本文從當(dāng)前片煙養(yǎng)護(hù)存在的問題出發(fā)，探索引入環(huán)境溫濕度傳感器、包芯溫度探針等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，構(gòu)建片煙養(yǎng)護(hù)智慧庫房體系，具備了片煙養(yǎng)護(hù)持續(xù)監(jiān)測、庫房環(huán)境自動溫濕度控制、養(yǎng)護(hù)作業(yè)智能引導(dǎo)、數(shù)據(jù)服務(wù)等功能，并對系統(tǒng)應(yīng)用的效果進(jìn)行了初步分析。
隨著我國打葉復(fù)烤的全面實(shí)施,片煙已成為煙葉的主要貯存形式,打葉復(fù)烤后的片煙在使用前必須經(jīng)過一至三年的自然醇化過程。片煙倉庫的溫濕度環(huán)境直接影響片煙的自然醇化效果，而片煙質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響卷煙成品的內(nèi)在質(zhì)量。片煙的醇化與煙包內(nèi)的溫度水分和環(huán)境溫濕度有著重要的關(guān)系，片煙倉庫作為片煙的儲存地，必須維持相對恒定的溫度和濕度環(huán)境。因此，在片煙的自然醇化過程中，如何對煙包內(nèi)的溫度水分和倉間的環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，是片煙科學(xué)養(yǎng)護(hù)的一個(gè)重要工作。
隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，各卷煙工業(yè)企業(yè)開始探索利用最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備對片煙養(yǎng)護(hù)的全過程進(jìn)行監(jiān)測和管控，主要是利用倉庫溫濕度傳感器、包芯溫度水分傳感器等各類物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，將庫房溫濕度、包芯溫度水分等實(shí)時(shí)監(jiān)測起來，同時(shí)將空調(diào)、通風(fēng)裝置、除濕機(jī)以及加濕機(jī)等設(shè)備整體聯(lián)動起來，實(shí)現(xiàn)片煙養(yǎng)護(hù)過程中最優(yōu)環(huán)境調(diào)控，以期提升片煙養(yǎng)護(hù)質(zhì)量、為卷煙配方提供支撐。
圖1包芯溫度、環(huán)境溫濕度采集監(jiān)測體系
筆者結(jié)合本單位實(shí)踐，探索構(gòu)建了一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的片煙智慧庫房框架，對這種新模式下的養(yǎng)護(hù)體系進(jìn)行了再造，并對養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行了探討。
一、片煙養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀
整體上看，片煙養(yǎng)護(hù)作業(yè)分為庫房環(huán)境溫濕度管控與片煙霉變碳化預(yù)防養(yǎng)護(hù)作業(yè)、片煙蟲情監(jiān)測與殺蟲作業(yè)兩大領(lǐng)域。這兩塊都屬于勞務(wù)密集型作業(yè)，其中，片煙霉變碳化預(yù)防養(yǎng)護(hù)作業(yè)領(lǐng)域具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
一是作業(yè)較為傳統(tǒng)?，F(xiàn)有作業(yè)模式主要基于原有技術(shù)水平條件下形成的一套經(jīng)驗(yàn)性作業(yè)體系，具有經(jīng)驗(yàn)性、被動性、勞務(wù)密集型特征。這種作業(yè)模式對于設(shè)施、設(shè)備、人力的要求總體不高，從近五年煙草行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，卷煙工業(yè)企業(yè)片煙養(yǎng)護(hù)勞務(wù)外包比例接近100%，片煙倉儲設(shè)施外包比例達(dá)42%。
二是作業(yè)效率不高。整體作業(yè)模式停留于勞務(wù)密集型作業(yè)，片煙養(yǎng)護(hù)主要通過加大人力投入、加大養(yǎng)護(hù)頻次避免霉變、炭化問題概率，作業(yè)效率、精準(zhǔn)度、有效性都有待提升，尚存在大量的無效作業(yè)。
