基于云计算的烟叶烘烤物联网设备应用效果研究

方腾 黄合跃 王群伟 林登政

【摘 要】为有效降低烘烤师的工作强度，笔者引入烟叶烘烤物联网设备与密集烤房控制仪连接使用，通过手机实时监测烤房内温湿度数据，从而实现烟叶精准烘烤，提高烤后烟叶质量。试验结果表明：安装烟叶烘烤物联网设备的烤房，能通过手机短信及时提醒烘烤师排除烘烤故障、减轻烘烤师的工作强度、实现精准烘烤，烤后烟叶的外观质量和内在品质均得到显著提升，烤后上等烟比例提高4.89%、下低等烟减少6.98%、均价提高1.45元/kg、亩产值提高366.21元，达到提质增效的目的。

【关键词】烤烟;密集烤房;物联网设备;精准烘烤;提质增效

烟叶烘烤是决定烟叶品质和可用性的关键因素[1]。六盘水市当前烟叶烘烤仍是采用传统的烘烤方式，即通过人工不定时对控制器進行调节，以达到控制密集烤房温湿度变化的目的，其难以实现对温湿度的及时准确控制[2]，影响烤后烟叶质量，而且存在烘烤师工作强度大、管理烤房数量少、烘烤用工成本高的问题。随着通信技术的发展，目前无线通信技术在农业生产上运用的已经较多[3，4，5，6，7，8]，在烟叶生产上也有一定的应用。为此，通过开展烟叶烘烤物联网设备在烘烤中的应用试验，旨在优化设备性能、验证使用效果，便于今后推广运用。真正实现烟农种烟“减工、降本、提质、增效”目标[9]。

1.材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 烤房：气流上升式密集烤房10座，烤房规格为8.0m×2.7 m，装烟4层。

1.1.2 烟叶：选择移栽时间基本同步、大田长势长相基本一致、无病虫害的云烟87烤烟200亩。

1.1.3 物联设备：由重庆源播科技有限公司提供。烟叶烘烤物联网管理平台对烟叶烘烤过程中烤房温湿度进行远程监测和实时传输，并在云计算平台进行大数据分析，用“物联网+大数据”的方式辅助生产管理。烤房温湿度无线采集器采用串联的安装方式，两端的数据接口任何一端接干湿球温度计，另一端通过数据线连接烤房控制仪。

1.2 试验处理

1.2.1 试验地点：共设置2个试验点，分别为六盘水市水城县金盆乡杨海刚烤房群、盘州市新民镇黑树林烤房群。

1.2.2 处理设置：选安装物联网的烤房作为处理T1，选未安装物联网的烤房作为处理T2，每个处理分别烘烤5座烤房作为5次重复。

1.3 烘烤工艺

为确保试验结果的可比性及准确性，每个试验点的处理均安排在同一个密集烤房群，烟叶由烤烟专业合作社实行专业化采烤，并安排专人严格按照六盘水烟叶烘烤工艺烘烤。

1.4 数据收集

每炕烟叶烘烤结束后，分别从烤房温湿度控制仪中调取烘烤数据进行对比分析温湿度异常情况;烟叶下炕后随机抽取部分烟叶由专业分级技术人员进行外观质量、等级结构和经济性状评定;每个试验点分别取样进行化学成分检测。结果均取2个试验点的平均值。

2.结果与分析

2.1 烘烤温湿度异常情况

通过从安装和未安装物联设备的烤房温湿度控制仪中调取的烘烤数据进行对比分析，如表1所示：在变黄期，T1的烤房平均每炕掉温0.23次、温度偏高0.1次，干球温度变化基本稳定，而T2的烤房平均每炕掉温1.9次、温度偏高1.94次，干球温度忽高忽低不稳定，T1和T2的湿球温度无异常;在定色期，T1的烤房平均每炕掉温0.37次、温度偏高0.08次，干球温度变化基本稳定，而T2的烤房平均每炕掉温2.67次、温度偏高1.92次，干球温度忽高忽低不稳定，T1和T2的湿球温度无异常;在干筋期，T1的烤房平均每炕掉温0.15次、温度偏高0.07次，干球温度变化基本稳定，而T2的烤房平均每炕掉温1.3次、温度偏高1.46次，干球温度忽高忽低不稳定，T1和T2湿球温度无异常。综上所述，未安装物联网设备的烤房在烘烤过程中由于对烘烤故障未能及时发现排除，导致干球温度忽高忽低不稳定，易造成烟叶烤坏;而安装物联网设备的烤房在烘烤过程中由于对烘烤故障能及时发现排除，便于实现精准烘烤。

