基于物联网技术的移动终端控制密集烤房烘烤过程的研究

1、基于物联网技术的移动终端控制密集烤房烘烤过程的研究 摘 要 烟草烘烤是烟草制作最重要的环节，其过程是 将田间的鲜烟经过采收 -编烟 -装烟后，在烤房内进行调制的 过程。传统的烟草烘烤几乎完全依靠人工观察和测量来调 控，不但效率低，耗费人力也巨大；目前烟草公司多在密集 型烤房安装中央控制系统，以方便每个烤房的控制表通过信 号传送器将温湿度探头和控制器界面信号传送到中央控制 电脑，中央控制电脑也可以进行烘烤调节。这种技术很大程 度上提升了烟草烘烤的效率，使其自动化和智能化。然而控 制系统和烤房一般都有一定距离，员工在操作电脑和查看控 制表之间仍浪费一些时间。本文所提出的移动控制终端调控 中央控制系

2、统能有效利用终端控制技术能够有效地拉动空 间距离，提高生产效率，有一定的推广价值。 【关键词】烟叶烘烤 终端控制技术 移动控制终端 1.1 烟草烘烤流程综述 自烟草行业产生，烟草的烘烤就是其不可或缺的环节。 烟草烘烤能充分显露和发挥烟叶质量潜力， 达到一黄、 二香 如果烘烤不当，损失将无法估量。随着通信、计算机技术的 日新月异，自动化在工业领域的深入开展，烟草工业也逐步 找到其提升效率和生产方式，并推出密集型烤房群和温湿度 自动控制仪器。这虽然在很大程度上提升了烤烟的效率，保 证了烤烟的质量，但并不是不具备进一步提升的空间。这里 对烟草的烘烤流程进行充分论述，以方便研究其更有效的操 作方法。

3、1.2 现代烟草烘烤流程 现代烟草烘烤技术一般都具备密集型烤房群，由装烟 室、通风排湿系统设备、热风室、温湿度控制系统设备、供 热系统设备、热风循环系统设备几个部分组成。其主要特点 是装烟密度很大（是传统烤房装烟密度的四倍） ，采用风机 进行强制通风，热风循环，可以对温湿度自动调节。 现代烟草烘烤技术促使烟草制造进入了规模化、集约化 的时代，科技成为其主打的优势，密集式烤房相比原先多数 人工手动控制的温度、湿度和通风措施都全部改用自动仪器 完成，这节约了大量的人力，也提高了效率和产品质量。 2 移动终端自动化控制系统 安装自动控制系统的现代化烘烤方式已经完成了自动 化，在每个烤房安装一个烘烤控

4、制表，每个控制表都有信号 传送器将温湿度探头和控制器界面信号传送到中央控制电 脑，中央控制电脑也可以进行烘烤调节。一般进行烘烤的技 师都是在烤房的控制表上进行控制和调节，烤房群烤房数量 比较大，烘烤技师需要根据烟叶变化情况进行调制控制，需 要先看控制表温湿度，再看烟叶变化情况，然后再进行温湿 度调节（控制系统和烤房门的位置一前一后，需要前后走 动），每一座烤房的控制都要在 3 分钟以上，一个烤房群调 控完，需要 3 个小时，费时费力，在这种情况下，一种更新 的技术应运而生，这就是移动终端自动化控制系统。现在我 们将中央控制电脑安装软件，可以实现手机或平板电脑对中 央控制电脑进行控制（软件是 t

5、eamviewer ，用于实现安卓系 统移动端控制PC）,利用wifi信号覆盖烤房群，烘烤技师只 需要在烤房门进行观察烟叶变化情况，然后利用手机或者平 板电脑就可以实现观察、记录、调控温湿度，时间可以节约 至少一个半小时，大大提高了效率。 2.1 系统技术概述 2.1.1 中央控制系统 中央控制系统由安装在主电脑中程序和分布在各个烟 草房中的温湿度自控仪构成，是用来采集、显示和调节烟叶 烘烤过程中温湿度等工艺因素的设备。它可以对烧火供热以 及通风排湿进行调节，做到对烘烤温度、湿度的合理调节。 由温度和湿度传感器、电脑、执行器等构成，电脑中安装程 序内参考科学的烘烤典型曲线，也可以自行设置曲线，