三是養(yǎng)護(hù)質(zhì)量有待提升。由于缺乏持續(xù)監(jiān)測體系，需要通過定期性檢測發(fā)現(xiàn)霉變、碳化問題后再進(jìn)行補(bǔ)救性作業(yè)。這也導(dǎo)致片煙霉變和蟲情問題時(shí)有發(fā)生，特別在一些外租倉庫設(shè)施中。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，行業(yè)片煙養(yǎng)護(hù)整體霉變率高達(dá)3%。
四是信息化空白。片煙養(yǎng)護(hù)整體的信息化系統(tǒng)嚴(yán)重缺失，養(yǎng)護(hù)過程中缺乏數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集體系和持續(xù)監(jiān)測體系，數(shù)據(jù)采集較為碎片化、間斷化；作業(yè)過程缺乏統(tǒng)一調(diào)度支撐，作業(yè)零散化、低效化；養(yǎng)護(hù)作業(yè)和質(zhì)量缺乏評估體系，養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)化、粗糙化。
二、片煙智慧庫房建設(shè)思路
打造片煙養(yǎng)護(hù)智慧庫房，將片煙養(yǎng)護(hù)從傳統(tǒng)的勞動密集型作業(yè)解脫出來，需要借助最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備，將片煙養(yǎng)護(hù)全過程的各類關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)采集起來，將排風(fēng)扇、除濕機(jī)等各類降溫除濕設(shè)備整體聯(lián)動起來，將養(yǎng)護(hù)作業(yè)基于各類信息預(yù)警更加精準(zhǔn)起來，構(gòu)建一套從數(shù)據(jù)采集監(jiān)測到精準(zhǔn)環(huán)境控制、從精準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)到養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)服務(wù)的閉環(huán)體系，徹底改變傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式。
一是采集監(jiān)測體系建設(shè)。依托物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)過程中環(huán)境溫濕度、包芯溫度水分等核心數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)高效采集，建立起長期監(jiān)測體系。
二是智能養(yǎng)護(hù)調(diào)度和自動溫濕度控制體系建設(shè)。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警范圍時(shí)，局部環(huán)境溫濕度自動控制，開啟養(yǎng)護(hù)作業(yè)調(diào)度指令，達(dá)到精準(zhǔn)環(huán)境管控、精準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)。
三是片煙養(yǎng)護(hù)質(zhì)量評估體系建設(shè)。依托全程采集信息，建立起對環(huán)境影響及控制、養(yǎng)護(hù)作業(yè)、養(yǎng)護(hù)質(zhì)量等分別評估的數(shù)據(jù)服務(wù)體系，不斷優(yōu)化提升養(yǎng)護(hù)作業(yè)水平。
四是數(shù)據(jù)服務(wù)體系建設(shè)，為原料采購、養(yǎng)護(hù)倉庫分配、卷煙配方提供完整的數(shù)據(jù)支撐。
三、關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)探索
從片煙智慧庫房建設(shè)思路看，所用到的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備及技術(shù)主要分成兩塊：一是便捷、穩(wěn)定、安全的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境采集設(shè)備，二是將零散的信息采集及溫濕度控制設(shè)備鏈接到一起的控制裝備?，F(xiàn)將前期各單位開展過的實(shí)踐、技術(shù)瓶頸點(diǎn)及突破思路分析如下：
