无线通讯方式的温湿度传感器在烟草行业温湿度测量中的应用

说明：该方案也适用于其他需要对环境温、湿度监控的领域，如：成品库、醇化库、发酵库、储丝房等，现仅以某烟叶发酵库为例。

1 概述

无线通讯方式的温湿度传器（WOW）是美国PointSix公司新一代高精度数字式传感器，与在线式温湿度传感器相比较，有如下优点：

1) 无线温、湿度传感器的安装位置没有任何限制且无须布线。（在无线电通讯距离范围内）
2) 无线温、湿度传感器采用防水设计可以应用于非常潮湿的环境。
3) 无线温、湿度传感器的安装和维护非常简便。
4) 减少了电缆使用量，降低了系统成本、提高了系统的可靠性。
5) 如果发酵库翻新，无线温、湿度传感器不存在连接电缆问题可以随意拆卸，不存在重复投资问题。
6) 系统可以很方便的与空调机的自动控制系统连接。

为便于介绍，下面以某烟厂为例进行方案论述。该卷烟厂发酵库采用人工发酵，由31间发酵室组成。每间发酵室可装烟包400~600包，每一发酵周期为15天，每月要完成1万~3万包的发酵任务，保证该卷烟厂年生产计划。

2 人工发酵的基本程序

1）升温阶段: 温度由室温升至45℃，相对湿度55%-60%，时间3天。
2）保温阶段: 温度稳定在45℃，相对湿度60%-65%，时间9天。
3）降温阶段: 温度逐渐降至室温，时间3天。

3 用户需求分析

发酵库现有37名工作人员，采用四班三运转方式，每两个小时派人进发酵室内抄写室内环境温度、湿度、烟包包心温度，全年365天从不间断。由于发酵室内温湿度通常保持在45℃和60%左右，房间内充满了湿热蒸汽和烟包散发出的刺鼻的烟味，工作环境恶劣，影响操作工身体健康。而且，采用人工定时记录数据的方式，数据精度、数据的完整性无法保证；数据处理、生产管理仍停留在落后的手工制表的模式下，卷烟厂其他车间相比，发酵库的生产状态监测、生产管理水平确实落后了。

发酵库曾采用苹果机和单板机对温、湿度进行计算机自动检测。由于信号干扰和备件问题，系统运行了两年后被废弃。

4 系统设计指标

1) 可靠性高，可以常年不间断运行。
2) 系统维护简单、使用方便。
3) 自动化程度高，最好可以进行温湿度的自动控制。
4) 每个发酵室外最好有现场温、湿度显示。

5 系统基本功能

1）自动监测全部传感器的测定值，并实时显示在计算机屏幕上.
2）曲线功能: 提供实时、历史趋势图、对环境的温度、湿度及包心温度的变化用曲线显示在屏幕上.
3）报表功能: 按用户要求输出报表，打印温湿度变化的记录数据和曲线.
4） 传感器参数修改功能: 通过通讯网络对网上的传感器中的参数进行修改、设定(站址、量程、零点、温度系数)
5） 调度及管理功能: 系统具有在现有硬件平台上，为将来通过Internet网络实现生产计划下达及生产现状的WWW服务的功能

6 系统方案

6.1数据采集方案

根据烟叶发酵库温、湿度控制的要求，烟叶发酵库温、湿度控制及监测拟采用新一代无线数字式环境温、湿度监测仪WOW和新一代离线式温、湿度记录仪ILogger-THT。WOW与PointSix研发的HA8-WOW设备配合使用，可实现在烟叶发酵库内的多点温、湿度24小时实时自动监控。离线式温、湿度记录仪ILogger-THT可在烟叶发酵库中对需重点进行温、湿度控制的产品进行24小时温、湿度实时监测和记录。具体方案如下：

根据烟叶发酵库内部结构及布局特点，在发酵库内设置3～4个WOW温、湿度监测点，这些监测点将根据实际情况，进行设置点优化选择。监测点优化设定的原则是：

1) 监测点应优先设置在是发酵库中远离通风机和空调机送风口位置或通风效果不好的位置；
2) 监测点在发酵库内分布尽可能均匀，确保对整个发酵库温、湿度的有效监控；
3) 监测点应根据发酵库中温、湿度的实际情况进行合理布置。如在发酵库靠近天花板位置和天花板上温度一般较库内其它位置较高，应考虑布置一定数量的监测点。在靠近地面的墙面上湿度较大，也应有一定的监测点；
4) 监测点位置以不影响发酵库中烟包码放和运输为原则。

每个WOW监测的温、湿度信息通过HA8-WOW接收器接收，这些信息由HA8-WOW通过1-Wire™网络与中央控制计算机连接，由中央控制计算机对所有监测数据进行判读和分析，并形成各个监测点的温、湿度监测历史趋势图。如果发现某个或某几个温、湿度监测点的温、湿度出现异常，中央控制计算机将对发生异常的监测点位置进行判断，通过优化计算确定哪台通风机或空调机工作异常。优化计算的原则是：

1) 确保温、湿度异常在最短时间内得到控制；
2) 选择控制距离发生温、湿度异常最近的通风机或空调机工作。