CN205848669U - 网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统 - Google Patents

Abstract

网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，本实用新型涉及网络化智能烟叶烘干房技术领域，其旨在解决现有技术烟叶烘干过程由经验值主导，缺少量化的智能控制设置导致产品质量不稳定，缺少中心化数据管理从而不能实现分散烟叶烘干房的统一控制，烟叶烘干房本身过于依赖人工操作控制环境参数且烟叶烘干设备自动化程度低等技术问题。该实用新型主要包括微控制模块，传感器模块，各类风机电机和网络通讯模块。本实用新型用于烟叶烘干房智能化。

Description

网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统

技术领域

本实用新型涉及网络化智能烟叶烘干房技术领域，具体涉及网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统。

背景技术

在烤房专用供热设备即热空气发生装置，包括炉体和换热器，按烟叶烘烤工艺要求加热空气后，烤房控制器通过控制通风排湿设备，以保持空气在加热室和装烟室循环流动，实现烤房内外空气交换，维持装烟室内烘烤工艺要求的温湿度，包括循环风机、冷风进风门、百叶窗等排湿设备。循环风机运行时，通过装烟室隔热墙上开设的通风口，向装烟室输送热空气，用气流单循环模式来进行烟叶的烘干，按气流流动方向分气流上升式和气流下降式两种。气流上升式是指装烟室内空气由下向上运动与烟叶进行湿热交换，气流下降式是指装烟室内空气由上向下运动与烟叶进行湿热交换。目前在烟叶产区密集型烟叶烘干房使用的控制器绝大多数是定速控制循环风机的开启与关闭，完成烘干房内湿气的持续排出。其中，若采用单相电机风机，转速为1450转/分，若采用三相电机风机，转速则分为960转/分、1450转/分两档。在每一棚烟叶烤制过程中，烟叶烘干技师要通过观测窗口定时查看烟叶的颜色和干湿度，在烟叶烘干控制器上按照三段六步式的烟叶烘干曲线设置烤房温度、湿度及时间参数，再根据观测到的烟叶颜色和干湿度，调整有关参数，达到高质量烟叶烘干的要求。本实用新型可以将烟叶烘干技师的多年经验值转换成自动烟叶烘干工艺流程，基本不需要定时窗口观测，只需要确保电力持续、烟火不熄、烟叶烘干设备正常运转便可自动烘干一棚高质量、高品质烟叶，同时，可以确保在不降低烟叶品质、等级的情况下，保持甚至增加烤出的烟叶份量。

发明内容

针对上述现有技术，本实用新型目的在于提供网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其旨在解决现有技术烟叶烘干过程由经验值主导，缺少量化的智能控制设置导致产品质量不稳定，缺少中心化数据管理从而不能实现分散烟叶烘干房的统一管理控制，烟叶烘干房本身过于依赖人工操作控制环境参数且烟叶烘干设备自动化程度低等技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，包括电源，还包括电源进线空气开关，接入电源；隔离降压转换模块，通过电源进线空气开关接入电源；微控制模块，用于控制与通讯，接收由隔离降压转换模块输出的直流电；变频器，其输出频率由微控制模块控制，通过电源进线空气开关接入电源；循环风机电机，由变频器驱动；鼓风机控制模块，由微控制模块控制；鼓风机电机，由鼓风机控制模块驱动；传感器模块，采集烟叶烘干房内的环境参数并反馈环境参数至微控制模块；冷风门模块，用于补偿环境参数，由微控制模块控制；网络通讯模块，用于基于公共网络建立数据服务系统、管理控制系统的通讯，接收和/或发送微控制模块通讯数据。所述的数据服务系统包括分布式的无线收发通信基站和服务器群，分布式基站收集烟叶烘干房数据并发送至服务器群，服务器群按照权限依次分级为烟站密集型烟叶烘干数据控制中心、市县区烟草公司密集型烟叶烘干指挥控制数据分中心和省烟草总公司密集型烟叶烘干指挥控制大数据中心。

上述方案中，所述的隔离降压转换模块，包括防雷模块，通过电源进线空气开关接入电源；变压器，接收防雷模块输出的高电压且反馈检测信号至微控制模块；直流降压转换模块，接收变压器输出的低电压且输出直流电至微控制模块。

