基于物联网的温湿度实时监测系统在烟叶烘烤中的应用

　　摘 要：为进一步优化传统密集烘烤技术，增加烘烤安全性、稳定性、方便性，笔者引入基于物联网设计的一种温湿度实时监测系统，采用串联方式将其安装于烤房中，实时监测烘烤过程中的温湿度并将数据传送至后台，用户可根据其与设定值的对比对烘烤过程进行精准调控。试验通过对安装物联网温湿度实时监测系统的密集烤房与传统密集烤房烘烤过程中温湿度的变化和烤后烟叶外观质量进行对比分析，结果表明，安装物联网温湿度实时监测系统的烤房干湿球温度变化的稳定性及烤后烟叶外观质量均优于传统烤房，说明该系统对提高烘烤的稳定性和安全性以及改善烟叶质量具有促进作用。
　　关键词：烤房；温度；湿度；物联网；烟叶质量
　　中图分类号：S572 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.10.015
　　Abstract： To further optimize the traditional bulk curing technology and increase the safety， stability and convenience of baking， a real-time temperature and humidity monitoring system based on the internet of things were introduced， and installed in a roasting room by series method. The system could monitor the temperature and humidity in the tobacco leaf baking process in real time and send the data to the background， which users could accurately control the baking process according to the comparison with the set values. The contrastive experiment was conducted to compare the internet of things barn and traditional bulk curing barn， and the contrastive indices included the changes of temperature and humidity during the curing process and appearance quality of tobacco leaves after roasting. The results showed that the stability of drying and wetting bulb temperature， and also the appearance quality of flue-cured tobacco leaves in the curing barn with real-time temperature and humidity monitoring system was better than the traditional curing barn， indicating that the system could enhance the stability and safety of baking， and improve the quality of tobacco leaves.
　　Key words： flue-curing barn； temperature； humility； internet of things； tobacco quality
　　煙叶是一种经济作物，其质量优劣决定着烟农收益，而烘烤环境的动态变化与烟叶生理生化变化关系密切，通过影响酶活性改变烟叶的品质和质量[1-3]。传统烘烤是通过人工不定时对控制器进行调节，以达到控制密集烤房温湿度变化的目的，其难以实现对温湿度的及时准确控制[4]。随着通信技术的发展，目前无线通信技术在农业生产上运用的已经较多[5-11]，在烟叶生产上也有一定的应用。谢守勇等[12]通过GPRS网络，利用点对点等方式对烤房温湿度数据实现远程传送，为智能化烘烤提供了基础；刘志壮等[13]利用RS485总线网络设计，以上位机和下位机对烘烤过程中的温湿度进行远程监控及调控，解决了不同地域和时间的烟叶烘烤的需要；王桂梅等[14]通过对密集烤房的控制仪进行改造，控制助燃风机和循环风机等，达到对温湿度的调控，提高了烟叶烘烤质量；刘军等[15]通过在原有烤房的基础上进行改造，增加了智能温度控制系统，能在根据原有工艺实时调整，实现对烘烤工艺的精准控制。这些烘烤应用的无线技术均能达到智能控制的目的，但存在安装复杂、造价维护较贵等问题，在实际生产中不能很好地推广。
　　本研究以上述技术为基础构建了以单片机、电源模块和GPRS远程通信模块组成的设备，在无需改造烤房的情况下，采用串联式安装方式，实现了“物联网”和“大数据”的管理模式，使“云计算”和烟叶烘烤完美结合，提高了对烘烤温湿度控制的精度和烘烤质量，降低了劳动强度。
　　1 材料和方法
　　1.1 试验材料
　　供试烟叶品种为K326。试验田土壤肥力中等，田间管理按优质烟叶栽培生产技术进行，选取正常落黄、成熟度一致中部叶（10～12叶位）为试验材料。烤房为气流上升式烤房，烤房规格为8.0 m×2.7 m，装烟3层。
　　1.2 物联网设备介绍
　　1.2.1 设备内部构造及安装 本系统由单片机STM800L、电源模块和GPRS远程通信模块3个部分组成（设备引自西南大学）。其中，单片机和烤房控制仪同步采集干湿球温度计的温湿度数据，再通过GPRS模块将数据远程发送回信息平台，供用户实时查询烘烤的干湿球温度变化，及时调整烘烤工艺；电源模块和密集烤房控制器的电源接在一起，为单片机和GPRS模块运行供电（图1）。

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