CN105192868A - 一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，所述烤烟房包括加热装置；所述的加热装置为沼气加热装置；所述的加热装置包括沼气池、第一输气管道、第二输气管道、流量调节元件和发热器，发热器安装在热风室内，发热器与换热管连接，沼气池通过第一输气管道、流量调节元件、第二输气管道与发热器连接；所述加热控制及温度监测系统包括部件通信元件、控制元件和终端，终端通过部件通信元件与控制元件电连接，控制元件与流量调节元件的控制端、发热器的控制端电连接；所述加热控制及温度监测系统还包括有安装在烤烟房内的温度数据采集元件，温度数据采集元件与控制元件连接。

Description

一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统

技术领域

本发明涉及烟叶加工领域，更具体地，涉及一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统。

背景技术

在烟草加工领域，摘取新鲜烟叶之后，一般将烟叶放置在烤烟房内进行脱水处理。脱水处理这一步骤的好坏将直接影响到制造的烟草的质量。为了能够对这一步骤实行精确的控制，在进行脱水处理时必须对烤烟房内的温度实行精确监测，然后根据监测的结果对烤烟房内的温度进行调整，而对烤烟房内的温度调整的过程也是对烤烟房内加热装置的输出功率进行调整的过程。

现有技术中，一般采用温度计+人工的方式对烤烟房内的温度进行监测，然后根据监测的结果对烤烟房内的加热装置的输出功率进行调整，然而这一监测调整方式的实行需要专门安排一名工作人员定时采集烤烟房内的温度数据，然后对加热装置的输出功率进行调整，这种监测调整方式的工作效率低下，同时造成了人力资源的浪费。

发明内容

本发明为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，该系统提出了利用终端远程控制加热装置输出功率的及进行温度监测的技术方案，应用该方案，用户能够实时对烤烟房内的温度，也即对烤烟房内的加热装置的输出功率进行远程调整和温度的远程监测，与现有技术相比，调整的效率高，且节约了人力资源。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，所述烤烟房包括设有加热装置的热风室、设有挂烟架的烤烟室，烤烟室与热风室之间通过进风口和回风口形成循环烟道，所述的加热装置连接换热管；所述的加热装置为沼气加热装置；

所述的加热装置包括沼气池、第一输气管道、第二输气管道、流量调节元件和发热器，发热器安装在热风室内，发热器与换热管连接，沼气池通过第一输气管道、流量调节元件、第二输气管道与发热器连接；

所述加热控制及温度监测系统包括部件通信元件、控制元件和终端，终端通过部件通信元件与控制元件电连接，控制元件与流量调节元件的控制端、发热器的控制端电连接；

所述加热控制及温度监测系统还包括有安装在烤烟房内的温度数据采集元件，温度数据采集元件与控制元件连接。

本发明提供的加热控制及温度监测系统的工作原理如下：

上述方案中，在流经流量调节元件的沼气的流量大于0且发热器处于工作状态时，加热装置处于正常的工作状态，此时沼气池通过第一输气管道、流量调节元件、第二输气管道向发热器提供燃料，而在流经流量调节元件的沼气的流量等于0且发热器处于关闭状态时，此时加热装置处于停止工作状态。针对此种控制方式，本发明提供的加热控制系统首先通过控制发热器的开启或关闭来控制加热装置的工作或停止工作，然后通过控制流经流量调节元件的流量大小来控制加热装置的输出功率，从而达到调整烤烟房内温度的目的。其具体原理如下：用户通过终端下发相应的调整流经流量调节元件流量的命令，并将该命令通过部件通信元件下发至控制元件，控制元件根据接收的命令，对流量调节元件进行相应的控制，从而对流经流量调节元件的流量进行调整，从而达到控制加热装置输出功率的目的。用户在使用控制系统的时候，可以依据烟叶在不同烘烤阶段所需的标准温度和烤烟房内的温度情况来对流经流量调节元件的流量进行调整，比如，当烤烟房内的温度高于标准温度时，用户向终端下发降低流经流量调节元件流量的命令，使得加热装置的输出功率得到降低，令烤烟房内的温度能够回落，直至回落至所需的标准温度。而在烤烟房内的温度低于标准温度时，用户向终端下发增大流经流量调节元件流量的命令，使得加热装置的输出功率得到提高，直至烤烟房内的温度提升到所需的标准温度。通过灵活地对加热装置的输出功率进行调整，使得烤烟房内的温度能够与标准温度平齐，保证烟叶烘烤的质量。

