本發明屬于烘烤設備及烘烤工藝技術領域，具體是煙草烘烤設備及烘烤工藝技術領域，特別涉及一種基于云平臺的在線智能化烤煙系統及烘烤工藝。
背景技術：
由于國家節能減排和環境保護的要求，傳統密集烤房采用燃煤作為熱源將逐漸被其他形式的熱源替代如生物質燃料顆粒或生物質燃氣、太陽能輔助能源、熱泵電烤房、紅外電烤房等。熱泵電烤房具有明顯優勢：減少散煤燃燒對環境的影響，強制熱風循環烤煙沒有熱量廢氣排放更節能環保，采用變頻電機控制可實現無級控制，控制精度更高、沒有滯后可實現精準控制。不過烤煙房的控制裝置智能化目前普遍采用內置烘烤曲線、通過檢測干球溫度和濕球溫度應用模糊算法實現程序控制。此類烤煙房智能控制系統只能通過對烤煙房內部的環境即溫濕度進行監控，但是作為烘烤主體煙葉的狀態缺少自動化監控，通常是通過設置觀察窗由煙技員人工觀察，可靠性差。即傳統的烤煙控制系統監控的是烤房內部環境情況而不是烘烤主體，雖然實現了程序化但并不是真正的智能化。本發明通過云平臺對烤煙視頻信號的監測，可以根據煙葉的外觀色澤狀態并結合烤煙房溫濕度數據，通過云平臺大數據的計算分析得到調整方案并將指令發送烤煙房執行，實現對烤煙烘烤主體的在線監控的智能化烘烤。
目前，我國烤煙多采用傳統的CN102178335A三段式八步烤煙工藝，黃變初期烤房的干球和濕球溫度都在38℃，以及CN102511917B中五段式烤煙工藝包括變黃期、凋萎期、變筋期、干葉期和干筋期，變黃期溫度37 39℃。在我國南方福建、廣東地區在煙葉采收一般在5月初至8月初，此季節戶外環境溫度達32 40℃，濕度達75 90％，戶外環境與烤煙在變黃初期烤房中的環境大致相同，因此在福建、廣東采用在煙葉進行烘烤前通過預凋萎處理代替煙葉在烤房中黃變初期的烘烤的工藝科學可行。常規密集烤房在烘烤結束后，干煙葉極易破碎，因此不能直接收取，通常是隨烤房自然冷卻，待干煙葉回潮變軟后收取，由于烤房煙葉堆積密度高、空間封閉干煙葉回潮緩慢，一般回潮需要1.5 2天，使烤煙房的周轉周期長達8天，烤后干煙的回潮問題有待解決。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種基于云平臺的在線智能化烤煙系統及烘烤工藝。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于云平臺的在線智能化烤煙系統，包括烤煙系統服務器(1)、終端應用系統(2)和不少于一個的智能化烤煙房(3)，所述烤煙系統服務器(1)通過互聯網(4)與所述智能化烤煙房(3)連接，實現與智能化烤煙房(3)的數據傳輸；所述終端應用系統(2)通過互聯網(4)與烤煙系統服務器(1)連接，可下載智能化烤煙房(3)的實時數據信息；所述智能化烤煙房(3)包括烤房主體(5)、溫濕度控制設備(6)、智能烘烤控制裝置(7)、溫濕度檢測裝置(8)、攝像裝置(9)、網絡連接控制器(11)；烤房主體(5)的進風口與溫濕度控制設備(6)的出風口連通、烤房主體(5)的出風口與溫濕度控制設備(6)的進風口連通形成循環通路；溫濕度控制設備(6)與智能烘烤控制裝置(7)連接，智能烘烤控制裝置(7)采用程序控制實時監控溫濕度控制設備(6)的輸出參數；溫濕度檢測裝置(8)設在烤房主體(5)的循環通路內，溫濕度檢測裝置(8)連接到智能烘烤控制裝置(7)，實現溫濕度測試結果實時傳輸到智能烘烤控制裝置(7)；智能烘烤控制裝置(7)、攝像裝置(9)均與網絡連接控制器(11)連接，網絡連接控制器(11)再通過互聯網(4)與烤煙系統服務器(1)連接，使烤煙系統服務器(1)可通過互聯網(4)接收并處理智能烘烤控制裝置(7)、攝像裝置(9)和終端應用系統(2)的數據；烤煙系統服務器(1)內設置有圖像識別管理模塊，可識別煙葉筋脈與葉片的有效區域并將煙葉顏色與分布數字化，烤煙系統服器(1)根據接收到的智能控制裝置(7)的數據和圖像識別結果應用云平臺大數據的計算分析得到烘烤工藝優化方案并向智能烘烤控制裝置(7)發送執行指令，智能烘烤控制裝置(7)通過控制溫濕度控制設備(6)做出相應的參數調整使烤房主體(5)內的煙葉得到最佳的烘烤效果。