6、具备 在线调节、断电延续等功能。还能依据烟草在其不同的烘烤 时期如变黄期、定色期、干筋期烟叶变化状态和时间流程来 确定各烤房的干、湿球温度。温湿度自控仪传感器可以安装 在烤房里底棚烟叶实际环境中；烤烟温湿度自控仪要按照规 定放置安装。采用烤烟温湿度自控仪进行烘烤烟叶时，如果 烟叶变化情况和温湿度标准要求有差别，应该迅速对温湿度 实施在线控制。 采用中央控制系统的密集型烤房群，能较完整地实施三 段式烘烤工艺，提高了烟叶内在物质的转化和烟叶的烘烤质 量，基本避免了蒸片、烤青、挂灰、黑糟、烤红等烤坏烟现 象。烘烤工厂使用后普遍反映“省力、省煤、省时” ，极大 地降低了烘烤技师的劳动强度。 2.1.2

7、 TeamViewer TeamViewer 是一款国外软件， 其可以穿透任何防火墙或 者 NAT 代理的后台以支持远程控制， 用以桌面共享和文件传 输，操作比较方便快捷。当我们需要连接两台计算机或者说 智能终端时，只需要在两台计算机或者终端上同时运行 TeamViewer 软件，因为软件的简单性， 甚至不需要选择安装。 该软件第一次启动在两个终端上自动生成伙伴 ID 。只需要 输入你的伙伴的ID到TeamViewer，然后就会立即建立起连 接。 因此，可以看出在智能手机或其他智能设备上安装此软 件，亦能和同样安装此软件的电脑通过某种网络产生通信， 并能控制其运作。当然这需要计算机和终端均连接

8、互联网。 2.1.3 Wifi Wi-Fi 是一种可以将个人电脑、手持设备（如 PDA 、手 机）等终端以无线方式互相连接的技术。 Wi-Fi 是一个无线 网路通信技术的品牌，由 Wi-Fi 联盟（ Wi-Fi Alliance ）所持 有。目的是向改善基于 IEEE 802.11 标准的无线网路产品之 间的互通性的厂商收取专利费。 Wi-Fi 上网可以简单的理解 为无线上网，几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑都 支持 Wi-Fi 上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。 2.1.4 Android Android 是一种基于 Linux 的自由及开放源代码的操作 系统，主要使用于移动

9、设备，如智能手机和平板电脑，由 Google公司和开放手机联盟领导及开发。2013年09月24 日谷歌开发的操作系统 Android 在迎来了 5 岁生日，全世界 采用这款系统的设备数量已经达到 10亿台。 在本文 研究系统中提及安卓平台，是因为其无以伦比的兼容性吸引 了绝大多数只能手机终端使用，并且支持 TeamViewer 软件 无障碍运行，是本文研究系统不可或缺的操作平台。 2.2 系统运行原理 整个系统包括安装 TeamViewer 的终端设备（智能手机） ， 和同样安装此软件的电脑，电脑上安装有中央控制系统软 件， wifi 设备，每个烘烤房子都有其温湿度自控仪，自控仪 可以读取实时

10、的温度和湿度，并能显示出来，当一旁的员工 看到后可以根据其变化用智能手机终端向电脑发送改变信 息，然后电脑通过 wifi 接收信号并通过控制系统向员工所在 的烘烤房发送指令，使其改变温湿度。 3 案例比较 现将三种不同的烘烤流程进行横向对比来说明信息化 终端技术所存在的优势。比较的条件为，均采用下部叶为烟 叶原料，设计为三个员工轮流上班（三个人轮班，每班八小 时），比较的项目是烘烤技师在六个工作日完成烟叶的烘烤， 所能同时操作的最多烤房数目。 下部叶在烘烤中体现的特点有：水分较高，页面较薄， 干物质比较少，不耐熟，容易烤。其容易全部变黄，并呈现 初期变黄用时长，后期变黄用时短，变黄后变黑用时也

11、短。 容易脱水，而大量烟叶的脱水会导致烤房内湿度大涨，导致 排湿困难。 烟叶注意要点 ：可以较早采摘，以叶色变化为主要成 熟度判断依据，颜色略带落黄就可以采收。 操作要点：先拿水、后拿色，防烤黑。变黄湿球温度35 36,温度38 39,干湿差2 3。转火时烟叶变黄轻快比较 低，比较干燥，定色升温速度用时比较少，并适当延长42、 46、 48 温度段时间,烘烤时间可以以控制在合理的时期内, 6 天左右就可以烤一炕烟。 3.1 传统烘烤流程 笔者通过深入观察和研究,模拟传统烟草烘烤方法,即 在一切操作都手工控制的情况下,一个熟练的烘烤技师使用 温度计、湿度计和电动风口的通风措施，手动调节温度和湿

