一种自适应调优的烟叶烘烤方法与流程

本发明涉及一种自适应调优的烟叶烘烤方法，属于烟叶烘烤。

背景技术：

1、烘烤是决定烟叶品质和经济效益的关键环节，衔接着商业产烟与工业用烟。上世纪90年代以来，我国烟叶的烘烤设备取得长足进步，随着土烤房、标准密集燃煤/生物质烤房、空气源热泵烤房的逐步升级，实现了对烘烤过程中环境温湿度更为精准的控制。烘烤工艺从三段式逐渐衍生出了多段多点式工艺，实现了烘烤环境温湿度更为精细化的调控。近年来，烟叶智能烘烤技术的研究取得了明显进展，涌现了一批可用性较强的烘烤数据采集装备。机器视觉、人工智能技术为烟叶状态智能识别和精准判断提供了重要技术手段，同时大数据分析技术为数据的深度挖掘、算法模型的建立奠定了基础，并且清洁能源烤房等硬件的升级为烘烤过程智能精准控制提供了基础平台。利用现代信息技术自动获取和分析烟叶烘烤过程数据、通过建立算法模型对不同区域烟叶的烘烤工艺技术精准施策，可为推进烟叶生产方式变革和现代化进程、助推智慧烟草农业发展提供重要支撑。因此，以自动采集烤房数据、自主分析烟叶状态、自适应调优烘烤工艺为核心的烟叶智能化烘烤系统的研究应用得到了快速发展。

2、中国专利文献cn116784504a公开了一种基于物联网的烟叶智能烘烤系统及烤烟方法，该专利文献主要解决烤房温湿度远程控制的难题。中国专利文献cn116434045a公开了一种烟叶烘烤阶段智能识别方法，该专利文献主要在于建立烟叶烘烤阶段的智能识别模型。中国专利文献cn114931230a公开了一种烟叶烘烤过程工艺执行指标分析表征方法，该专利文献主要基于物联网实现烘烤工艺中温湿度数据的自动分析。综上，目前对烘烤过程数据的采集分析、算法模型的构建的研究较多，但对烘烤工艺的自适应调优方面的研究尚无相关文献公开报道。

3、因此，亟需提供一种可以自适应调优的烤烟方法，以提高烤烟效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自适应调优的烟叶烘烤方法，可以解决目前烤烟方法无法实现自适应调优的问题。

2、为了实现以上目的，本发明的自适应调优的烟叶烘烤方法所采用的技术方案为：

3、一种自适应调优的烟叶烘烤方法，包括以下步骤：首先获取目标烟叶在不同烘烤阶段对应的状态图像，建立目标烟叶的状态变化等级图像数据集，然后对目标烟叶进行烘烤；所述烘烤是将目标烟叶分别依次进行预加热处理、多阶段升温热处理和末段热处理；所述预加热处理的干球温度为35～38.5℃，湿球温度为33～37.5℃；所述末段热处理的干球温度为67～69℃，湿球温度为40～42℃；所述多阶段升温热处理包括依次进行的n个升温加热阶段，每一阶段加热处理的启动、每一阶段加热处理采用的干球温度、湿球温度和时间通过烘烤过程中目标烟叶的状态变化等级来确定，所述n为不小于6的整数；所述目标烟叶的状态变化等级为变黄程度等级、干燥程度等级、褐变程度等级中的一种或任意组合，所述目标烟叶的状态变化等级通过以下方法确定：烤烟过程中，对目标烟叶的状态进行检测，并将检测所得图像与所述变化等级图像数据集进行比对，然后确定目标烟叶的状态变化等级。

4、本发明的烤烟方法，通过采集烘烤过程中烟叶的实时图像，建立目标烟叶的状态变化等级图像数据集，然后在烤烟过程中对目标烟叶的状态进行检测，并将检测所得图像与变化等级图像数据集进行比对，然后确定烘烤过程中目标烟叶的状态变化等级，再根据目标烟叶的状态变化等级，确定多阶段升温热处理中每一阶段加热处理的启动、每一阶段加热处理采用的干球温度、湿球温度和时间，从而实现对烘烤关键工艺指标的自动化、智能化调优，进而节省人力用工，并提高烘烤效果。

