一种烤烟烤房控制系统及控制方法与流程

本申请涉及烤烟烘烤技术领域，尤其涉及一种烤烟烤房控制系统及控制方法。

背景技术

烟叶的质量和风格特征是在烟叶生长发育过程中逐步形成的，通过调制技术体现出来，烟叶烘烤的根本目的就是要最大限度地显露和发挥烟叶在农艺过程中形成和积累起来的质量优势。

燃煤烘烤烟叶是我国烟叶初考长期采用的烘烤方式，随着现代烟草农业的发展，烤房的改进和煤炭能源的开发在烟叶生产中受到越来越多的重视。热泵通过压缩机做功，利用制热工质的物态变化，把空气中的热能转移至室内的一种制热设备，空气源热泵是烤烟烘烤最经济最方便的制热设备。空气源热泵将其蒸发器内的制热工质降到低于环境空气的温度，从而把空气中的热能吸收，然后再通过压缩机送入烤房。

由于不同的烤烟品种，在烘烤方面会有不同的需求，从而实现不同的烤烟品种风味，因此，需要针对不同烤烟品种，满足其最佳烘烤需要，提供适合该烤烟品种的烘烤方案是非常有必要的。烘烤过程包括变黄期、定色期和干筋期，每个阶段对温度的要求不同，设计一种烤房温度自动控制系统，细化量化烘烤环节，实现大规模推广应用。

技术实现要素：

本申请提供了一种烤烟烤房控制系统及控制方法，以解决现有的燃煤烘烤烟叶对环境的污染以及效率低的问题，同时采用控制系统严格控制烘烤工艺参数，提高了烤烟质量。

本申请提供了一种烤烟烤房控制系统，包括：

烘烤室；热泵机组室；挡墙；排湿通道；所述排湿通道设置在所述烘烤室的下方，所述烘烤室与所述热泵机组室相邻；所述挡墙水平设置；

所述烘烤室中还设置有挂烟架；温度传感器；湿度传感器；摄像机；烤房门；烤房进风口；隔热墙；所述温度传感器、湿度传感器和摄像机分别设置在所述挂烟架上；所述烤房进风口连通所述烘烤室和所述热泵机组室；所述隔热墙将烘烤室和热泵机组室隔开；

所述热泵机组室包括送风机；冷凝器；电子膨胀阀；蒸发器；压缩机；电机；变频器；蒸发风机；所述变频器控制所述电机的转速，从而控制所述压缩机工作；所述电子膨胀阀能够根据控制信号达到调节热泵机组中的液体流量；

所述挡墙下面还设置有操作屏；中央控制器；电气控制柜；所述电气控制柜电连接所述热泵机组室各电器部件；

所述排湿通道包括新风进风口；进风口挡板；新风进风管；排湿口；排湿口挡板；所述新风进风口挡板设置在所述新风进风口处，所述排湿口挡板设置在所述排湿口处。

优选地，所述操作屏下方还设置有报警装置，所述报警装置还有紧急停止功能。

优选地，所述热泵机组室还包括第一维修门；第二维修门；所述第一维修门28正对着所述送风机设置；所述第二维修门正对着所述冷凝器设置。

优选地，所述新风进风管的管道直径20cm。

优选地，所述新风进风口挡板和排湿口挡板分别还设置有调节阀，由中央控制器控制其开度大小。

优选地，所述排湿通道的高度不低于30cm。

本发明还提供一种烤烟烤房的控制方法，用于控制所述的一种烤烟烤房控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤s1、由烘烤室内的温度传感器，湿度传感器，监测所述烘烤室1内的温度和湿度数值，以及摄像机采集所述烘烤室内的烟叶色彩变化的彩色图像；

步骤s2、将采集到的温度、湿度数值和彩色烟叶图像导入所述中央控制器，将温湿度数值和提取的烟叶、烟筋和主脉等部位的绿黄比率与数据库中的标准进行对比，实时评估烤烟的当前状态，然后根据对比结果发出控制信号；