同时，温度数据采集元件用于采集烤烟房内的温度数据，并将采集的温度数据通过控制元件、部件通信元件传输至终端，用户使用终端，即可实时获知烤烟房内的温度情况，并根据该温度情况，判断烤烟房内的温度是否与烘烤工艺相应阶段所需的标准温度贴合，若是则不需对加热装置的输出功率进行调整，若否则通过终端对加热装置的输出功率进行调整，从而使得烤烟房内的温度始终与烘烤工艺的温度贴合，保证烟叶烘烤的质量。

优选地，所述流量调节元件为电磁流量阀。

优选地，由于烤烟房的面积往往比较大，而单独的一个温度数据采集元件的数据采集范围比较局限，因此采集的温度数据并不具备代表性和真实性，为了克服这种缺陷，所述温度数据采集元件的数量为多个，多个温度数据采集元件别安装在烤烟房内的不同位置上。通过在烤烟房内的不同位置上分别设置多个温度数据采集元件，使得采集的温度数据能够真实地反映烤烟房内的温度，所以本发明提供的系统监测的准确度较高，控制温度的精确度也较高。

优选地，所述温度数据采集元件包括温度传感器和数据处理元件，温度传感器安装在烤烟房内，温度传感器通过数据处理元件与控制元件连接。温度传感器用于采集烤烟房内的温度信号并将温度信号传输至数据处理元件，数据处理元件对温度信号进行处理后获得温度数据，然后将获取的温度数据传输至控制元件。

优选地，所述数据处理元件包括信号放大器和数模转换器，温度传感器通过信号放大器、数模转换器与控制元件连接。信号放大器用于对温度传感器采集的温度信号进行放大，数模转换器用于对放大了的温度信号进行数模转换，形成温度数据，并将温度数据传输至控制元件。

优选地，所述终端包括终端控制元件、终端通信元件，终端控制元件通过终端通信元件与部件通信元件连接。在具体的使用过程中，用户通过终端控制元件下发调整流经流量调节元件流量的命令，终端将该命令通过终端通信元件、部件通信元件传输至控制元件，控制元件根据该命令对流量调节元件进行相应调整，同时，终端通信元件接收部件通信元件传输的温度数据后，将温度数据传输至终端控制元件，用户根据终端控制元件，即可实时获知烤烟房内的温度情况。

优选地，所述终端还包括有显示元件和按键元件，显示元件、按键元件与终端控制元件连接。按键元件用于方便用户向终端控制元件下发调整流经流量调节元件流量的命令，显示元件用于显示终端控制元件接收的温度数据供用户参考，显示元件也用于显示用户下发的调整流经流量调节元件流量的命令，方便用户进行校对，以免下发错误的命令。

优选地，所述终端还包括有存储元件，存储元件与终端控制元件连接。存储元件用于存储终端控制元件接收的历史温度数据，用户在需要查阅这些数据时，可以通过按键元件调用历史温度数据并通过显示元件进行显示。

优选地，所述终端通信元件、部件通信元件均为无线通信模块。

优选地，所述终端为智能手机、平板电脑或上位机中任一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的加热控制及温度监测系统在使用的过程中会不断地采集烤烟房内的温度数据并将温度数据发送至终端，因此用户通过终端能够实时获知烤烟房内的温度情况，并根据烤烟房的温度情况对加热装置的输出功率进行调整，譬如在烤烟房内的温度高于烘烤阶段所需的温度时，降低加热装置的输出功率，对烤烟房进行降温处理，避免烤烟房内的温度脱离标准温度影响烟叶的烘烤品质，而在烤烟房内的温度低于烟叶烘烤阶段所需要的温度时，增大加热装置的输出功率，使得烤烟房内的温度与烘烤阶段所需的温度保持一致。

