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且琢且磨,烘“黄”烤“金” ——4G物联网智慧烘烤

2023年03月01日 来源:烟草在线 作者:余凤菊、司天应、赵海林、喻曦 、王鹏、杨春鹏、尹金生
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烟叶烘烤是烤烟生产中最重要的一个环节,也是最具有技术难度和技术管理的环节,它体现了烤烟生产的最终效益,认真做好烤烟过程中的各项技术管理工作,是实现烤烟生产和烟草产业健康、持续、稳定发展的重要组成部分。当前的烟叶烘烤通过人为监控调节和控制温湿度、通风及烘烤时间,使烟叶特有的色、香、味优化和固定。但是现存的烘烤方式均为人为监管,依靠经验之谈,随着老一辈懂烘烤的褪去,烘烤工作面临着严峻的挑战,不良的烘烤工艺不单单会降低烘烤质量,甚至会完全烤坏没有任何收益,因此需要一套智能化的烘烤系统,实现烘烤工艺标准化,完成“电饭煲”式烘烤。

一、烟区现状

烟区烤房分散,烘烤技师指导面大,烟农科技意识不强,对成熟度把握差距大,编烟装烟技术有差距,农户之间的烘烤水平参差不齐,实行网格化管理,依然存在指导精准度不够,烟区山高路远,很难适时掌握烟农的烘烤情况,烘烤水平持续提升遭遇瓶颈。

分公司每年分部位下发烘烤工艺流程,但是各地烘烤工艺流程执行不严,部分烟农不按流程开展烘烤工作,烘烤工艺流程执行我行我素,形同虚设,烘烤工艺落实不到位,烤房内烟叶烘烤变化情况掌握不精准,烟农在烘烤中,烘烤工艺执行参数设置混乱、烘烤随意性大、掉温的情况时有发生,发生问题无法追溯,因为工艺流程管控不到位,导致烤坏烟的情况突出。

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(级外烟)                               (粪草)

通过探索4G物联网智慧烘烤,强化烘烤流程管控,全面提升管理水平,降低烘烤损失率。烘烤前,由烘烤师、烘烤主管、土专家针对不同品种、部位、成熟度等条件设立标准的烘烤工艺曲线,供烟农选择;启动烘烤、曲线推送、数据监测、报警记录。通过探索4G物联网智慧烘烤,达到烟叶烘烤远程可监控、远程对温湿度监控,预警、烘烤数据可追溯。

二、分析原因

(一) 缺少管理:烤房信息、利用率等信息完全依靠人工统计,缺少信息化管理方式,且管理成本高;

(二)工艺难控:烟农自行按照自己的经验办法烘烤;烘烤过程中主要靠人工监控,不能快速的针对烤房内各项参数的变化作出反应;

(三) 报警延时:烤烟过程中设备故障和烤房温度、湿度异常情况只能做本地化报警要在烤房现场才知晓,无信息化手段,报警信息不能及时通知给烟农;

(四)烘烤工作人员不能擅自修改烟农的烘烤工艺;

(五)烘烤经验断层:烘烤经验数据的积累得不到保存,随着老烘烤师傅的褪去,累积的经验也逐渐消失。

三、原因确认

确认一:工艺难控:烟农自行按照自己的经验办法烘烤;烘烤过程中主要靠人工监控,不能快速的针对烤房内各项参数的变化作出反应。多年来,嵩明分公司烘烤前都要分部位下发烘烤工艺曲线,分烟区培训一再要求烟农统一烘烤工艺。平台推送的工艺曲线形同虚设,烟农我行我素,不接受科学烘烤为要因。

确认二:报警延时:烤烟过程中设备故障和烤房温度、湿度异常情况只能做本地化报警要在烤房现场才知晓,无信息化手段,报警信息不能及时通知给烟农为要因。

确认三:烘烤工作人员不能擅自修改烟农的烘烤工艺。烟叶属于烟农自有,烘烤人员只是负责上户服务指导,不经烟农同意,不能擅自修改烟农的烘烤工艺。通过手机、电脑端经确认并经烟农同意才可修改工艺,经确认为非要因。

