。

（作者单位：河南烟草公司漯河市公司 河南星河同频高科技发展有限公司 河南高技术创业服务中心）