本发明属于烟叶烘烤技术领域，具体涉及一种结构简单、节能降耗、智能调控、提质增香的智能双动力烟草烤房。
背景技术：
随着烟草工业的高速发展，对烟叶需求的标准越来越高，生产优质烟叶是未来发展的主要方向，科技兴烟已成为传统农业向现代烟叶发展的主旋律。运用先进的科学技术突出烤房配套，不断提高烟叶的内在质量和外在质量，降低劳动强度和生产成本，增加经济效益，已成为现阶段烟草主要竞争市场的必要手段。在烟草育苗、种植、采摘、烘烤四个环节中，烘烤是烤烟质量最不可控、风险最高、损失最大的一个环节。烟叶烘烤是烤烟生产中必不可少的关键环节，也是目前烟叶生产中最薄弱的环节，解决烟叶烘烤调制问题，就是保持农民种烟积极性、解决烟草生产稳定的问题。
针对烟叶烘烤中存在的问题，目前主要通过优化密集烤房结构并配套专用烟叶烘烤控制器来解决，对烟叶集约化生产与管理有很大的推动作用，但国内密集烤房供热主要是燃煤，由于其燃烧不稳定、升稳温不均匀影响烤后烟叶质量，无效能耗过高导致燃料浪费，排放大量的so2、co2、nox、颗粒物等污染物造成环境破坏等多种问题不容忽视。而且现有的烟叶烘烤控制器以烘烤温度及湿度作为控制参数，由于烟叶成熟度不同，导致自动控制效果不如意，智能化、自动化程度较低，烘烤操控相对复杂、用工水平高，且烟叶适应性差，烤后质量有待提升（现阶段密集烤房存在人为强制缩短烘烤时间，烟叶内大分子化合物分解转化不充分，致香物质的合成量较少，导致烤后烟叶存在平板烟叶多、颜色淡、油分少等品质问题）。
针对烤房烘烤过程控制程度较低的问题，也有采用适时控制烤房内温度和湿度，同时辅助定时抽样对烟叶化学成分进行检测以手动调整烘烤参数的办法，但成分监测需要对烟叶进行烘干、研磨、浸提和检测多个步骤，检测完后，烟叶将不复存在，而且分析时间长，需要对样品进行复杂的处理，消耗大量的试剂，不同的指标要不同的通道进行测试，成本较高，一般也仅作为工艺曲线研究之用，难以对广大的烤房进行推广。针对上述不足，有部分采用远程在线指导来提高现场控制的质量，但由于只能一对一指导，最终还需要现场人工调整来实现控制，不仅实时性较差，而且效率较低、人为错误难以避免。此外，针对燃煤加热存在的问题，出现了诸如生物质颗粒燃料、电磁加热及电阻加热、红外加热等加热方式，虽然能够规避燃煤加热存在的一些问题，但又带来了一系列新问题。比如生物质颗粒分布较散，密度低且制造厂家布点少、产量低、发展慢，生物质燃料烤房的烘烤技术对于突破现有烘烤技术，完全实现智能化、精准化烘烤还有一定距离。电磁加热虽然发热快，但能耗能大、热效率低，不节能；而电阻加热和红外加热等电加热烤房是将烤房原有的加热设备去除（或保留），在烤房原有的加热室和烤烟室内安装多组电阻丝或远红外线碳纤维电热管，通过控制多组电阻丝或远红外线碳纤维电热管的不同组合来调整烤房内的温度，虽然控制较为简单，但无论是电阻丝或远红外线碳纤维电热管均存在发热效率低、输出功率只能分段控制，导致温度调整不够精细和平稳的问题。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种结构简单、节能降耗、智能调控、提质增香的智能双动力烟草烤房。
本发明是这样实现的：包括烤烟室、加热室、热泵机组、生物质燃料炉、现场控制仪、红外光谱分析仪、温湿度检测系统、数据传输设备，所述加热室密闭并与烤烟室相邻且隔热墙上部设置进风口及下部设置回风口，所述加热室内正对进风口设置循环风扇，所述加热室内下部正对回风口设置热泵机组的热泵蒸发器，所述加热室内在热泵蒸发器的上部设置热泵机组的热泵冷凝器，所述加热室内在热泵机组一侧设置生物质燃料炉，所述红外光谱分析仪设置于烤烟室内部且测量探头正对烟叶，所述温湿度检测系统的测量探头设置于烤烟室内部，所述数据传输设备设置于加热室，所述红外光谱分析仪、温湿度检测系统、数据传输设备、循环风扇、热泵机组分别与现场控制仪电连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明通过将生物质燃料炉与热泵机组相结合形成双动力驱动的烟草烤房，从而能在降雨量丰富的烘烤期主要采用高能效比、功率易于控制的热泵机组来加热烤房及控制湿度，而保留或新建生物质燃料炉作为烘烤期因雨季雷暴而造成的停电应急保障，从而能够保证烤房的高可靠性，以达到烟叶烘烤提质降损、减本增效的目的。