進一步地，所述智能化烤煙房(3)還包括信息采集裝置(10)，所述信息采集裝置(10)與網絡連接控制器(11)連接并設有稱重、照相和信息錄入模塊，實現烘烤結束后干煙按等級分類和稱重并將數據記錄上傳到烤煙系統服務器(1)。
進一步地，所述溫濕度控制設備(6)包括熱泵(61)、排濕裝置(62)、風機(63)、補/排風裝置(64)，溫濕度控制設備的電機采用變頻控制，實現溫濕度控制的無極轉換；排濕裝置(62)設置在溫濕度控制設備(6)的進風口，排濕裝置(62)與風機(63)連通，風機(63)再與補/排風裝置(64)連通，補/排風裝置(64)再與熱泵(61)連通，熱泵(61)設置在溫濕度控制設備(6)的出風口，形成風通路。
進一步地，所述智能烘烤控制裝置(7)內部設置有PLC、電源控制模塊、溫濕度控制模塊、顯示與操作模塊、報警模塊、數據存儲模塊、溫濕度數據采集模塊和RS485接口；智能烘烤控制裝置(7)利用內置烤煙工藝曲線，通過PLC可實現烘烤工藝參數選擇與修改、顯示參數曲線、查看歷史記錄、報警、溫濕度智能調控、自動向烤煙系統服務器(1)上傳數據或接收其指令。
進一步地，所述終端應用系統(2)包括PC、iPad或手機，可通過登陸烤煙網站或手機APP實時跟蹤數量不等、分布各地的智能化烤煙房(3)的烘烤數據。
進一步地，所述烤房主體(5)為三層結構，所述溫濕度檢測裝置(8)包括均勻分布在烤房各層的多路溫濕度傳感器和數據轉換器，所述攝像裝置(9)包括均勻分布在烤房各層的攝像頭和視頻存儲裝置。
本發明一種基于云平臺的在線智能化烤煙系統的烘烤工藝，包括編煙預凋萎，變黃期、定色期、干筋期、干煙回潮期工序，變黃期和定色期各設兩步，第二步至第七步中溫度穩定階段的溫濕度參數調控以智能烘烤控制裝置(7)預設工藝曲線為基礎、其持續時間以烤煙系統服務器(1)在線監測煙葉圖像與溫濕度數據應用云平臺大數據的計算分析實現智能調控，具體步驟如下：第一步，編煙預凋萎：將成熟的鮮煙葉編桿后按照常規烤煙房內部的擺放形式擺放在通風良好的晾煙棚內到煙葉三成黃、微微發軟為止；第二步，變黃前期：以1℃/h的速率干球溫度升溫到37.5 38.5℃、濕球溫度控制在36 37℃，保持10 20h，風機轉速1000 1200r/min，到煙葉六成黃為止；第三步，變黃后期：以0.5℃/h的速率干球溫度升溫到40 42℃，同時控制濕球溫度37 38℃，持續2436h；風機轉速控制在1200 1300r/min，到煙葉九成黃、煙葉勾尖卷邊為止；第四步，定色前期：按0.5℃/h速度將干球溫度升高到46 48℃，同時控制濕球溫度38 39℃，持續12 24h，風機轉速控制在1400 1500r/min，到煙葉簧片黃筋、煙葉呈小卷筒狀為止；第五步，定色后期：按1℃/h速度將干球溫度升高到50 52℃，同時控制濕球溫度39 40℃，持續16 24h，風機轉速控制在1200 1300r/min，到葉片全干、煙葉呈大卷筒狀為止；第六步，干筋期：按1℃/h速度將干球溫度升高到65 68℃，同時控制濕球溫度40 42℃，持續時間5 12h；風機轉速500 700r/min，到煙葉筋脈全干呈褐色為止；第七步，干煙回潮期：按2℃/h速度將干球溫度下降到35 36℃，同時控制濕球溫度下降到34 35℃，持續時間10 16h；風機轉速750 900r/min，使干煙葉變軟展開易于出烤。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1)本發明實現對烘烤過程中煙葉的色澤狀態的監控，結合溫濕度監控數據，應用互聯網云計算，實現了真正的智能化精準烤煙，提高了烤煙的質量；