5、优选地，将检测所得图像与所述变化等级图像数据集进行比对并确定目标烟叶的状态变化等级通过人工智能方法进行。

6、优选地，所述预加热处理包括依次进行的第一阶段预加热和第二阶段预加热，所述第一阶段预加热的干球温度为35～38℃，湿球温度为33～37.5℃，第一阶段预加热的时间为6～10h，由室温升温至第一阶段预加热的干球温度的升温速率为0.8～1.2℃/h，第二阶段预加热的干球温度为37.5～38.5℃，湿球温度为35～36.5℃，第二阶段预加热的时间不少于8h，由第一阶段预加热的干球温度升温至第二阶段预加热的干球温度的时间为4～6h；所述末段热处理的时间不少于16h。

7、优选地，每一阶段加热处理的启动、每一阶段加热处理采用的干球温度、每一阶段加热处理的时间通过变黄程度等级来确定，每一阶段加热处理采用的湿球温度通过干燥程度等级和/或褐变程度等级来确定。

8、优选地，所述变黄程度等级包括a级、b级、c级、d级、e级、f级、g级，所述干燥程度等级包括a级、b级、c级、d级、e级、f级、g级、h级、i级，所述褐变程度等级包括i级、ii级、iii级、iv级、v级、vi级；

9、所述a级是指烟叶达到5～6成黄，b级是指烟叶达到7～8成黄，c级是指烟叶达到黄片青筋基部带青，d级是指烟叶达到黄片青筋，e级是指烟叶达到黄片白筋，f级是指烟叶主脉部分收缩变紫，g级是指烟叶主脉全部变紫；

10、所述a级是指烟叶达到膨胀发硬，b级是指烟叶达到叶尖发软，c级是指烟叶达到叶片发软，d级是指烟叶达到叶片塌架，e级是指烟叶达到叶片勾尖卷边，f级是指烟叶叶片中有1/2～2/3的部分变为干片，g级是指烟叶叶片全干，h级是指烟叶主脉的干燥程度达到45～55％，i级是指烟叶主脉全干；

11、所述ⅰ级是指烟叶中褐色部分的面积为0，ⅱ级是指烟叶中褐色部分的面积百分比大于0且不大于10％，ⅲ级是指烟叶中褐色部分的面积百分比大于10％且不大于20％，ⅳ级是指烟叶中褐色部分的面积百分比大于20％且不大于30％，ⅴ级是指烟叶中褐色部分的面积百分比大于30％且不大于50％，ⅵ级是指烟叶中褐色部分的面积百分比大于50％。

12、优选地，所述多阶段升温热处理包括依次进行的第一阶段加热处理、第二阶段加热处理、第三阶段加热处理、第四阶段加热处理、第五阶段加热处理和第六阶段加热处理。

13、优选地，当预加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为b级时，开始进行第一阶段加热处理；

14、当第一阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为c级时，开始进行第二阶段加热处理；

15、当第二阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为d级时，开始进行第三阶段加热处理；

16、当第三阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为e级时，开始进行第四阶段加热处理；

17、当第四阶段加热处理的时间达到预定值且有不少于51％且小于70％数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，开始进行第五阶段加热处理；

18、当第五阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，开始进行第六阶段加热处理。

19、优选地，预加热处理的时间的预定值不小于14h，第一阶段加热处理的时间的预定值不小于8h，第二阶段加热处理的时间的预定值不小于12h，第三阶段加热处理的时间的预定值不小于8h，第四阶段加热处理的时间的预定值不小于8h，第五阶段加热处理的时间的预定值不小于12h，第六阶段加热处理的时间为5～7h。