2、本发明利用热泵机组的冷凝器放热来加热烤烟室中的烟叶，而利用热泵机组的蒸发器除湿功能来滤除烤烟室回流空气中的水分，从而起到一组机组同时兼顾加热和除湿的作用，不仅结构紧凑，而且相较传统的燃煤炉温度易于自动控制和环保，而相比现有电磁、电阻和红外加热等方式效率较高、温度易平滑控制。
3、本发明通过将热泵机组的冷凝器设置于加热室内，避免了现有技术中冷凝器设置于烤烟室占用空间，导致装烟量降低的问题。
4、本发明通过将冷凝器设置于蒸发器的上部且同时设置于密闭的加热室中，使得热量损失小、温度及湿度波动小、废气排放少。
5、本发明通过设置于烤烟室内的红外光谱分析仪对烟叶温度及内在成分（水分、淀粉、色素、蛋白质等）进行实时检测监控，现场控制仪通过烟叶温度和内在成分的变化情况，结合烤房内的温湿度监测系统的温湿度情况，与其内存储的烘烤曲线对比，智能化控制循环风扇的转速和热泵机组的压缩机启停及冷凝器和蒸发器之间的节流阀，从而可以及时、精准的调整烤房内的温度和湿度，以提高烘烤质量，达到降低烟叶损耗和提质增香的目的。
6、本发明通过配置数据传输设备与现场控制仪相连接，从而实现现场控制仪通过控制中心的中心服务器与远程服务器或控制终端相连接，使得远程服务器或控制终端能够及时接收烤房的实时信息和做出远程调整指令，避免了现有技术中现场需要人工输入指令的弊端。
因此，本发明具有结构简单、节能降耗、智能调控、提质增香的特点。
附图说明
图1为本发明之加热室原理示意图；
图2为本发明之结构示意图之一；
图3为本发明之结构示意图之二；；
图中：1-烤烟室，2-加热室，3-热泵机组，3a-热泵蒸发器，3b-热泵冷凝器，3c-逆流换热器，3d-前挡板，3e-后挡板，3f-入风口，3g-出风口，3h-上挡板，3j-风机，3k-导风板，3l-压缩机，3m-节流阀，3n-冷凝池，3p-排水管，4-现场控制仪，5-红外光谱分析仪，6a-温度传感器，6b-湿度传感器，6c-温湿控制器，7-数据传输设备，8-进风口，9-回风口，10-循环风扇，11-上隔板ⅰ，12-上隔板ⅱ，13-生物质燃料炉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1、2和3所示，本发明包括烤烟室1、加热室2、热泵机组3、生物质燃料炉13、现场控制仪4、红外光谱分析仪5、温湿度检测系统、数据传输设备7，所述加热室2密闭并与烤烟室3相邻且隔热墙上部设置进风口8及下部设置回风口9，所述加热室2内正对进风口8设置循环风扇10，所述加热室2内下部正对回风口9设置热泵机组3的热泵蒸发器3a，所述加热室2内在热泵蒸发器3a的上部设置热泵机组3的热泵冷凝器3b，所述加热室2内在热泵机组3一侧设置生物质燃料炉13，所述红外光谱分析仪5设置于烤烟室1内部且测量探头正对烟叶，所述温湿度检测系统的测量探头设置于烤烟室1内部，所述数据传输设备7设置于加热室2，所述红外光谱分析仪5、温湿度检测系统、数据传输设备7、循环风扇10、热泵机组3分别与现场控制仪4电连接。
所述热泵冷凝器3b横向设置于竖直的热泵蒸发器3a侧上方，所述热泵蒸发器3a的顶部设置有延伸至隔热墙的上隔板ⅰ11，所述热泵冷凝器3b的顶部近隔热墙的一端设置有延伸至隔热墙的上隔板ⅱ12。