2)本發明通過烤煙服務器可實時收集系統內所有智能化烤煙房(3)的數據，實現數據存儲、統計和應用，終端應用系統通過登陸網頁或手機APP可查看，煙技員可同時在線跟蹤分布在不同地方的各個烤煙房的工作狀態，提高了煙技員的使用效率，解決了烤煙產業煙技員不足的問題；
3)本發明應用烤房外預凋萎并應用溫濕度控制設備強制通風使煙葉快速回潮，縮短了密集烤房煙葉烘烤周期，提高烤煙房的周轉周期；
4)本發明的烤煙系統服務器通過信息采集裝置可以收集每一烤的煙葉烘烤結果數據，同時通過智能烘烤控制裝置和攝像裝置收集烘烤過程中的參數數據，形成一個烤煙大數據，有利于烤煙技術改進分析及烤煙結果的數字統計管理。
5)本發明僅消耗電能，沒有有害物質的排放，采用循環熱風并通過智能化精準控制減少熱能損耗，更加節能環保；
6)本發明采用智能化在線烤煙，實現了一鍵烤煙和烤煙終端應用系統在線監控，減少了烤煙房烘烤過程的用工量；
7)本發明有利于推進烤煙的專業化烘烤，專業化烘烤要求烤煙房必須集中管理，傳統的專業化烘烤是烤煙房的地理位置的集中，本發明借助互聯網實現烤房互聯網云平臺集中管理，解決了烤房地理位置對專業化烘烤的限制。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖；
說明書及附圖中的標記編號說明如下：烤煙系統服務器1、終端應用系統2、智能化烤煙房3、互聯網4、烤房主體5、溫濕度控制設備6、智能烘烤控制裝置7、溫濕度檢測裝置8、攝像裝置9、信息采集裝置10、網絡連接控制器11、熱泵61、排濕裝置62、風機63、補/排風裝置64
具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。
如圖1所示，一種基于云平臺的在線智能化烤煙系統，包括烤煙系統服務器1、終端應用系統2和不少于一個的智能化烤煙房3。烤煙系統服務器1通過互聯網4與智能化烤煙房3連接，實現與智能化烤煙房3的數據傳輸。終端應用系統2包括PC、iPad或手機，可通過登陸烤煙網站或手機APP實時跟蹤數量不等、分布各地的智能化烤煙房3的烘烤數據，終端應用系統2通過互聯網4與烤煙系統服務器1連接，可接收多個智能化烤煙房3的實時數據信息。智能化烤煙房3包括烤房主體5、溫濕度控制設備6、智能烘烤控制裝置7、溫濕度檢測裝置8、攝像裝置9、信息采集裝置10、網絡連接控制器11。烤房主體5為三層結構，溫濕度檢測裝置8包括均勻分布在烤房各層的多路溫濕度傳感器和數據轉換器，攝像裝置9包括均勻分布在烤房各層的攝像頭和視頻存儲裝置。烤房主體5的進風口與溫濕度控制設備6的出風口連通、烤房主體5的出風口與溫濕度控制設備6的進風口連通形成循環通路。溫濕度控制設備6包括熱泵61、排濕裝置62、風機63、補/排風裝置64，溫濕度控制設備的電機采用變頻控制，實現溫濕度控制的無極轉換；排濕裝置62設置在溫濕度控制設備6的進風口，排濕裝置62與風機63連通，風機63再與補/排風裝置64連通，補/排風裝置64再與熱泵61連通，熱泵61設置在溫濕度控制設備6的出風口，形成風通路。智能烘烤控制裝置7內部設置有PLC、電源控制模塊、溫濕度控制模塊、顯示與操作模塊、報警模塊、數據存儲模塊、溫濕度數據采集模塊和RS485接口；智能烘烤控制裝置7利用內置烤煙工藝曲線，通過PLC可實現：烘烤工藝參數選擇與修改、顯示參數曲線、查看歷史記錄、報警、溫濕度智能調控、自動向烤煙系統服務器1上傳數據或接收其指令。信息采集裝置10具有稱重、照相和信息錄入模塊，實現烘烤結束后干煙按等級分類和稱重并將數據記錄上傳到烤煙系統服務器1，以便進度統計分析。