附图说明

图1为烤烟房的整体结构示意图。

图2为挂烟架的结构示意图。

图3为竖杆截面的结构示意图。

图4为加热装置的结构示意图。

图5为加热控制及温度监测系统的结构示意图。

图6为加热控制及温度监测系统的优选方案的结构示意图。

图7为烤房内的温度数据具体数值的变化过程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1－3所示，一种沼气加热的烤烟房，其中，包括设有加热装置4的热风室2、设有挂烟架3的烤烟室1，烤烟室1与热风室2之间通过进风口5和回风口6形成循环烟道，加热装置4连接换热管7；

热风室2下部靠近进风口5设有第一风机9，烤烟室1下部与第一风机9的相对处设有向上吹风的第二风机91；挂烟架3包括竖向设置的竖杆31、横向设置的横杆32，竖杆31上设有多个卡接横杆32的卡接部311；

进风口5和回风口6处分别设有进风口闸门100、回风口闸门200；

加热装置4为沼气加热装置。

本实施例中，第一风机9对准进风口5，使热风从热风室2吹向烤烟室1，而第二风机91设于烤烟室1的侧壁底部，使从第一风机9吹出的热风在侧壁处加快上升，再通过回风口6回流到热风室2中。

而竖杆31上设有多个卡接横杆的卡接部311，使用时，将烟叶固定挂在横杆32上，而设置了卡接部311后可将横杆卡接在竖杆上不同高度的位置，适应了不同尺寸和大小烟叶的要求，使烟叶不会在固定后掉落在地上。另外，由于设置了卡接部311后横杆高度可调节，使得使用者在挂烟叶和收取烟叶的过程中更加方便，如挂烟叶时，可先将横杆卡接在符合使用者高度的位置，固定挂装后，再将此横杆通过工具调节到其它高度位置，收取烟叶的过程也类似。

由于设置了进风口闸门100、回风口闸门200，该进风口闸门100和回风口闸门200由控制装置控制开闭，当需要烤烟时，进风口闸门100和回风口闸门200打开，热风循环；当不需要烤烟时，进风口闸门100和回风口闸门200关闭。这样，烤烟和非烤烟的过程中烤烟室与热风室可在空间上独立或连通，防止了热风室内产生的废弃物质在非烤烟时进入烤烟室，使得烟叶不会受到污染或损坏，保证了烟叶的干净、清洁，提高了后续程序中的烟叶质量。

本实施例中，烤烟室1底部为第一风机9风向远端高于近端的斜面。卡接部311环绕设于竖杆31圆周外部。烤烟室1侧壁上设有排湿口10。排湿口10上设有除湿机11。

烤烟室1底部斜面的设计能够更好的引导烟气气流的上升。卡接部311环绕设于竖杆31圆周外部使得安装横杆时更加的方便，可随时调节横杆的位置。随着烘烤效率的提高，烤烟室1设置相应的排湿口10和除湿机11能够提高排湿性能。

如图4所示，所述的加热装置4包括沼气池41、第一输气管道42、第二输气管道43、流量调节元件44和发热器45，发热器45安装在热风室2内，发热器45与换热管7连接，沼气池41通过第一输气管道42、流量调节元件44、第二输气管道43与发热器45连接；

如图5所示，所述加热控制及温度监测系统包括部件通信元件、控制元件和终端，终端通过部件通信元件与控制元件电连接，控制元件与流量调节元件44的控制端、发热器45的控制端电连接；