20、优选地，第一阶段加热处理的干球温度为39～41℃；第二阶段加热处理的干球温度为41.5～43℃；第三阶段加热处理的干球温度为44～46℃；第四阶段加热处理的干球温度为47～49℃；第五阶段加热处理的干球温度为53～55℃；第六阶段加热处理的干球温度为59～61℃。

21、优选地，第一阶段加热处理的湿球温度按以下原则确定：当预加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为b级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级或b级，则第一阶段加热处理的湿球温度为34～37℃，如果烟叶的干燥程度等级为c级，则第一阶段加热处理的湿球温度为35～37.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为d级、e级、f级、g级、h级或i级，则第一阶段加热处理的湿球温度为36～38℃。

22、优选地，第二阶段加热处理的湿球温度按以下原则确定：当第一阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为c级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级或c级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第二阶段加热处理的湿球温度为35～36.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级或c级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第二阶段加热处理的湿球温度为34～36℃；如果烟叶的干燥程度等级为d级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第二阶段加热处理的湿球温度为36～37.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为d级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第二阶段加热处理的湿球温度为35～37℃；如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第二阶段加热处理的湿球温度为36.5～38℃，如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第二阶段加热处理的湿球温度为36～37.5℃。

23、优选地，第三阶段加热处理的湿球温度按以下原则确定：当第二阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为d级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第三阶段加热处理的湿球温度为35～37℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第三阶段加热处理的湿球温度为34～36℃；如果烟叶的干燥程度等级为e级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第三阶段加热处理的湿球温度为36～38℃，如果烟叶的干燥程度等级为e级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第三阶段加热处理的湿球温度为35～37℃；如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第三阶段加热处理的湿球温度为37～38℃，如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第三阶段加热处理的湿球温度为36～37.5℃。

24、优选地，第四阶段加热处理的湿球温度按以下原则确定：当第三阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为e级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第四阶段加热处理的湿球温度为36～37℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第四阶段加热处理的湿球温度为35～36℃；如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第四阶段加热处理的湿球温度为37～38℃，如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第四阶段加热处理的湿球温度为36～37℃。

25、优选地，第五阶段加热处理的湿球温度按以下原则确定：当第四阶段加热处理的时间达到预定值且有不少于51％且小于70％数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级、d级或e级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第五阶段加热处理的湿球温度为37～38℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级、d级或e级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第五阶段加热处理的湿球温度为36～37℃；如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第五阶段加热处理的湿球温度为38～39℃，如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第五阶段加热处理的湿球温度为37～38℃。

26、优选地，第六阶段加热处理的湿球温度按以下原则确定：当第五阶段加热处理的时间达到预定值且70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级、d级、e级或f级，则第六阶段加热处理的湿球温度为38～39℃，如果烟叶的干燥程度等级为g级、h级或i级，则第六阶段加热处理的湿球温度为39～40℃。

27、优选地，所述烟叶的产地为河南省，所述预加热处理包括依次进行的第一阶段预加热和第二阶段预加热，所述第一阶段预加热的干球温度为36℃，湿球温度为35℃，第一阶段预加热的时间为6h，由室温升温至第一阶段预加热的干球温度的升温速率为1℃/h，第二阶段预加热的干球温度为38℃，湿球温度为36.5℃，第二阶段预加热的时间不少于12h，由第一阶段预加热的干球温度升温至第二阶段预加热的干球温度的时间为4h；所述多阶段升温热处理包括依次进行的第一阶段加热处理、第二阶段加热处理、第三阶段加热处理、第四阶段加热处理、第五阶段加热处理和第六阶段加热处理；所述末段热处理的干球温度为68℃，湿球温度为41℃，末段热处理的时间不少于16h；由第六阶段加热处理的干球温度升温至末段热处理的干球温度的时间为8h；

