無線通訊方式的溫濕度傳感器在煙草行業溫濕度測量中的應用

說明：該方案也適用于其他需要對環境溫、濕度監控的領域，如：成品庫、醇化庫、發酵庫、儲絲房等，現僅以某煙葉發酵庫為例。

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字式傳感器，與在線式溫濕度傳感器相比較，有如下優點：

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，降低了系統成本、提高了系統的可靠性。
5) 如果發酵庫翻新，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) 系統可以很方便的與空調機的自動控制系統連接。

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

2 人工發酵的基本程序

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

發酵庫現有37名工作人員，采用四班三運轉方式，每兩個小時派人進發酵室內抄寫室內環境溫度、濕度、煙包包心溫度，全年365天從不間斷。由于發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出的刺鼻的煙味，工作環境惡劣，影響操作工身體健康。而且，采用人工定時記錄數據的方式，數據精度、數據的完整性無法保證；數據處理、生產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，發酵庫的生產狀態監測、生產管理水平確實落后了。

發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，系統運行了兩年后被廢棄。

4 系統設計指標

1) 可靠性高，可以常年不間斷運行。
2) 系統維護簡單、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) 每個發酵室外最好有現場溫、濕度顯示。

5 系統基本功能

1）自動監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據和曲線.
4） 傳感器參數修改功能: 通過通訊網絡對網上的傳感器中的參數進行修改、設定(站址、量程、零點、溫度系數)
5） 調度及管理功能: 系統具有在現有硬件平臺上，為將來通過Internet網絡實現生產計劃下達及生產現狀的WWW服務的功能

6 系統方案

6.1數據采集方案

根據煙葉發酵庫溫、濕度控制的要求，煙葉發酵庫溫、濕度控制及監測擬采用新一代無線數字式環境溫、濕度監測儀WOW和新一代離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT。WOW與PointSix研發的HA8-WOW設備配合使用，可實現在煙葉發酵庫內的多點溫、濕度24小時實時自動監控。離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT可在煙葉發酵庫中對需重點進行溫、濕度控制的產品進行24小時溫、濕度實時監測和記錄。具體方案如下：

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

1) 監測點應優先設置在是發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) 監測點在發酵庫內分布盡可能均勻，確保對整個發酵庫溫、濕度的有效監控；
3) 監測點應根據發酵庫中溫、濕度的實際情況進行合理布置。如在發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，應考慮布置一定數量的監測點。在靠近地面的墻面上濕度較大，也應有一定的監測點；
4) 監測點位置以不影響發酵庫中煙包碼放和運輸為原則。

每個WOW監測的溫、濕度信息通過HA8-WOW接收器接收，這些信息由HA8-WOW通過1-Wire?網絡與中央控制計算機連接，由中央控制計算機對所有監測數據進行判讀和分析，并形成各個監測點的溫、濕度監測歷史趨勢圖。如果發現某個或某幾個溫、濕度監測點的溫、濕度出現異常，中央控制計算機將對發生異常的監測點位置進行判斷，通過優化計算確定哪臺通風機或空調機工作異常。優化計算的原則是：

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