1．環(huán)境溫濕度傳感器
前期陜西中煙、安徽中煙等卷煙工業(yè)企業(yè)在環(huán)境溫濕度采集設(shè)備方面進(jìn)行了探索，利用技術(shù)較為成熟的溫度傳感器、濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)庫房環(huán)境溫濕度的自動感知、無線傳輸和提前預(yù)警。
這些實(shí)踐前期主要的技術(shù)瓶頸點(diǎn)如下：
一是無線溫濕度傳感器的電池壽命。片煙庫房環(huán)境要求減少設(shè)備布線，最好采用無線設(shè)備，但無線設(shè)備的電池往往會成為瓶頸點(diǎn)。延安卷煙廠在實(shí)踐中主要通過大容量電池（不能過大，否則存在安全隱患）、可充電電池、電池管理，解決電池壽命過短問題。
二是溫濕度傳感器的無線傳輸問題。由于片煙保養(yǎng)過程中要求盡量進(jìn)行垛位、倉間、庫房的密閉，會對溫濕度傳感器的無線信號傳輸產(chǎn)生很大影響。延安卷煙廠采用了較為先進(jìn)的Lora傳輸方式，有效解決了密閉性環(huán)境的無線傳輸問題。
2．片煙包芯溫度、水分傳感器
從需求角度上看，片煙包芯需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)包括溫度、水分兩部分，部分卷煙工業(yè)企業(yè)也探索研發(fā)了包芯溫度水分探針。但總體上，溫度方面采用成熟的溫度傳感器，相對比較準(zhǔn)確；而水分沒有成型的傳感器，普遍通過電阻電容進(jìn)行間接測算，但會受到壓力、片煙品種、環(huán)境等多方面的影響，數(shù)據(jù)可能會存在較大的偏差。
從當(dāng)前實(shí)用性角度出發(fā)，延安卷煙廠采用了片煙包芯溫度探針，先著手監(jiān)測長期養(yǎng)護(hù)過程中的溫度變動情況，并為養(yǎng)護(hù)人員提供預(yù)警功能。此外，通過電池管理和Lora傳輸方式解決好電池壽命和無線傳輸問題。
3.降溫除濕設(shè)備聯(lián)動裝置
行業(yè)通用的溫濕度控制系統(tǒng)普遍集成在降溫除濕設(shè)備上，具有較為分散、操作不便、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、無法集中操作等缺陷。雖然部分降溫除濕設(shè)備也具備單獨(dú)的自有溫濕度檢測及開關(guān)系統(tǒng)，但整個(gè)操作缺乏整體性。在庫房溫濕度、片煙包芯溫度持續(xù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，預(yù)警功能轉(zhuǎn)化為自動降溫除濕作業(yè)，需要引入強(qiáng)弱電信號轉(zhuǎn)換裝置，將后臺系統(tǒng)的降溫除濕作業(yè)弱電指令通過強(qiáng)弱電信號轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換為局部排風(fēng)扇、除濕機(jī)開啟強(qiáng)電指令，實(shí)現(xiàn)溫濕度采集儀與周邊排風(fēng)扇、除濕機(jī)點(diǎn)對點(diǎn)一一對應(yīng)，庫內(nèi)溫濕度自動控制。
四、片煙智慧庫房建設(shè)框架
1．采集監(jiān)測體系建設(shè)
基于環(huán)境溫濕度、包芯溫度探針的全新物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐，可建立起片煙醇化養(yǎng)護(hù)管控體系，徹底革新傳統(tǒng)的片煙醇化養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)性、事后性、補(bǔ)救性作業(yè)態(tài)勢。如下圖所示，一般一個(gè)批次的復(fù)烤片煙溫度水分都極為接近，且一般就近存儲在1-2個(gè)儲位上，庫房溫濕度外界環(huán)境基本相同。因此，可30-50個(gè)片煙箱加載一個(gè)溫度探針，探針實(shí)時(shí)采集片煙箱溫度數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合庫房溫濕度采集儀采集的區(qū)域環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)信息，形成包芯溫度水分與環(huán)境溫濕度持續(xù)監(jiān)測體系。當(dāng)環(huán)境溫濕度或包芯溫度超過預(yù)警界限并持續(xù)升高時(shí)，系統(tǒng)會顯示出預(yù)警信息，提示進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。
