探究煙葉烘烤溫濕度智能控制儀

　　摘 要：該文以探究煙葉烘烤溫濕度智能控制儀為重點進行闡述，主要圍繞煙葉烘烤工藝應用現(xiàn)狀。溫濕度智能控制儀的硬件構(gòu)成，煙葉溫濕度控制規(guī)律，必要的模糊控制器設計以及相關(guān)的軟件設計與智能儀使用成果分析等多個觀點進行深入探討，目的在于根據(jù)煙葉烘烤溫濕度智能控制儀的使用提高煙葉的生產(chǎn)量與煙葉的質(zhì)量，也為后續(xù)相關(guān)性研究提供一定的數(shù)據(jù)參考。
　　關(guān)鍵詞：煙葉烘烤溫濕度；智能控制儀；模糊控制器；控制器設計
　　中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A
　　0 引言
　　基于煙葉生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，煙葉烘烤過程變成了煙葉烘烤質(zhì)量的決定性因素，傳統(tǒng)的人工監(jiān)控烘烤房溫濕度的方式已經(jīng)不能更好地發(fā)揮作用，并且傳統(tǒng)方式勞動量大、操作流程比較復雜，無法準確的將烤房中的溫濕度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，也無法對烤程進行準確計算，降低了煙葉工業(yè)的利用率。為了高效提升烘烤的質(zhì)量，降低煙農(nóng)的勞動強度，相關(guān)技術(shù)人員設計了烤房溫濕度智能控制裝置。
　　1 煙葉烘烤工藝應用現(xiàn)狀
　　煙葉烘烤工藝是國際市場上應用的先進型烤煙技術(shù)，此項技術(shù)是在近幾年出現(xiàn)在我國的，并且歷經(jīng)了不斷試驗、改進優(yōu)化，如今已經(jīng)成了我國煙葉烘烤工作中廣泛使用的一項技術(shù)。
　　合理運用烘烤溫濕度智能儀能夠提升我國煙葉的生產(chǎn)量，穩(wěn)固我國煙葉在國際市場上的競爭地位，同時提升了煙葉的質(zhì)量，延伸了低焦油卷煙、混合型卷煙的發(fā)展。在傳統(tǒng)烘烤溫濕度技術(shù)應用的過程中，由于很長時間的烘烤過程主要是通過人工監(jiān)制與管理，造成整個煙葉生產(chǎn)與控制工作難度加大，并且烤房的溫度控制精準度不高，降低成煙成功率。為了有效彌補傳統(tǒng)烘烤溫濕度技術(shù)帶來的不足，滿足煙葉烘烤工藝的實際性需求，使用具有一定模糊控制的溫濕度智能儀，能保證烤房中的溫濕度能夠進行良性生產(chǎn)控制生化的規(guī)律變化，進一步地提升烤房內(nèi)溫濕度的準確性以及烤煙質(zhì)量。關(guān)于煙葉的溫濕度控制方式，主要是利用傳感器監(jiān)測整個烤房溫濕度的變化情況，同時利用煙葉烤制過程中的最優(yōu)化溫濕度控制曲線進行，此外結(jié)合模糊控制技術(shù)手段對實施機構(gòu)進行合理控制，能夠強調(diào)烤房中溫濕度的變化形式符合良性生化控制曲線的變化，進一步提升控制的精確性與烤煙的效果。
　　2 溫濕度智能控制儀的詳細性介紹
　　2.1 系統(tǒng)硬件組成
　　這個智能系統(tǒng)采用的是具有良好低消耗、低電壓等性能的單性片機，并將其作為主控CPU，外圍電路還包括干溫度以及濕溫度傳感器，同時還包括排氣扇、步進電機、鼓風機、循環(huán)性風機、數(shù)碼顯示器、鍵盤和聲光報警裝置等。并且此片內(nèi)還含有一個8 GB容量的可編程性以及可撤除性的僅具備只讀功能的存儲器以及256 M的主機存儲盤，但是這個主機存儲盤具備30多個可編程口，以及10多個定時裝置與對應的計數(shù)器裝置，還有8個中斷源，能保持在25 Hz音頻下進行實時靜態(tài)操作，同時完成復雜的編程工作，并且還能將帶有芯片的工業(yè)級工作溫度控制在50 ℃左右。
　　如果利用上干濕球溫度數(shù)據(jù)，還應該使用具備采集功能的智能型數(shù)字化溫度傳感器，此傳感器使用One-Wire總線技術(shù)，并且具備簡易與實惠的特性。在多個傳感器中都有適合自身特性的對應序號出現(xiàn)在計算機高端設備的內(nèi)部儲存器中，從而實現(xiàn)總線粗建多節(jié)點傳感網(wǎng)絡計劃。此智能化系統(tǒng)主要是由步進式電機控制，使用這種控制方式的目的是簡易化系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，減少系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)成本，此智能化系統(tǒng)還使用了其他不同類型的脈沖分配器，這樣更好地輔助了主機存儲系統(tǒng)發(fā)揮作用，同時還進一步提升了編程的系統(tǒng)性以及系統(tǒng)的可靠性，另外也提高了系統(tǒng)的適應性。在這個系統(tǒng)中很多高性能信號都出自單片機，包括脈沖步進性脈沖信號、方向性脈沖信號以及復位性信號。通過邏輯編程進步性脈沖分配器的作用將脈沖信號伸展性地發(fā)送到光電隔離系統(tǒng)上，并且更高效率地將脈沖信號發(fā)送到功能更全的驅(qū)動管理實現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)。