所述加热控制及温度监测系统还包括有安装在烤烟房内的温度数据采集元件，温度数据采集元件与控制元件连接。

本发明提供的加热控制及温度监测系统的工作原理如下：

上述方案中，在流经流量调节元件44的沼气的流量大于0且发热器45处于工作状态时，加热装置处于正常的工作状态，此时沼气池41通过第一输气管道42、流量调节元件44、第二输气管道43向发热器45提供燃料，而在流经流量调节元件44的沼气的流量等于0且发热器45处于关闭状态时，此时加热装置处于停止工作状态。针对此种控制方式，本发明提供的加热控制系统首先通过控制发热器45的开启或关闭来控制加热装置的工作或停止工作，然后通过控制流经流量调节元件44的流量大小来控制加热装置的输出功率，从而达到调整烤烟房内温度的目的。其具体原理如下：用户通过终端下发相应的调整流经流量调节元件44流量的命令，并将该命令通过部件通信元件下发至控制元件，控制元件根据接收的命令，对流量调节元件44进行相应的控制，从而对流经流量调节元件44的流量进行调整，从而达到控制加热装置输出功率的目的。用户在使用控制系统的时候，可以依据烟叶在不同烘烤阶段所需的标准温度和烤烟房内的温度情况来对流经流量调节元件44的流量进行调整，比如，当烤烟房内的温度高于标准温度时，用户向终端下发降低流经流量调节元件44流量的命令，使得加热装置的输出功率得到降低，令烤烟房内的温度能够回落，直至回落至所需的标准温度。而在烤烟房内的温度低于标准温度时，用户向终端下发增大流经流量调节元件44流量的命令，使得加热装置的输出功率得到提高，直至烤烟房内的温度提升到所需的标准温度。通过灵活地对加热装置的输出功率进行调整，使得烤烟房内的温度能够与标准温度平齐，保证烟叶烘烤的质量。

同时，温度数据采集元件用于采集烤烟房内的温度数据，并将采集的温度数据通过控制元件、部件通信元件传输至终端，用户使用终端，即可实时获知烤烟房内的温度情况，并根据该温度情况，判断烤烟房内的温度是否与烘烤工艺相应阶段所需的标准温度贴合，若是则不需对加热装置的输出功率进行调整，若否则通过终端对加热装置的输出功率进行调整，从而使得烤烟房内的温度始终与烘烤工艺的温度贴合，保证烟叶烘烤的质量。其中，流量调节元件44为电磁流量阀。

图7为烤房内的温度数据具体数值的变化过程图，所述温度数据采集自烟叶三段式烘烤工艺的实施过程中，所述烟叶三段式烘烤工艺包括三个阶段，分别为依次执行的变黄阶段、定色阶段和干筋阶段，所述烟叶为下部叶，如图7所示，烤烟房内的初始温度为25℃，在变黄阶段，烤烟房内的温度每小时升温1℃，升温时间大概为12小时，在烤烟房内的温度到达38℃时，保持烤烟房内的温度为38℃，保持时间为16小时，使烟叶变黄程度达到青筋黄片，干燥程度达到凋萎发软。然后升温至39~41℃，并保持烤烟房内的温度为39~41℃约16小时，使黄片青筋底棚主脉半软。然后进入定色阶段，定色阶段每4小时烤烟房内的温度升1℃，直至42℃，在42℃前保证叶片全黄，叶片充分塌架，并使烤烟房内的温度保持42℃，保持时间为约12小时，此后以3小时升1℃直至46℃，并保持46℃约10小时，使烟叶主脉全黄，叶片勾尖卷边。当烟叶变化达到要求后，每小时升1℃直至烤烟房内的温度稳定在54℃，并在26小时内保持此温度条件，保证全炕叶片定色干燥，促进烟叶烤香。最后进入干筋阶段，烤烟房内的温度从54℃升至并稳定在68℃，升温时间为约12小时，升温速度为每小时1℃，稳定在68℃后使烤烟房保持这温度约15小时。干筋阶段能够保证烟叶主脉全干并使烟叶经烘烤后呈现桔黄色。

本实施例中，由于烤烟房的面积往往比较大，而单独的一个温度数据采集元件的数据采集范围比较局限，因此采集的温度数据并不具备代表性和真实性，为了克服这种缺陷，所述温度数据采集元件的数量为多个，多个温度数据采集元件别安装在烤烟房内的不同位置上。通过在烤烟房内的不同位置上分别设置多个温度数据采集元件，使得采集的温度数据能够真实地反映烤烟房内的温度，所以本发明提供的系统监测的准确度较高，控制温度的精确度也较高。

其中，如图6所示，温度数据采集元件包括温度传感器和数据处理元件，温度传感器安装在烤烟房内，温度传感器通过数据处理元件与控制元件连接。温度传感器用于采集烤烟房内的温度信号并将温度信号传输至数据处理元件，数据处理元件对温度信号进行处理后获得温度数据，然后将获取的温度数据传输至控制元件。数据处理元件包括信号放大器和数模转换器，温度传感器通过信号放大器、数模转换器与控制元件连接。信号放大器用于对温度传感器采集的温度信号进行放大，数模转换器用于对放大了的温度信号进行数模转换，形成温度数据，并将温度数据传输至控制元件。