28、第二阶段预加热的时间为12h时，对目标烟叶的状态进行检测，当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为b级时，开启第一阶段加热处理，第一阶段加热处理的干球温度为40℃，由第二阶段预加热的干球温度升温至第一阶段加热处理的干球温度的时间为4h，第一阶段加热处理的时间不小于12h；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为b级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级或b级，则第一阶段加热处理的湿球温度为36℃，如果烟叶的干燥程度等级为c级，则第一阶段加热处理的湿球温度为36.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为d级、e级、f级、g级、h级或i级，则第一阶段加热处理的湿球温度为37℃；

29、第一阶段加热处理的时间为12h时，对目标烟叶的状态进行检测，当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为c级时，开启第二阶段加热处理，第二阶段加热处理的干球温度为42℃，由第一阶段加热处理的干球温度升温至第二阶段加热处理的干球温度的时间为4h，第二阶段加热处理的时间不小于12h；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为c级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级或c级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第二阶段加热处理的湿球温度为36℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级或c级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第二阶段加热处理的湿球温度为35℃；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为c级时，如果烟叶的干燥程度等级为d级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第二阶段加热处理的湿球温度为37℃，如果烟叶的干燥程度等级为d级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第二阶段加热处理的湿球温度为36℃；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为c级时，如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第二阶段加热处理的湿球温度为37℃，如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第二阶段加热处理的湿球温度为36.5℃；

30、第二阶段加热处理的时间为12h时，对目标烟叶的状态进行检测，当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为d级时，开启第三阶段加热处理，第三阶段加热处理的干球温度为45℃，由第二阶段加热处理的干球温度升温至第三阶段加热处理的干球温度的时间为6h，第三阶段加热处理的时间不小于12h；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为d级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第三阶段加热处理的湿球温度为35.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第三阶段加热处理的湿球温度为35℃；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为d级时，如果烟叶的干燥程度等级为e级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第三阶段加热处理的湿球温度为36.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为e级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第三阶段加热处理的湿球温度为36℃；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为d级时，如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第三阶段加热处理的湿球温度为37℃，如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第三阶段加热处理的湿球温度为36.5℃；

31、第三阶段加热处理的时间为12h时，对目标烟叶的状态进行检测，当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为e级时，开启第四阶段加热处理，第四阶段加热处理的干球温度为48℃，由第三阶段加热处理的干球温度升温至第四阶段加热处理的干球温度的时间为6h，第四阶段加热处理的时间不小于12h；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为e级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第四阶段加热处理的湿球温度为37℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级或d级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第四阶段加热处理的湿球温度为36℃；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为e级时，如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第四阶段加热处理的湿球温度为38℃，如果烟叶的干燥程度等级为e级、f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第四阶段加热处理的湿球温度为37℃；

32、第四阶段加热处理的时间为12h时，对目标烟叶的状态进行检测，当有不少于51％且小于70％数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，开启第五阶段加热处理，第五阶段加热处理的干球温度为54℃，由第四阶段加热处理的干球温度升温至第五阶段加热处理的干球温度的时间为10h，第五阶段加热处理的时间不小于12h；当有不少于51％且小于70％数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级、d级或e级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第五阶段加热处理的湿球温度为37.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级、d级或e级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第五阶段加热处理的湿球温度为36.5℃；当有不少于51％且小于70％数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为i级，则第五阶段加热处理的湿球温度为38.5℃，如果烟叶的干燥程度等级为f级、g级、h级或i级，且烟叶的褐变程度等级为ii级、iii级、iv级、v级或vi级，则第五阶段加热处理的湿球温度为37.5℃；

33、第五阶段加热处理的时间为12h时，对目标烟叶的状态进行检测，当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，开启第六阶段加热处理，第六阶段加热处理的干球温度为60℃，由第五阶段加热处理的干球温度升温至第六阶段加热处理的干球温度的时间为6h，第六阶段加热处理的时间为6h；当70％以上数量的烟叶的变黄程度等级为f级时，如果烟叶的干燥程度等级为a级、b级、c级、d级、e级或f级，则第六阶段加热处理的湿球温度为38℃，如果烟叶的干燥程度等级为g级、h级或i级，则第六阶段加热处理的湿球温度为39℃。