四、制定对策

基于现有的烘烤工艺及方式,牛栏江镇在不改变现有的控制器及设备的条件下,通过加装物联网设备完成控制器的数据采集;阿子营街道办更换全新的控制器。对网关连接下的控制器干球温度、湿球温度、烘烤阶段、烘烤时间、循环风机高低速等参数进行监测,使得控制器烘烤过程的参数全部变得可视化,并将这些数据通过cat-1的方式传输至云端管理平台,实现远程监测。

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五、实施对策

在牛栏江镇、阿子营街道办开展物联网烘烤探索,实施烤房90座。

(一)牛栏江实施50座,其中双微控制器大密集烤房10座、佳叶控制器新能源小板房40座,烤房控制箱改造,在控制器上增加《烘烤控制器网关》,集成为全新的烤房控制箱。

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(二)阿子营街道办实施更换控制器40座,其中大密集烤房30座、新能源小板房10座。

(三)实施过程:

1.到烤房现场拆除原有的控制箱更换为带烘烤控制器的全新控制器。

2.现场进行燃烧机参数匹配调试。

3.配置4g物联卡,进行通讯测试,烤房及控制箱信息录入,进行现场烤房上线测试。于公有云,进行数据平台搭建工作。

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牛栏江镇控制器改造前后图片对比

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阿子营街道办大密集烤房控制器更换前后图片对比

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阿子营街道办新能源小板房控制器更换前后图片对比

4.组织烟农培训。

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(四)智慧烘烤平台及手机端页面展示 :

智慧烘烤平台页面展示

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白龙潭村14-530127KF00254单座烤房

烘烤报告导出页面展示

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手机小程序端操作页面展示:

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六、效果检查及效果分析:

1、效果检查方案实施后,我们进行了效果检查,检查结果见下表:

牛栏江镇

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2022年8月至9月,共发生预警2352次,烘烤完成量5076担,烘烤师推送当前烘烤要求3次。

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2、效果分析

通过我们小组不懈的努力,在进行上门服务指导和电话告知的过程中,基本让农户接受平台推送的烘烤工艺,实现了烘烤远程监控,可适时在电脑端和手机端修改工艺、预警、数据可追溯的目标。 通过物联网烘烤的试点应用,实现了烘烤全过程监控和信息管理,减少了烟农烘烤时间投入减工降本,降低了烘烤损失率,使烟农种烟更轻松了。

六、小结

(一)物联网改造好处

好处一:数据实时传输,可由云端或小程序实时查看,且数据上传时间短,不存在延时上传,数据准确性可达到与控制器和现场实时;

好处二:指导方便,可由专业烘烤人员,于云端平台创建烘烤曲线模板,和可针对不同地域,不同温度,不同成熟度,不同部位以及海拔等必要因素进行曲线的创建,曲线创建完成后,由烘烤人员在现场使用小程序远程启动烘烤时,填写相关参数,系统即可安装烘烤时所填写的相关参数,匹配最适合当前情况的烘

烤曲线,下发至烟农手机,作为参考曲线;

好处三:数据留存,只要是产生过烘烤批次的烤房,都将留存烘烤批次报告,除非云端将烤房删除,否则报告将永久存于云端,可供随时下载,报告内容包含参考曲线、实时曲线数据,预警数据以及烤房基础数据等;

好处四:可由云平台,自定义配置预警逻辑,包括曲线设置与烘烤过程预警;云端配置完成后,将由模块于本地进行学习执行,随之逻辑越来越多,模块本地的逻辑也将越来越完善;

好处五:实时预警,在赋予预警逻辑后,采集到的数据,将通过逻辑算法,当实际干湿球高于或低于目标值时,将会出发预警,进行远程报警,短信推送,小程序推送,公众号推送等,实时掌握预警信息;

只有准确把握当年的气候条件、种植水平、烟叶长势才能制定出合适的烘烤工艺,要实施物联网烘烤的农户要科技意识强,具备烘烤基础技术知识,且必须严格执行烟草部门的工艺流程指标,才能使物联网烘烤得到推广应用。

参考文献:

[1]周义和,典瑞丽.烟叶调制工(三至五级)[M].郑州:河南科学技术出版社,2015:102-198. 

[2]宫长荣.烤烟调制学[M].北京:中国农业出版社,2003:112-209.

[3]崔国民.烤烟密集型自动化烤房及烘烤工艺技术[M].北京:科学出版社,2013.420-515. 

[4]江凯.烤烟密集烘烤技术[M].北京:中国农业出版社,2010.

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