本实施例中，如图6所示，终端包括终端控制元件、终端通信元件，终端控制元件通过终端通信元件与部件通信元件连接。在具体的使用过程中，用户通过终端控制元件下发调整流经流量调节元件44流量的命令，终端将该命令通过终端通信元件、部件通信元件传输至控制元件，控制元件根据该命令对流量调节元件44进行相应调整，同时，终端通信元件接收部件通信元件传输的温度数据后，将温度数据传输至终端控制元件，用户根据终端控制元件，即可实时获知烤烟房内的温度情况。

本实施例中，如图6所示，终端还包括有显示元件和按键元件，显示元件、按键元件与终端控制元件连接。按键元件用于方便用户向终端控制元件下发调整流经流量调节元件44流量的命令，显示元件用于显示终端控制元件接收的温度数据供用户参考，显示元件也用于显示用户下发的调整流经流量调节元件44流量的命令，方便用户进行校对，以免下发错误的命令。

本实施例中，如图6所示，终端还包括有存储元件，存储元件与终端控制元件连接。存储元件用于存储终端控制元件接收的历史温度数据，用户在需要查阅这些数据时，可以通过按键元件调用历史温度数据并通过显示元件进行显示。

本发明提供的加热控制及温度监测系统在使用的过程中会不断地采集烤烟房内的温度数据并将温度数据发送至终端，因此用户通过终端能够实时获知烤烟房内的温度情况，并根据烤烟房的温度情况对加热装置的输出功率进行调整，譬如在烤烟房内的温度高于烘烤阶段所需的温度时，降低加热装置的输出功率，对烤烟房进行降温处理，避免烤烟房内的温度脱离标准温度影响烟叶的烘烤品质，而在烤烟房内的温度低于烟叶烘烤阶段所需要的温度时，增大加热装置的输出功率，使得烤烟房内的温度与烘烤阶段所需的温度保持一致。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，所述烤烟房包括设有加热装置（4）的热风室（2）、设有挂烟架（3）的烤烟室（1），烤烟室（1）与热风室（2）之间通过进风口（5）和回风口（6）形成循环烟道，所述的加热装置（4）连接换热管（7）；所述的加热装置（4）为沼气加热装置；

所述的加热装置（4）包括沼气池（41）、第一输气管道（42）、第二输气管道（43）、流量调节元件（44）和发热器（45），发热器（45）安装在热风室（2）内，发热器（45）与换热管（7）连接，沼气池（41）通过第一输气管道（42）、流量调节元件（44）、第二输气管道（43）与发热器（45）连接；

其特征在于：所述加热控制及温度监测系统包括部件通信元件、控制元件和终端，终端通过部件通信元件与控制元件电连接，控制元件与流量调节元件（44）的控制端、发热器（45）的控制端电连接；

所述加热控制及温度监测系统还包括有安装在烤烟房内的温度数据采集元件，温度数据采集元件与控制元件连接。

2.根据权利要求1所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述流量调节元件（44）为电磁流量阀。

3.根据权利要求1所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述温度数据采集元件的数量为多个，多个温度数据采集元件分别安装在烤烟房内的不同位置上。

4.根据权利要求3所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述温度数据采集元件包括温度传感器和数据处理元件，温度传感器安装在烤烟房内，温度传感器通过数据处理元件与控制元件连接。

5.根据权利要求4所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述数据处理元件包括信号放大器和数模转换器，温度传感器通过信号放大器、数模转换器与控制元件连接。

6.根据权利要求2所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述终端包括终端控制元件、终端通信元件，终端控制元件通过终端通信元件与部件通信元件连接。

7.根据权利要求6所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述终端还包括有显示元件和按键元件，显示元件、按键元件与终端控制元件连接。

8.根据权利要求7所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述终端还包括有存储元件，存储元件与终端控制元件连接。

9.根据权利要求6所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述终端通信元件、部件通信元件均为无线通信模块。

10.根据权利要求1~9任一项所述的沼气烤烟房加热控制及温度监测系统，其特征在于：所述终端为智能手机、平板电脑或上位机中任一种。