所述热泵冷凝器3b横向设置于竖直的热泵蒸发器3a的正上方，所述热泵机组3还包括设置于热泵蒸发器3a及热泵冷凝器3b之间的逆流换热器3c，所述逆流换热器3c前后两端平行于隔热墙设置有延伸至地面并包住热泵蒸发器3a的前挡板3d及后挡板3e，所述逆流换热器3c近回风口9端的上部设置有入风口3f且远离回风口9端的上部设置有出风口3g。
所述入风口3f的上部固定设置有向隔热墙延伸的上挡板3h，所述出风口3g的上部设置有风机3j，所述出风口3g远离隔热墙的一端设置有延伸至风机3j一侧的导风板3k，所述风机3j与热泵机组3的控制装置电连接。
所述热泵蒸发器3a下端设置有冷凝池3n，所述冷凝池3n设置有延伸至加热室2之外的排水管3p。
所述逆流换热器3c呈六边形结构且两侧与地面垂直，所述前挡板3d及后挡板3e分别固定设置于逆流换热器3c与地面垂直的两侧，所述逆流换热器3c的底部与热泵蒸发器3a的顶部接触且前后两侧分别设置有循环出风口及循环入风口。
所述温湿度检测系统包括温度传感器6a、湿度传感器6b、温湿控制器6c，所述温度传感器6a及湿度传感器6b分别设置于烤烟室1内的多处并与温湿控制器6c信号连接，所述温湿控制器6c与现场控制仪4信号连接。
所述进风口8或加热室2上部设置有冷风进风装置且其控制端与现场控制仪4电连接。
所述生物质燃料炉13的入风口及热泵蒸发器3a的进气端通过风道分别与回风口9连通，所述加热室2的下部设置连通回风口9与外界的排湿装置。
所述烤烟室1内还设置有视频监控装置，所述视频监控装置的视频信号输出端与现场控制仪4连接，所述现场控制仪4还与电能计量装置及烤烟数据装置信号连接。
所述烤烟数据装置包括相互连接的显示器、输入单元、存储单元、i/o单元，所述烤烟数据装置用于现场录入装烟品种、装烟数量及出烟数量并传输给现场控制仪4。
所述数据传输设备7通过网络与控制中心的中心服务器连接，所述中心服务器通过无线网络与远端服务器或控制终端连接，所述远端服务器或控制终端用于远程接收烤房数据和远程对烤房烘烤工艺参数进行诊断和/或控制。
所述现场控制仪4包括显示单元、输入单元，所述现场控制仪4用于读取温湿度检测系统的温度和湿度数据及红外光谱分析仪5的烟叶水分、淀粉、色素、蛋白质数据并显示，然后将上述数据与存储的烘烤专家曲线或自设曲线对比，自动或接收指令以控制热泵机组3的热量供给及循环风扇10的转速使实时曲线趋近于烘烤专家曲线或自设曲线。
本发明工作原理及工作过程：
本发明通过将生物质燃料炉与热泵机组相结合形成双动力驱动的烟草烤房，从而能在降雨量丰富的烘烤期主要采用高热效率、功率易于控制的热泵机组来加热烤房及控制湿度，而保留或新建生物质燃料炉作为烘烤期因雨季雷暴而造成的停电应急保障，从而能够保证烤房的高可靠性，以达到烟叶烘烤提质降损、减本增效的目的；通过利用热泵机组的冷凝器放热来加热烤烟室中的烟叶，而利用热泵机组的蒸发器除湿功能来滤除烤烟室回流空气中的水分，从而起到一组机组同时兼顾加热和除湿的作用，不仅结构紧凑，而且相较传统的燃煤及生物质颗粒燃料温度易于自动控制和环保，而相比现有电磁、电阻和红外加热方式热效率较高、温度易平滑控制。此外，本发明通过将热泵机组的冷凝器设置于加热室内，避免了现有技术中冷凝器设置于烤烟室占用空间，导致装烟量降低的问题。另外，本发明通过将冷凝器设置于蒸发器的上部且同时设置于密闭的加热室中，使得热量损失小、温度及湿度波动小、废气排放少。其次，本发明通过设置于烤烟室内的红外光谱分析仪对烟叶温度及内在成分（水分、淀粉、色素、蛋白质等）进行实时检测监控，现场控制仪通过烟叶温度和内在成分的变化情况，结合烤房内的温湿度监测系统的温湿度情况，与其内存储的烘烤曲线对比，智能化控制循环风扇的转速和热泵机组的压缩机启停及冷凝器和蒸发器之间的节流阀，从而可以及时、精准的调整烤房内的温度和湿度，以提高烘烤质量，达到降低烟叶损耗和提质增香的目的。