上述方案中，所述的变频器，通过RS485通讯模块接收微控制模块输出的变频信号。

上述方案中，所述的鼓风机电机，还设置有鼓风机电机故障检测模块，鼓风机电机故障检测模块反馈故障检测信号至微控制模块。

上述方案中，所述的传感器模块，包括温度传感器、湿度传感器或温湿度传感器。

上述方案中，所述的冷风门模块，包括依次连接的冷风门控制模块、冷风门堵砖检测模块和冷风门电机，冷风门控制模块由微控制模块控制，冷风门堵砖检测模块反馈堵砖检测信号至微控制模块。

上述方案中，所述的微控制模块，还设置有液晶显示器，存储模块，时钟模块和语音模块。

上述方案中，所述的网络通讯模块，包括3G、4G及未来5G通讯协议的无线信号模块。

上述方案中，所述的网络通讯模块，还连接有用户移动终端和无线收发通信基站，通过无线收发通信基站构建基于公共网络的数据服务系统、管理控制系统的通讯，系统中的单一控制器上的微控制模块，承担上传所在烟叶烘干房所有数据信息或接收数据服务、管理控制系统的控制命令。

上述方案中，所述的微控制模块根据传感器模块反馈的环境参数自动控制各类电机对环境参数向烟叶烘干有利方向进行调整和补偿。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

采用智能变频控制技术，用于循环风机变频调速控制、单相电源与三相电源转换、循环风机软启动及系统保护，实现密集烘烤过程中循环风机的自动变频调速，同时，设计无线通信模块，构建基于3G、4G网络的密集型烤房烟叶烘干控制网数据中心、分中心，实现“密集型烤房烟叶烘干控制器-烟站-县烟草公司-市烟草公司-省烟草公司”五级联动、级联互动，实现烟叶烘干流程全程监控、全程管理及烟叶烘干情况的动态掌控，在减少人力、电力、烟叶原料成本的同时，将现场烟叶烘干技师的经验覆盖整个烟叶烘干季节、每一座密集型烤房、每一棚烟叶烘干，实现提高烟叶烘干质量、增加烟农收入、提升网络化智能化管理水平的目标。

附图说明

图1为本实用新型的网络化密集型烟叶烘干房变频智能控制系统框图；

图2为本实用新型的冷风门控制模块电路图；

图3为本实用新型的隔离降压转换模块电路图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

实施例1

本实用新型烟叶烘干房主要包括烟叶烘烤室和热风室，设备包括供热设备、温湿度传感器、智能变频控制器、循环风机、加热鼓风机、冷风门、3G/4G烟叶烘干房无线收发通信器、3G/4G烟站无线收发通信器、烟站数据汇聚站、市县数据分中心、省数据中心、移动终端手机应用程序、数据分中心/中心管理控制分析软件、数据库系统及相关配套电缆光缆路由带宽等。微控制模块选用单片机或编程控制器或ARM架构处理器。

分散的密集型烟叶烘干房的数据通过3G、4G移动网汇聚到所管辖的烟站(运控站)，再由烟站通过专线汇聚到县市烟草公司(运控分中心)，最终汇聚到省烟草总公司(运控中心)；即，由烟叶烘干控制器通讯模块，烟站数据采集服务器及运控软件(包括手机APP)，县市烟草公司数据分中心及运控软件，省烟草总公司及数据中心及运控软件构成的专用烟草烘烤运营、管理、控制、监测软件系统。

本实用新型所述的是在不更换和改变目前在用密集型烤房建筑结构、循环风机、鼓风机、冷风门、干湿球、锅炉、电力等各种设施的前提下，通过更换烟叶烘干变频控制设备、构建信息化系统，达到由传统烟叶烘干手工操作模式升级到网络化、信息化、智能化变频控制烟叶烘干工艺流程的目的。由于采用变频控制，可以降低用电、用煤成本；采用变频低速循环风速均匀升降室温、除湿，可以在不降低烟叶等级品质情况下增加烟叶；采用自动模式可以将烟叶烘干技师经验值程序化、自动化，可以减少现场人工数量和烤坏概率；采用移动互联网、代理服务器、云计算、大数据等技术，可以为烟叶从种植收割到卷烟出厂的全流程监控、管理、控制的网络化、信息化、智能化奠定坚实的技术基础。总之，本实用新型可以降低烘烤成本，确保烟叶烘干质量，提高烟农的经济收入，实现烟叶烘干全程管理控制。若将本实用新型在全国各烟叶产区普及应用，会显著提高烟叶产区的经济效益，提升烟叶烤制过程的网络化、信息化、智能化管理控制水平，为烟叶生产、烘烤、复烤、卷烟等环节指挥、管理、控制、决策提供可靠依据。