2.2 烤后烟叶外观质量

分别取X2F、C3F、B2F样品由专业分级技术人员进行外观质量评价，如表2所示：从烤后烟叶外观质量来看，处理T2的烤后烟外观质量最差;处理T1的烤后烟外观质量最好，其烟叶叶片尚疏松至疏松、成熟度好、颜色橘黄至深黄、色度中至强、身份稍薄至稍厚、油分稍有至多，属于优质烟叶范围。证明安装物联网设备的烤房，烤后烟叶外观质量得到显著提升。

2.3 烤后烟叶化学成分

从送检的X2F、C3F、B2F样品化验结果来看，如表3所示：两个处理的烟碱、总氮、氯、钾氯比均符合优质烟叶指标要求，但T2的烟碱、总氮较T1高;T1的总糖、还原糖、钾含量均符合优质烟叶指标要求;T2的总糖、还原糖、钾含量均不符合优质烟叶指标要求，总糖、还原糖含量偏高、钾含量偏低;两个处理的氮碱比均较优质烟叶指标略偏高。综上所述：T1的各项化学指标除氮碱比略偏高外，其它各项指标均符合优质烟叶要求，证明烤房安装物联网设备后，由于实现了精准烘烤，烟叶内部糖、淀粉、蛋白质等各类物质转化比较充分，烤后烟叶内在品质明显提高。

2.4 烟叶经济性状

如表4所示：T1的烤后上等烟比例为51.04%、中等烟比例为43.78%、下低等烟比例为5.18%、均价为28.36元/kg、亩产值为3978.34元，较T2的烤后上等烟比例高4.89%、中等烟比例高2.09%、下低等烟比例高6.98%、均价高1.45元/kg、亩产值高366.21元。证明烤房安装物联网设备后，烤后烟叶质量明显提升，增效效果显著。

3.结论与讨论

烤房安装物联网设备后，设备厂家将设备系列号与烘烤师的手机号码进行绑定，烘烤师只需登录智能烘烤物联网管理系统微信公众平台，便可实时查询每座烤房的烘烤数据。当烤房内干球湿球温度偏离设定目标值时，物联网设备后台系统就会通过手机短信提醒烘烤师及时排除烘烤故障，实现精准烘烤，烤后烟叶的外观质量和内在品质均得到显著提升，烤后上等烟比例提高4.89%、下低等烟减少6.98%、均价提高1.45元/kg、亩产值提高366.21元，真正实现提质增效的目的。

物联网在烟叶烘烤中的应用极大地方便了烘烤师的管理[10]，减轻了烘烤师的工作强度。烘烤师负责烘烤的烤房数量越多，物联网设备的优势就越显著。

【参考文献】

[1]铁燕，和智君，罗会龙.烟叶烘烤密集烤房应用现状及展望[J].中国农学通报2009，25（13）：260-262.

[2]蔡建华，熊锐，黄国玉.基于无线传输的烤房温湿度远程监测系统[J].烟草科技，2016，49（10）：81-86.

[3]江凤莲，魏龙华，张晓梅. 基于物联网的节能型烤烟系统[J].赤峰学院学报（自然科学版），2016，32（17）：26-27.

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[6]江儒秀，林开颜，吴军辉，等. 基于ZigBee技术的温室群控系统的研究与设计[J].上海交通大学学报（农业科学版），2008，26（5）：440-444.

[7]李志祥，黄明英，郭华新.基于GSM的烟叶烘烤远程监控系统设计[J].安徽农业科学，2010，38（34）：19852-19853.

[8]余国雄，王卫星，谢家兴，等. 基于物联网的荔枝园信息获取与智能灌溉专家决策系统[J].农业工程学报2016，32（20）：144-152.

[9]中国烟叶公司文件. 中国烟叶公司关于做好整县推进现代烟草农业建设规划的通知.中烟叶生[2009]58号.

[10]何国文.“互联网+”在烟叶专业化烘烤中的应用[J].农家科技旬刊2017（5）：264.