步骤s3、由中央控制器发出控制信号，控制执行器进行调整；

步骤s4、烤房中的温度、湿度达到三段式烘烤工艺的温度要求，同时实现在一段时间的恒温控制，并实时将烤房状态反馈给中央控制器；

步骤s5、所述烤烟状态达到标准，完成烤烟过程。

优选地，在所述步骤s2之前还包括：

步骤s0:利用烤烟的三段式烘烤工艺曲线和现场烘烤经验，建立烟叶烘烤过程中的烟叶、烟筋和主脉部位的绿色与黄色比率与温湿度曲线的数据库。

优选地，所述步骤s3具体包括：

步骤s31、由中央控制器控制新风进风口挡板的开度大小；

步骤s32、由中央控制器控制脉冲发生器以驱动电子膨胀阀，由电子膨胀阀控制压缩机的吸排气量；

步骤s33、由中央控制器控制脉冲发生器以驱动电子膨胀阀，由电子膨胀阀控制系统的供液量。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的一种烤烟烤房控制系统及控制方法，与现有技术相比，减少空气污染以及人力成本；热泵具有回收热量的功能，提高了热能的利用率；采用电子控制阀实现三段式烘烤工艺的升温速度要求，同时实现在任意一段时间的恒温控制，精度可达±0.4℃；对三段式烘烤工艺过程实现精准控制，实现烤烟过程的自动化。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种烤烟烤房控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种烤烟烤房控制系统的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种烤烟烤房控制系统的控制方法的流程图。

附图标记：

1-烘烤室；

11-挂烟架；

12-温度传感器；

13-湿度传感器；

14-摄像机；

15-烤房门；

16-烤房进风口；

17-隔热墙；

2-热泵机组室；

20-送风机；

21-冷凝器；

22-电子膨胀阀；

23-电机；

24-蒸发器；

25-压缩机；

26-变频器；

27-蒸发风机；

28-第一维修门；

29-第二维修门；

3-挡墙；

31-操作屏；

32-中央控制器；

33-电气控制柜；

34-报警装置；

4-排湿通道；

41-新风进风口；

42-进风口挡板；

43-新风进风管；

44-排湿口；

45-排湿口挡板；

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种烤烟烤房控制系统，其包括：烘烤室1；热泵机组室2；挡墙3；排湿通道4；排湿通道4设置在烘烤室1的下方，烘烤室1与所泵机组室2相邻；挡墙3水平设置；

烘烤室1中还设置有挂烟架11；温度传感器12；湿度传感器13；摄像机14；烤房门15；烤房进风口16；隔热墙17；温度传感器12、湿度传感器13和摄像机14分别设置在挂烟架11上；烤房进风口16连通烘烤室1和所述热泵机组室2；所述隔热墙17将烘烤室1和热泵机组室2隔开；

热泵机组室2包括送风机20；冷凝器21；电子膨胀阀22；蒸发器24；压缩机25；电机23；变频器26；蒸发风机27；所述变频器26控制所述电机23的转速，从而控制所述压缩机25工作；所述电子膨胀阀22能够根据控制信号达到调节热泵机组中的液体流量。

采用电子膨胀阀进行蒸发器出口制冷剂热度调节，可以通过设置在蒸发器出口的温度传感器和压力传感器(有时也利用设置在蒸发器中部的温度传感器采集蒸发温度)来采集过热度信号，采用反馈调节来控制膨胀阀的开度；也可以采用前馈加反馈复合调节，消除因蒸发器管壁与传感器热容造成的过热度控制滞后，改善系统调节品质，在很宽的蒸发温度区域使过热度控制在目标范围内。

电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。

吸气过热度控制系统由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器、控制器组成，工作时，压力传感器将蒸发器出口压力p1、温度传感器将压缩机吸气过热度传给控制器，控制器将信号处理后，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀开到需要的位置。

温度传感器和湿度传感器的输出端与数据采集装置连接，数据采集装置直接将数据输入到中央控制器，中央处理控制器将信号处理后由输出端与控制单元相连接，

操作员可根据实际的需要通过触摸屏设置热泵机组间里的湿、温度参数，由中央控制器将预设的温度湿度预设值经过信号处理后自动控制排湿风门、热泵机组中循环风机，以达到设定温、湿度，实现控制热泵工作区域环境温度的控制。