　　2.2 溫濕度控制規(guī)律
　　煙葉烘烤過程中的溫濕度延時與非線性情況比較明顯，同時溫濕度的變化情況不僅受到外在作用的影響，其互相之間的影響也是非常明顯的，因此在進行加熱升溫時，會由于煙葉水分的蒸發(fā)，增加濕度，但是在排濕過程中，由于室外空氣的滲入，導致濕度也發(fā)生了變化。出現(xiàn)這種耦合現(xiàn)象，常規(guī)的控制方式無法起到正確的作用，所以為了保證溫度與濕度都能按照一定的規(guī)律進行，利用模糊控制方式進行設計是非常合理的。
　　2.3 必要的模糊控制器設計
　　模糊控制技術(shù)在我國煙葉烘烤過程中是最常見的，在煙葉烤房溫度控制過程變化不穩(wěn)定以及具有非線性系統(tǒng)的空間內(nèi)，使用這種智能化的控制手段產(chǎn)生的效果遠遠高于傳統(tǒng)復雜數(shù)字化控制效果。這種智能儀具有實現(xiàn)設定時間段、穩(wěn)態(tài)溫度波動小、反應速度快、抗干擾性強、發(fā)揮良好節(jié)省電能的優(yōu)勢。并且這種智能儀中主要應用的技術(shù)是我國關(guān)于煙葉溫濕度控制的關(guān)鍵性手段，能夠?qū)⒛：�控制的方式將單機片控制方式有效結(jié)合起來，進而體現(xiàn)出此項智能技術(shù)性價比高的特性。在煙葉烘烤過程中，溫度控制主要表現(xiàn)為2種方式，分別是恒溫控制與均勻升溫控制，同時還存在溫度偏差與濕度偏差，分別包括設定溫度與實測溫度的差異、設定濕度與實測濕度的差異，溫度偏差對時間的變化率形成了變化一個變化量，濕度偏差對時間的變化率形成了一個變化量，綜合輸出量是加熱控制量與排濕控制量。最終輸出量還包括熱風爐鼓風機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速，排濕控制量最終量化也轉(zhuǎn)化成風門的開度，也就是電機的步數(shù)、排氣扇的轉(zhuǎn)速以及循環(huán)風機的轉(zhuǎn)速等。
　　3 相關(guān)的軟件設計
　　系統(tǒng)模糊控制模塊軟件也有其對應的程序，象系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成模糊控制模塊之前，首先應該明確設定工藝曲線中溫濕度的值，通過收集到的溫濕度計算出整個控制智能儀所管理的值，接著進行模糊控制表查詢，得出對應的模糊數(shù)據(jù)輸出量值，進一步做出解耦計算，得出最終的控制輸出量值以及輸出控制信號，從而完成模糊處理工作。
　　由于模糊控制表的制定是在離線環(huán)境下進行的，并沒有影響到整體模糊控制器運行的效率，一旦形成了具有完整數(shù)據(jù)信息的模糊控制表，模糊性邏輯推理控制算法就能轉(zhuǎn)變成簡單的查表法，并且其運算速度是非常迅速的，能夠完全滿足對整個煙葉烘烤過程進行實時監(jiān)控的要求。
　　4 智能控制儀使用成果分析
　　這樣的控制儀器研制成功之后，對一部分煙葉烘烤場地做出了測試，取得十分可觀的效果，在利用傳統(tǒng)控制方法時，烤房中溫濕度波動差異比較明顯，溫度波動最大能夠浮動到上下10℃左右，濕度波動最大能夠浮動到上下25 %rh左右。使用智能化控制儀器之后，將溫度誤差控制在上下浮動3度左右，將濕度誤差控制在上下濕度7 %rh左右，滿足了烘烤工藝的需求，這樣無論是烤制出來的煙葉顏色、水分、彈性等都非�？捎^。
　　5 結(jié)語
　　煙葉烘烤溫濕度智能控制儀作用下溫濕度控制系統(tǒng)，是將溫差、濕差、溫差變化率、濕差變化當作模糊控制器的輸入量來選擇合理的控制策略，較多地減少了煙農(nóng)的勞動負擔，實現(xiàn)了煙葉烘烤的智能化。根據(jù)相關(guān)的測試實證可知，此種智能化系統(tǒng)高效地提升了溫濕度控制精確性，并且這種智能化設計方案與過程也能合理應用在其他相關(guān)溫濕度控制系統(tǒng)中。
　　參考文獻
　　[1]謝守勇，王靖.基于GPRS的煙葉烘烤溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國農(nóng)機化學報，2016，37（6）：4.
　　[2]黃國強，陳道穎.精益控制烤房對煙葉烘烤的影響研究[J].江西農(nóng)業(yè)學報，2016，28（4）：53-56.
　　[3]李世軍.烘烤溫濕度綜合控制儀的研究[J].自動化與儀表，2018，243（6）：46-49，115.

相關(guān)熱詞搜索：溫濕度 煙葉 烘烤 探究 智能控制