烟叶智能分级设备工作效能指标研究

孙浩巍，刘宇晨，李昌威，张德康，龙 杰，张 轲，张晓伟，张冀武，王 潞

（1.云南省烟草质量监督检测站，云南 昆明 650106；2.云南省烟草公司保山市公司，云南 保山 678000）

智能烟叶分级设备应用于烤烟分级，代替传统人工分级已经成为烟草农业科技发展可预见的一种趋势。目前，烟叶智能分级主要是集中于烟叶计算机视觉识别、等级分析方法、系统算法方面，对于烟叶智能分级的效能几乎未见相关研究报道。由于全国的智能烟叶分级设备均处于初期研制阶段，主要解决的问题仍局限于烟叶识别的准确率上，但从全面商业化应用于烤烟收购工作的需求上看，即使是烟叶分级准确率达到一定指标，仍没有任何一型设备分级效能可满足烟叶收购站实际工作量负荷需求。

从全国试运行的烟叶智能分级设备测试指标上看，分级效能成了制约设备全面商业化应用推广的主要因素。因此，笔者以此为方向，经过对云南烤烟产区烟叶单叶质量的研究，以及相关烟叶收购站点工作量的跟踪研究，结合各类烟叶收购站点实际需求，研究和提出商业化应用烟叶智能分级设备应满足的工作效率指标，为下一步烟叶智能分级设备的研发提供明确目标和技术攻关方向。

1 材料与方法

1.1 材料

云烟87共300株烟叶及5个烟叶收购站点。

1.2 试验方法

1.2.1 单叶质量实验

在海拔1 650 m烟叶种植区选取半山地土地肥力相同的A、B、C规整地块各0.067 hm2，前作为油菜，土地平整，地力均匀，种植烤烟品种为云烟87，A地块种植900株，B地块种植1 000株，C地块种植1 100株。

执行云南优质烟叶生产标准，种植底肥施商品有机肥1 200 kg/hm2，基肥施用烤烟专用复合肥650 kg/hm2，追肥施硝酸钾225 kg/hm2和烤烟专用复合肥150 kg/hm2。团棵培土前追肥，全部肥料施完，再中耕除草，提深沟高培土。

试验选择各地块整齐一致的烤烟各100株，封顶打杈留叶20片，实验烟株做标记，烟叶分部位采烤完成后回潮到16%～17%水分，剔除级外及不列级烟叶进行称量记录质量及清点片数，并测算平均单叶质量。

平均单叶质量=采样烟叶质量/采样烟叶片数。

1.2.2 逐片分级工作量实验

选取云南省收购计划量5×105kg（一万担）的烟叶收购站点5个，从烟叶收购站开始收购第1天记录日平均分级工作时间及分级工作量，到收购结束记录总收购工作日和烟叶分级总工作量。

2 结果与分析

2.1 烟叶平均单叶质量

不同地块单叶质量见表1。

表1 不同地块单叶质量统计数据对比表Tab.1 The comparison of statistical data of single leaf weight in different

2.2 烟叶收购站工作量

不同烟叶收购站工作量见表2。

表2 不同烟叶收购站工作量统计表Tab.2 The statistical table of workload of different tobacco purchasing stations

2.3 测算烟叶分级智能设备工作效能指标

从全国烟叶智能分级设备现状调研及文献检索上看，替代人工烟叶分级的烟叶智能分级设备遵循的仍然为散烟逐片分级（每次识别和分选一片烟叶）的模式，设备主要功能是对烟叶等级的识别及对识别后不同等级烟叶的逐片分选或分仓投放。按照“逐片分级”的模式运行的设备用于完全替代表2中调查的烟叶收购站点人工分级工作，测算设备最低效能指标请见表3。

3 讨论与结论

烟叶分级智能设备替代人工分级工作，需要满足现行烟叶收购站的工作量负荷才具有大规模商业化推广和应用的前景，本文是在建立烟叶总收购片数和总工作量间关系基础上，按照智能分级设备替代人工分级，且不停机的理想状况下进行的测算。结果表明：①本次试验的云南半山地烤烟烟叶0.067 hm2平均单叶质量在9.16～11.25g，平均单叶质量10.24 g；②云南省内烟叶收购站烤烟收购工作日在40～60 d；③烟叶智能分级设备效能应满足至少30片/s以上，才具有在相同工作时间内替代人工分级工作的可行性。