溫濕度控制設備6與智能烘烤控制裝置7連接，智能烘烤控制裝置7采用程序控制應用模糊算法和神經網絡算法實時監控溫濕度控制設備6的輸出參數；溫濕度檢測裝置8設在烤房主體5的循環通路內，溫濕度檢測裝置8連接到智能烘烤控制裝置7，實現溫濕度測試結果實時傳輸到智能烘烤控制裝置7；智能烘烤控制裝置7、攝像裝置9、信息采集裝置10均與網絡連接控制器11連接，網絡連接控制器11再通過互聯網4與烤煙系統服務器1連接，使烤煙系統服務器1可通過互聯網4接收并處理智能烘烤控制裝置7、攝像裝置9、信息采集裝置10和終端應用系統2的數據；烤煙系統服務器1內設置有圖像識別管理模塊，可識別煙葉筋脈與葉片的有效區域并將煙葉顏色與分布數字化，烤煙系統服器1根據接收到的智能控制裝置7的數據和圖像識別結果應用云平臺大數據的計算分析得到烘烤工藝優化方案并向智能烘烤控制裝置7發送執行指令，智能烘烤控制裝置7通過控制溫濕度控制設備6做出相應的參數調整使烤房主體5內的煙葉得到最佳的烘烤效果。
本發明的烘烤工藝包括編煙預凋萎，變黃期、定色期、干筋期、干煙回潮期工序，變黃期與定色期各設兩步，本烘烤工藝第二步至第七步中溫度穩定階段的溫濕度參數與持續時間調控是以智能烘烤控制裝置7預設工藝曲線為控制基礎并以烤煙系統服務器1在線監測煙葉圖像與溫濕度數據應用云平臺大數據的計算分析實現智能調控，具體步驟如下：第一步，編煙預凋萎：將成熟的鮮煙葉編桿后按照常規烤煙房內部的擺放形式擺放在通風良好的晾煙棚內，到煙葉三成黃、微微發軟為止；第二步，變黃前期：以1℃/h的速率干球溫度升溫到37.5 38.5℃、濕球溫度控制在36 37℃，保持10 20h，風機轉速10001200r/min，到煙葉六成黃為止；第三步，變黃后期：以0.5℃/h的速率干球溫度升溫到40 42℃，同時控制濕球溫度37 38℃，持續24 36h；風機轉速控制在1200 1300r/min，到煙葉九成黃、煙葉勾尖卷邊為止；第四步，定色前期：按0.5℃/h速度將干球溫度升高到46 48℃，同時控制濕球溫度38 39℃，持續12 24h，風機轉速控制在1400 1500r/min，到煙葉簧片黃筋、煙葉呈小卷筒狀為止；第五步，定色后期：按1℃/h速度將干球溫度升高到50 52℃，同時控制濕球溫度39 40℃，持續16 24h，風機轉速控制在1200 1300r/min，到葉片全干、煙葉呈大卷筒狀為止；第六步，干筋期：按1℃/h速度將干球溫度升高到65 68℃，同時控制濕球溫度40 42℃，持續時間5 12h；風機轉速500 700r/min，到煙葉筋脈全干呈褐色為止；第七步，干煙回潮期：按2℃/h速度將干球溫度下降到35 36℃，同時控制濕球溫度下降到34 35℃，持續時間10 16h；風機轉速750 900r/min，使干煙葉變軟展開易于出烤。烤煙各個步驟中溫度穩定階段的溫濕度參數與持續時間通過烤煙系統服務器1云平臺在線監控，僅在網絡未連接的情況下是完全按照智能烘烤控制裝置7內置工藝曲線設定時間執行。
實施例1：對福建三明的翠碧一號中部煙葉采用智能化烤煙房3進行烘烤，烘烤工藝步驟如下：第一步，將成熟的鮮煙葉編桿后按照常規烤煙房內部的擺放形式擺放在通風良好的晾煙棚內，到煙葉三成黃、微微發軟為止；第二步，以1℃/h的速率干球溫度升溫到37.5℃、控制濕球溫度36℃，保持10h，風機轉速1000r/min，使煙葉六成黃；第三步，以0.5℃/h的速率干球溫度升溫到40℃，同時控制濕球溫度37℃，持續20h；風機轉速控制在1200r/min，使煙葉九成黃、煙葉勾尖卷邊；第四步，按0.5℃/h速度將干球溫度升高到46℃，同時控制濕球溫度38℃，持續12h，風機轉速控制在1400r/min，使煙葉黃片黃筋、煙葉呈小卷筒狀為止；第五步，按1℃/h速度將干球溫度升高到50℃，同時控制濕球溫度39℃，持續20h，風機轉速控制在1200r/min，到葉片全干、煙葉呈大卷筒狀為止；第六步，按1℃/h速度將干球溫度升高到65℃，同時控制濕球溫度40℃，持續時間5h；風機轉速500r/min，使煙葉筋脈全干呈褐色；第七步，按2℃/h速度將干球溫度下降到35℃，同時控制濕球溫度下降到34℃，持續時間12h；風機轉速750r/min，使干煙葉變軟展開易于出烤。
