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)控的領域，如：成品庫、醇化庫、發(fā)酵庫、儲絲房等，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：

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）
2) 無線溫、濕度傳感器采用防水設計可以應用于非常潮濕的環(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，不存在重復投資問題。
6) 系統(tǒng)可以很方便的與空調機的自動控制系統(tǒng)連接。

為便于介紹，下面以某煙廠為例進行方案論述。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，保證該卷煙廠年生產(chǎn)計劃。

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%，時間3天。
2）保溫階段: 溫度穩(wěn)定在45℃，相對濕度60%-65%，時間9天。
3）降溫階段: 溫度逐漸降至室溫，時間3天。

3 用戶需求分析

發(fā)酵庫現(xiàn)有37名工作人員，采用四班三運轉方式，每兩個小時派人進發(fā)酵室內抄寫室內環(huán)境溫度、濕度、煙包包心溫度，全年365天從不間斷。由于發(fā)酵室內溫濕度通常保持在45℃和60%左右，房間內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)管理水平確實落后了。

發(fā)酵庫曾采用蘋果機和單板機對溫、濕度進行計算機自動檢測。由于信號干擾和備件問題，系統(tǒng)運行了兩年后被廢棄。

4 系統(tǒng)設計指標

1) 可靠性高，可以常年不間斷運行。
2) 系統(tǒng)維護簡單、使用方便。
3) 自動化程度高，最好可以進行溫濕度的自動控制。
4) 每個發(fā)酵室外最好有現(xiàn)場溫、濕度顯示。

5 系統(tǒng)基本功能

1）自動監(jiān)測全部傳感器的測定值，并實時顯示在計算機屏幕上.
2）曲線功能: 提供實時、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）報表功能: 按用戶要求輸出報表，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)絡對網(wǎng)上的傳感器中的參數(shù)進行修改、設定(站址、量程、零點、溫度系數(shù))
5） 調度及管理功能: 系統(tǒng)具有在現(xiàn)有硬件平臺上，為將來通過Internet網(wǎng)絡實現(xiàn)生產(chǎn)計劃下達及生產(chǎn)現(xiàn)狀的WWW服務的功能

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設備配合使用，可實現(xiàn)在煙葉發(fā)酵庫內的多點溫、濕度24小時實時自動監(jiān)控。離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT可在煙葉發(fā)酵庫中對需重點進行溫、濕度控制的產(chǎn)品進行24小時溫、濕度實時監(jiān)測和記錄。具體方案如下：

根據(jù)煙葉發(fā)酵庫內部結構及布局特點，在發(fā)酵庫內設置3～4個WOW溫、濕度監(jiān)測點，這些監(jiān)測點將根據(jù)實際情況，進行設置點優(yōu)化選擇。監(jiān)測點優(yōu)化設定的原則是：

1) 監(jiān)測點應優(yōu)先設置在是發(fā)酵庫中遠離通風機和空調機送風口位置或通風效果不好的位置；
2) 監(jiān)測點在發(fā)酵庫內分布盡可能均勻，確保對整個發(fā)酵庫溫、濕度的有效監(jiān)控；
3) 監(jiān)測點應根據(jù)發(fā)酵庫中溫、濕度的實際情況進行合理布置。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其它位置較高，應考慮布置一定數(shù)量的監(jiān)測點。在靠近地面的墻面上濕度較大，也應有一定的監(jiān)測點；
4) 監(jiān)測點位置以不影響發(fā)酵庫中煙包碼放和運輸為原則。

每個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)絡與中央控制計算機連接，由中央控制計算機對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行判讀和分析，并形成各個監(jiān)測點的溫、濕度監(jiān)測歷史趨勢圖。如果發(fā)現(xiàn)某個或某幾個溫、濕度監(jiān)測點的溫、濕度出現(xiàn)異常，中央控制計算機將對發(fā)生異常的監(jiān)測點位置進行判斷，通過優(yōu)化計算確定哪臺通風機或空調機工作異常。優(yōu)化計算的原則是：

1) 確保溫、濕度異常在最短時間內得到控制；
2) 選擇控制距離發(fā)生溫、濕度異常最近的通風機或空調機工作。