克服了现有烟叶烘干房控制器只能定速控制循环风机速度及循环风机、鼓风机、冷风门开关等存在的不足，彻底改变以往烟叶烘干设备单一操作、经验主导、无法动态跟踪、全面掌握烟叶烘干季节烟叶烘干情况的现状；由于设备功能性能稳定可靠，烤出的烟叶等级品质较高，对实现社会效益、政治效益和经济效益，提高烟叶烘干设备的网络化、智能化水平将起到传统烟叶烘干设施不可替代的作用。

本实用新型是在不改变现有密集型烟叶烘干房建筑结构、循环风机、鼓风机、冷风门、干湿球等基础上，通过更换新一代网络化密集型烤房智能变频控制器，并基于3G、4G及未来5G移动互联网，构建密集型烤房烟叶烘干控制网络，将每一座烤房的控制器作为一个信息采集点，每一个烟站作为信息汇集点，县烟草公司或市烟草作为数据分中心，再将各分中心数据汇总到省烟草总公司，实现了大数据动态管理控制全烟叶产区烤制季节情况的目的。

实施例2

所述的微控制模块，核心处理部分使用单片机STM32F103VCT6；如图2，所述的冷风门控制模块，接收来自单片机的一路控制信号T-F和两路驱动信号LFM-1、LFM-2，两路驱动信号分别通过三极管Q2、三极管Q3对应控制继电器K5、继电器K6；如图3，所述的隔离降压转换模块，进一步包括AC-AC隔离模块，全波整流模块和DC-DC电压调制模块，还包括光耦反馈模块，光耦反馈模块接收AC-AC隔离模块的输出电压并反馈交流测试信号GF-AC_Test至单片机；所述的光耦反馈模块包括第一光耦器U7和第二光耦器U8，第一光耦器U7和第二光耦器U8通过稳压二极管D11、D12接收AC-AC隔离模块的输出电压。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，包括电源，其特征在于，还包括：

电源进线空气开关，接入电源；

隔离降压转换模块，通过电源进线空气开关接入电源；

微控制模块，用于控制与通讯，接收由隔离降压转换模块输出的直流电；

变频器，其输出频率由微控制模块控制，通过电源进线空气开关接入电源；

循环风机电机，由变频器驱动；

鼓风机控制模块，由微控制模块控制；

鼓风机电机，由鼓风机控制模块驱动；

传感器模块，采集烟叶烘干房内的环境参数并反馈环境参数至微控制模块；

冷风门模块，用于补偿环境参数，由微控制模块控制；

网络通讯模块，用于建立数据服务系统和微控制模块的通讯，接收和/或发送微控制模块通讯数据。

2.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的隔离降压转换模块，包括：

防雷模块，通过电源进线空气开关接入电源；

变压器，接收防雷模块输出的高电压且反馈检测信号至微控制模块；

直流降压转换模块，接收变压器输出的低电压且输出直流电至微控制模块。

3.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的变频器，通过RS485通讯模块接收微控制模块输出的变频信号。

4.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的鼓风机电机，还设置有鼓风机电机故障检测模块，鼓风机电机故障检测模块反馈故障检测信号至微控制模块。

5.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的传感器模块，包括温度传感器、湿度传感器或温湿度传感器。

6.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的冷风门模块，包括依次连接的冷风门控制模块、冷风门堵砖检测模块和冷风门电机，冷风门控制模块由微控制模块控制，冷风门堵砖检测模块反馈堵砖检测信号至微控制模块。

7.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的微控制模块，还设置有液晶显示器，存储模块，时钟模块和语音模块。

8.根据权利要求1所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的网络通讯模块，包括3G、4G及未来5G通讯协议的无线信号模块。

9.根据权利要求8所述的网络化密集型烟叶烘干房智能变频控制系统，其特征在于，所述的网络通讯模块，还连接有用户移动终端和无线收发通信基站，通过无线收发通信基站与公共网络建立的数据服务系统、管理控制系统的通讯。