無線通訊方式的溫濕度傳感器在煙草行業(yè)溫濕度測量中的應(yīng)用

說明：該方案也適用于其他需要對環(huán)境溫、濕度監(jiān)控的領(lǐng)域，如：成品庫、醇化庫、發(fā)酵庫、儲(chǔ)絲房等，現(xiàn)僅以某煙葉發(fā)酵庫為例。

1 概述

無線通訊方式的溫濕度傳器（WOW）是美國PointSix公司新一代高精度數(shù)字式傳感器，與在線式溫濕度傳感器相比較，有如下優(yōu)點(diǎn)：

1) 無線溫、濕度傳感器的安裝位置沒有任何限制且無須布線。（在無線電通訊距離范圍內(nèi)）
2) 無線溫、濕度傳感器采用防水設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于非常潮濕的環(huán)境。
3) 無線溫、濕度傳感器的安裝和維護(hù)非常簡便。
4) 減少了電纜使用量，降低了系統(tǒng)成本、提高了系統(tǒng)的可靠性。
5) 如果發(fā)酵庫翻新，無線溫、濕度傳感器不存在連接電纜問題可以隨意拆卸，不存在重復(fù)投資問題。
6) 系統(tǒng)可以很方便的與空調(diào)機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。

為便于介紹，下面以某煙廠為例進(jìn)行方案論述。該卷煙廠發(fā)酵庫采用人工發(fā)酵，由31間發(fā)酵室組成。每間發(fā)酵室可裝煙包400~600包，每一發(fā)酵周期為15天，每月要完成1萬~3萬包的發(fā)酵任務(wù)，保證該卷煙廠年生產(chǎn)計(jì)劃。

2 人工發(fā)酵的基本程序

1）升溫階段: 溫度由室溫升至45℃，相對濕度55%-60%，時(shí)間3天。
2）保溫階段: 溫度穩(wěn)定在45℃，相對濕度60%-65%，時(shí)間9天。
3）降溫階段: 溫度逐漸降至室溫，時(shí)間3天。

3 用戶需求分析

發(fā)酵庫現(xiàn)有37名工作人員，采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)方式，每兩個(gè)小時(shí)派人進(jìn)發(fā)酵室內(nèi)抄寫室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度、煙包包心溫度，全年365天從不間斷。由于發(fā)酵室內(nèi)溫濕度通常保持在45℃和60%左右，房間內(nèi)充滿了濕熱蒸汽和煙包散發(fā)出的刺鼻的煙味，工作環(huán)境惡劣，影響操作工身體健康。而且，采用人工定時(shí)記錄數(shù)據(jù)的方式，數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的完整性無法保證；數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)管理仍停留在落后的手工制表的模式下，卷煙廠其他車間相比，發(fā)酵庫的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測、生產(chǎn)管理水平確實(shí)落后了。

發(fā)酵庫曾采用蘋果機(jī)和單板機(jī)對溫、濕度進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測。由于信號干擾和備件問題，系統(tǒng)運(yùn)行了兩年后被廢棄。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)

1) 可靠性高，可以常年不間斷運(yùn)行。
2) 系統(tǒng)維護(hù)簡單、使用方便。
3) 自動(dòng)化程度高，最好可以進(jìn)行溫濕度的自動(dòng)控制。
4) 每個(gè)發(fā)酵室外最好有現(xiàn)場溫、濕度顯示。

5 系統(tǒng)基本功能

1）自動(dòng)監(jiān)測全部傳感器的測定值，并實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上.
2）曲線功能: 提供實(shí)時(shí)、歷史趨勢圖、對環(huán)境的溫度、濕度及包心溫度的變化用曲線顯示在屏幕上.
3）報(bào)表功能: 按用戶要求輸出報(bào)表，打印溫濕度變化的記錄數(shù)據(jù)和曲線.
4） 傳感器參數(shù)修改功能: 通過通訊網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)上的傳感器中的參數(shù)進(jìn)行修改、設(shè)定(站址、量程、零點(diǎn)、溫度系數(shù))
5） 調(diào)度及管理功能: 系統(tǒng)具有在現(xiàn)有硬件平臺上，為將來通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)及生產(chǎn)現(xiàn)狀的WWW服務(wù)的功能

6 系統(tǒng)方案

6.1數(shù)據(jù)采集方案

根據(jù)煙葉發(fā)酵庫溫、濕度控制的要求，煙葉發(fā)酵庫溫、濕度控制及監(jiān)測擬采用新一代無線數(shù)字式環(huán)境溫、濕度監(jiān)測儀WOW和新一代離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT。WOW與PointSix研發(fā)的HA8-WOW設(shè)備配合使用，可實(shí)現(xiàn)在煙葉發(fā)酵庫內(nèi)的多點(diǎn)溫、濕度24小時(shí)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控。離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT可在煙葉發(fā)酵庫中對需重點(diǎn)進(jìn)行溫、濕度控制的產(chǎn)品進(jìn)行24小時(shí)溫、濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測和記錄。具體方案如下：

根據(jù)煙葉發(fā)酵庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局特點(diǎn)，在發(fā)酵庫內(nèi)設(shè)置3～4個(gè)WOW溫、濕度監(jiān)測點(diǎn)，這些監(jiān)測點(diǎn)將根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行設(shè)置點(diǎn)優(yōu)化選擇。監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化設(shè)定的原則是：

1) 監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先設(shè)置在是發(fā)酵庫中遠(yuǎn)離通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)送風(fēng)口位置或通風(fēng)效果不好的位置；
2) 監(jiān)測點(diǎn)在發(fā)酵庫內(nèi)分布盡可能均勻，確保對整個(gè)發(fā)酵庫溫、濕度的有效監(jiān)控；
3) 監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)根據(jù)發(fā)酵庫中溫、濕度的實(shí)際情況進(jìn)行合理布置。如在發(fā)酵庫靠近天花板位置和天花板上溫度一般較庫內(nèi)其它位置較高，應(yīng)考慮布置一定數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)。在靠近地面的墻面上濕度較大，也應(yīng)有一定的監(jiān)測點(diǎn)；
4) 監(jiān)測點(diǎn)位置以不影響發(fā)酵庫中煙包碼放和運(yùn)輸為原則。

每個(gè)WOW監(jiān)測的溫、濕度信息通過HA8-WOW接收器接收，這些信息由HA8-WOW通過1-Wire?網(wǎng)絡(luò)與中央控制計(jì)算機(jī)連接，由中央控制計(jì)算機(jī)對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀和分析，并形成各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的溫、濕度監(jiān)測歷史趨勢圖。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)或某幾個(gè)溫、濕度監(jiān)測點(diǎn)的溫、濕度出現(xiàn)異常，中央控制計(jì)算機(jī)將對發(fā)生異常的監(jiān)測點(diǎn)位置進(jìn)行判斷，通過優(yōu)化計(jì)算確定哪臺通風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)工作異常。優(yōu)化計(jì)算的原則是：

1) 確保溫、濕度異常在最短時(shí)間內(nèi)得到控制；
2) 選擇控制距離發(fā)生溫、濕度異常最近的通風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)工作。