12、度以及通风情况。因为传统烘烤流程包含七个阶段，每个阶 段都有复杂的工艺环节和注意事项，经验丰富的技师在同一 时间里也只能操作 5 个烤房，使其能在烟叶烘烤整体时间上 不浪费。 3.2 运用中央控制系统的烘烤流程 现代化密集型烤房因为采用了中央控制系统，对于温度 和湿度的读取变得简单、准确而直观；中央控制系统对烤房 的温湿度可以直接控制调节。在试验中笔者采用了中等规模 的密集烤房群（ 120 个烤房）。在传统人工烘烤方式中，技师 在读取温湿度并手动调节需要 15 分钟，而在运行了中央控 制系统的密集型烤房里，技师所需要的时间是从烤房读完数 据到中央控制器电脑所在房间所需要的平均时间，这里确定 为

13、 3 分钟。从这一数据可以看出，使用中央控制器的密集型 烤房系统，一个技师可以同时控制 25 个烤房以达到下部烟 叶正常烘烤的目的。 3.3 运用移动控制终端的烘烤流程 在移动控制终端控制中央控制软件的烘烤自动化系统 里，因为有了无线通信工具，烘烤技师在读取温湿度等数据 后，使用无线终端发送数据给中央控制电脑，没有了来回走 动的时间浪费，但因为发送信号需要时间，因此整体上节约 时间大概为没有采用终端控制系统的一半。因此其单个技师 最大操作烤房数目为 50 个 由此可见，原始的烘烤烟草技术已经完全没有任何优 势，效率非常低，所烘烤的半成品质量也低下。虽然目前多 数烤房都运用了中央控制系统并节约了

14、很大的物力财力，但 并不是没有改进的空间。采用移动终端控制中央控制器的系 统所添加的设备并不多，却能把单个技师操作能力提高一倍 左右。 4 可行性研究 任何一项新的技术或者项目的确立都需要进行可行性 分析，可行性分析一般包括经济、技术、社会三个方面。 4.1 经济可行性 在设有中央控制系统的烟草烘烤领域，其已经具备了一 定的自动化能力。在一个典型的包括 120 个烤房的密集型烤 房群中，有 120 个控制仪和一台电脑，电脑安装有中央控制 系统。我们所要增加的是一台 wifi 设备，一个智能终端（一 般由智能手机充当） ，和用于智能终端 android 操作系统下和 电脑 Windows 操作系

15、统下的 TeamViewer 软件。 Wifi 设备在 这里可以用无线路由器实现，电脑也需要连接互联网，因此 需要宽带费用，智能终端作为工作工具需要配备手机卡。以 目前的市场价格，性能较好的智能手机 3000元；TeamViewer 软件费用为个人版是 4659 美金，即大约 30000 元；宽带费 用为每年 1000 元，无线路由器为 100 元；手机卡最低套餐 可参考移动神州行卡，年度为 60 元。因此可以推断运行此 系统第一年投资为 34160 元，而次年投资额则降为 1060 元。 这相对其产生的巨大效益来看，无疑是非常值得的。因此具 备经济可行性。 4.2 技术可行性 前文已做过技术

16、概述， TeamViewer 软件具有穿透各种防 火墙等内网措施而直接与终端通信的能力，并且其全新手机 版本也可以无障碍在 Android 系统下的智能手机上运行。无 线路由器设备通过对有线宽带端的放大，可以让智能手机方 便在一定区域（烤房群）里和互联网相连。安卓手机与电脑 通信以控制中央控制系统就是水到渠成的事了。 4.3 社会可行性 本技术革新是对传统工业领域自动化的一种尝试，没有 环境污染，对社会没有明显的破坏性；能对烟草烘烤方面进 行技术的支持，有一定的社会效益。因此具备设计可行性。 由此可见，使用智能终端控制烘烤烟草的自动化技术是 具备经济、设计、技术的可行性，我们确定此项目具备一定

17、 的实用价值和可行性。 5 小结 笔者认为，使用智能终端来操纵中央控制系统以达到全 面自动调节烟草烘烤的技术虽然在业界没有太多的应用，但 基于其过硬的技术支持、对于工作流程大幅度的改善、对工 作效率极大的提高，在未来的烟草烘烤领域必将占有一席之 地。 研究的不足：本研究基于现代烟草烘烤技术之上，而烟 草烘烤具备多方位的注意事项，因此革新之处需要更多的试 验来支持和论证。 展望：自动化技术是现代工业的基石，而烟草烘烤流程 方面仍有很多地方需要改进。随着通信技术和计算机技术的 飞速发展，相信会有更多人性化、合理的方案运用到烟草烘 烤流程中去，而烟草烘烤的效率和质量也将进一步提高。 参考文献 1 乔晓娟， 黄林，张保健，李洋.密集烟草烤窑智能化控 制系统关键技术的研究 J. 农机化研究， 2010（ 5）. 2 聂平，徐兴