热泵通过压缩机做功，利用制热工质的物态变化，把空气中的热能转移至室内的一种制热设备，空气源热泵是烤烟烘烤最经济最方便的制热设备。空气源热泵将其蒸发器内的制热工质降到低于环境空气的温度，从而把空气中的热能吸收，然后再通过压缩机送入烤房。

挡墙3下面还设置有操作屏31；中央控制器32；电气控制柜33；所述电气控制柜33电连接所述热泵机组室2各电器部件；排湿通道4包括新风进风口41；进风口挡板42；新风进风管43；排湿口44；排湿口挡板45；新风进风口挡板42设置在所述新风进风口41处，排湿口挡板45设置在排湿口43处。

优选地，操作屏31下方还设置有报警装置34，所述报警装置34还有紧急停止功能。

优选地，热泵机组室2还包括第一维修门28；第二维修门29；第一维修门28正对着送风机20设置；第二维修门29正对着冷凝器21设置。

优选地，新风进风管43的管道直径20cm。

优选地，新风进风口挡板42和排湿口挡板45分别还设置有调节阀，由中央控制器控制其开度大小。

优选地，排湿通道的高度不低于30cm。

在上述实施例中，以烟叶烤房内温度55℃计算，当外界的环境温度不同，热泵能效也不同，外界的环境温度越高，能效比越大。烤烟过程需要排湿，排湿气体带出的热量大部分又被热泵的蒸发器吸收，三段式烘烤工艺中，烤房温度的升高对热泵能效比影响较小。

如图3所示，本申请实施例提供了一种烤烟烤房的控制方法，用于控制烤烟烤房控制系统，包括以下步骤：

步骤s1、由烘烤室1内的温度传感器12，湿度传感器13，监测烘烤室1内的温度和湿度数值，以及摄像机14采集烘烤室1内的烟叶色彩变化的彩色图像；

步骤s2、将采集到的温度、湿度数值和彩色烟叶图像导入所述中央控制器33，将温湿度数值和提取的烟叶、烟筋和主脉等部位的绿黄比率与数据库中的标准进行对比，实时评估烤烟的当前状态，然后根据对比结果发出控制信号；

步骤s3、由中央控制器32发出控制信号，控制执行器进行调整；

步骤s4、烤房中的温度、湿度达到三段式烘烤工艺的温度要求，同时实现在一段时间的恒温控制，并实时将烤房状态反馈给中央控制器32；

步骤s5、所述烤烟状态达到标准，完成烤烟过程。

进一步地，在步骤s2之前还包括：

步骤s0:利用烤烟的三段式烘烤工艺曲线和现场烘烤经验，建立烟叶烘烤过程中的烟叶、烟筋和主脉部位的绿色与黄色比率与温湿度曲线的数据库。

进一步地，步骤s3具体包括：

步骤s31、由中央控制器32控制新风进风口挡板42的开度大小；

步骤s32、由中央控制器32控制脉冲发生器以驱动电子膨胀阀22，由电子膨胀阀22控制压缩机25的吸排气量；

步骤s33、由中央控制器32控制脉冲发生器以驱动电子膨胀阀22，由电子膨胀阀22控制系统的供液量。

热泵烤烟具有优越性，相比燃煤烤房，热泵具有回收热量的功能，可以通过蒸发器内的制热工质的物态变化，把排湿气中的70-80％的热量回收起来，再通过压缩机送入烤房中的冷凝器内循环利用，继续加热。

采用电子控制阀实现三段式烘烤工艺的升温速度要求，同时实现在任意一段时间的恒温控制，精度可达±0.4℃。

该烤房设置和安装方便，且耐用寿命长，利用热泵机组可以大大提高热能的利用率，人力成本降低。烤烟烤房控制系统的控制方法采用控制送回风的方式来精确控制烤房的温度和湿度，严格按照三段式烘烤工艺的要求保证了烤烟的质量。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。