實施例2：對福建三明的翠碧一號中部煙葉采用智能化烤煙房3進行烘烤，烘烤工藝步驟如下：第一步，將成熟的鮮煙葉編桿后按照常規烤煙房內部的擺放形式擺放在通風良好的晾煙棚內，到煙葉三成黃、微微發軟為止；第二步，以1℃/h的速率干球溫度升溫到38.5℃、控制濕球溫度37℃，保持20h，風機轉速1200r/min，使煙葉六成黃；第三步，以0.5℃/h的速率干球溫度升溫到42℃，同時控制濕球溫度38℃，持續30h；風機轉速控制在1300r/min，到煙葉九成黃、煙葉勾尖卷邊為止；第四步，按0.5℃/h速度將干球溫度升高到48℃，同時控制濕球溫度39℃，持續24h，風機轉速控制在1500r/min，到煙葉黃片黃筋、煙葉呈小卷筒狀為止；第五步，按1℃/h速度將干球溫度升高到52℃，同時控制濕球溫度40℃，持續24h，風機轉速控制在1300r/min，到葉片全干、煙葉呈大卷筒狀為止；第六步，按1℃/h速度將干球溫度升高到68℃，同時控制濕球溫度42℃，持續時間12h；風機轉速700r/min，使煙葉筋脈全干呈褐色；第七步，按2℃/h速度將干球溫度下降到36℃，同時控制濕球溫度下降到35℃，持續時間16h；風機轉速900r/min，使干煙葉變軟展開易于出烤。
實施例3：對福建三明的翠碧一號中部煙葉采用智能化烤煙房3進行烘烤，烘烤工藝步驟如下：第一步，將成熟的鮮煙葉編桿后按照常規烤煙房內部的擺放形式擺放在通風良好的晾煙棚內，到煙葉三成黃、微微發軟為止；第二步，以1℃/h的速率干球溫度升溫到38℃、控制濕球溫度36.5℃，，保持12h，風機轉速1080r/min，使煙葉六成黃；第三步，以0.5℃/h的速率干球溫度升溫到41℃，同時控制濕球溫度37.5℃，持續22h；風機轉速控制在1260r/min，使煙葉九成黃、煙葉勾尖卷邊；第四步，按0.5℃/h速度將干球溫度升高到47℃，同時控制濕球溫度38.5℃，持續16h，風機轉速控制在1440r/min，使煙葉黃片黃筋、煙葉呈小卷筒狀；第五步，按1℃/h速度將干球溫度升高到53℃，同時控制濕球溫度39.5℃，持續22h，風機轉速控制在1260r/min，使葉片全干、呈大卷筒；第六步，按1℃/h速度將干球溫度升高到67℃，同時控制濕球溫度41℃，持續時間6h；風機轉速600r/min，使煙葉筋脈全干呈褐色；第七步，按2℃/h速度將干球溫度下降到35℃，同時控制濕球溫度下降到34℃，持續時間12h；風機轉速840r/min，使干煙葉變軟展開易于出烤。
對比例：對福建三明的翠碧一號中部煙葉，采用普通密集烤房進行烘烤，使用常規生產翠碧一號專用烘烤工藝。烘烤結束后打開烤房門，干煙隨烤房自然冷卻36小時后出烤煙葉。
對實施例和對比例的烘烤結果進行能耗用工統計、烤后煙葉外觀質量對比、烤后煙葉經濟效益對比結果見表1表3。
表1能耗用工成本統計
表2烤后煙葉外觀質量
表3烤后煙葉經濟效益
通過以上數據對比，說明采用本發明的在線智能化烤煙系統及烘烤工藝具有升溫平穩、控溫精準、不掉溫能使煙葉充分變黃、凋萎、內含物轉化充分，烤后的煙葉油分足、色澤亮、正反面煙葉顏色均勻色差小，提高優次等煙的比例，總體烤后煙葉外觀質量好于普通密集烤房，而且烘烤成本下降20％以上，同時烤房的烘烤周期減少20 24h，大大提高了烤房的周轉率。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。