进一步，通过在热泵蒸发器及热泵冷凝器之间设置逆流换热器以及配套的前挡板和后挡板，既能够增强蒸发器除湿能力的控制，而且对除湿后的干冷空气预热，能够提高升温效率。更进一步，在入风口上部固定设置有向隔热墙延伸的上挡板，在出风口的上部设置风机，在出风口远离隔热墙的一端设置有延伸至风机一侧的导风板；通过设置上挡板、导风板及风机，既能够导流进入和流出逆流换热器的气流，而且风机还能够根据需要启动以增大逆流换热器的流量，从而起到调节除湿能力的作用。再进一步，逆流换热器呈六边形结构，逆流换热器的底部与热泵蒸发器的顶部接触且前后两侧分别设置有循环出风口及循环入风口；将逆流换热器设置为六边形结构，便于实现流体的换向流动，而逆流换热器的底部与热泵蒸发器的顶部接触使得流体回路需通过蒸发器，从而提高换热冷凝除湿的效果。进一步，本发明在进风口或加热室上部设置有冷风进风装置且其控制端与现场控制仪电连接，通过增设冷风进风装置，能够有效的增大烤房的除湿能力，特别是满足在大排湿阶段烟叶快速大量排湿的要求，从而避免现有部分热泵烤房除湿能力不足的弊端，提高烟叶烘烤的质量。进一步，本发明的烤烟室内还设置与现场控制仪连接的视频监控装置，且现场控制仪还与电能计量装置、燃料消耗计量装置及烤烟数据装置信号连接，从而能够把烘烤的实时数据连同烟叶颜色的感官图像及时传送给远程装置，为远程控制端的技术人员工艺参数调整提供了丰富的信息，使得烘烤控制更加准确。更进一步，本发明通过配置数据传输设备与现场控制仪相连接，从而实现现场控制仪通过控制中心的中心服务器与远程服务器或控制终端相连接，使得远程服务器或控制终端能够及时接收烤房的实时信息和做出远程调整指令，避免了现有技术中现场需要现场人工输入指令的弊端。综上所述，本发明具有结构简单、节能降耗、智能调控、提质增香的特点。
如图1、2和3所示，烤烟室1中的烟叶装好后，在现场控制仪4中输入/选择烟叶品种、部位、栽培条件及装烟量等信息，现场控制仪4根据输入的信息自动调取存储的对应烘烤曲线，同时现场控制仪4读取烤烟室1内的温度传感器6a及湿度传感器6b的温湿度信息，然后根据曲线控制热泵机组3及循环风扇10工作，将加热室2的排湿装置关闭，并将烤烟室1内的空气自回风口9吸出经热泵冷凝器3b加热后自进风口8吹入使烤房和烟叶升温。当烤烟室1内的温度及湿度到达预设曲线温度附近后，现场控制仪4根据其中的预设加热函数，通过控制热泵机组3的输出功率及节流阀3m的大小和控制循环风扇10的转速，使得烤烟室1内的温度和湿度稳定在预设曲线允许范围内进行烘烤，从而达到自动化、智能化烘烤的目的。在烘烤过程中，现场控制仪4读取烤烟室1内不同位置布置的多个红外光谱分析仪5或红外光谱分析仪5探头对烟叶温度及内在成分（水分、淀粉、色素、蛋白质等）的实时监测数据，并与预设参数进行比对，超过允许范围时通过内置模型自动调整加热温度和湿度，并自动控制热泵机组3、节流阀3m及循环风扇10使超差参数之回归到预定的范围内。同时，现场的烤烟室1内的温度、湿度、输出功率、风扇转速及红外光谱分析仪5分析参数和烟叶视频通过现场控制仪4汇总，然后经数据传输设备7传送给远程服务器或远程控制终端，然后接收远程服务器或远程控制终端的指令并发送给现场控制仪4以控制现场工艺参数，达到远程干预烘烤过程，提供烘烤质量的目的。因雷雨等因素而导致停电时，烤房配备的备用电源启动并报警，提醒烘烤人员启用生物质燃料炉13，并在现场控制仪4的显示单元提示生物质燃料的进炉量以指导应急加热，当湿度超过阀值时自动控制或提示烘烤人员打开加热室2的排湿装置，同时继续监控烤房各项参数并按及时存储和/或通过数据传输设备7上传至控制中心的中心服务器。