2．智能養(yǎng)護(hù)體系建設(shè)
在采集監(jiān)測體系支撐下，所有養(yǎng)護(hù)作業(yè)全部基于預(yù)警和調(diào)度信息。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警信息時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)的作業(yè)指令對相應(yīng)片煙箱及周邊片煙檢查，如需要則直接進(jìn)行翻包倒箱養(yǎng)護(hù)作業(yè)。這種模式下，所有養(yǎng)護(hù)作業(yè)主要基于系統(tǒng)預(yù)警信息和養(yǎng)護(hù)指令，作業(yè)的精準(zhǔn)度、高效性大幅提升。
同時(shí)，通過環(huán)境溫濕度預(yù)警信息，直接由系統(tǒng)下達(dá)降溫除濕作業(yè)弱電指令，通過強(qiáng)弱電信號轉(zhuǎn)換設(shè)備啟動局部的排風(fēng)扇、除濕機(jī)或者空調(diào)，達(dá)到自動降溫除濕作業(yè)的目標(biāo)。整體設(shè)備架構(gòu)如圖2所示。
圖2片煙庫房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖
3．?dāng)?shù)據(jù)服務(wù)體系建設(shè)
（1）基于片煙醇化生命周期的大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估。
圖3基于片煙醇化生命周期的大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估體系
如圖3所示，按照時(shí)間軸和成熟度將片煙醇化建立起生命周期，生命周期各個(gè)階段需要關(guān)注的重點(diǎn)有所差異。依托生命周期，建立起整個(gè)倉庫到各個(gè)批次、各個(gè)儲位的關(guān)聯(lián)性評價(jià)體系，評價(jià)重點(diǎn)圍繞片煙醇化養(yǎng)護(hù)，將包芯溫度水分曲線、環(huán)境溫濕度曲線、養(yǎng)護(hù)作業(yè)斷點(diǎn)信息、蟲害曲線、理化指標(biāo)變化曲線以及片煙成熟度曲線等全部反映到同一個(gè)時(shí)間軸中，便于對各個(gè)批次養(yǎng)護(hù)質(zhì)量進(jìn)行完整性分析。一方面，便于片煙養(yǎng)護(hù)人員有一個(gè)整體評估，便于后期工藝改進(jìn)；另一方面，便于卷煙配方人員掌握各個(gè)批次養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，更精準(zhǔn)地進(jìn)行配方管理。
（2）養(yǎng)護(hù)環(huán)境關(guān)聯(lián)性影響分析。
截至2020年底卷煙工業(yè)企業(yè)已開展四個(gè)方面的環(huán)境影響分析：一是庫房內(nèi)外環(huán)境對比分析，便于更加精準(zhǔn)掌握外部環(huán)境變化閾值，以及對各個(gè)倉間溫濕度影響程度，便于提前根據(jù)天氣預(yù)報(bào)做好各個(gè)倉間養(yǎng)護(hù)準(zhǔn)備。二是倉間環(huán)境溫濕度與周邊包芯溫度對比分析，可重點(diǎn)對特定樓層、位置進(jìn)行重點(diǎn)分析，便于精準(zhǔn)掌握各倉間、位置環(huán)境對包芯的影響程度，設(shè)定好位置特征標(biāo)簽，為后期結(jié)合片煙等級精準(zhǔn)存儲提供支撐。三是霉變及霉變預(yù)警分析，分析霉變產(chǎn)生前一段周期周邊環(huán)境溫濕度以及包芯溫度變動曲線，分析霉變產(chǎn)生的環(huán)境閾值點(diǎn)、區(qū)域變化曲線，便于精準(zhǔn)掌握各個(gè)區(qū)域環(huán)境溫濕度以及包芯溫度水分的霉變預(yù)警閾值，為預(yù)警優(yōu)化提供支撐。四是包芯溫度水分波動TOP10分析，分析一段周期內(nèi)包芯溫度波動最大的十個(gè)點(diǎn)周邊環(huán)境溫濕度變化情況，便于精準(zhǔn)追溯環(huán)境變化趨勢性閾值。
（3）卷煙配方、口味與醇化環(huán)境影響分析。
卷煙配方、口味乃至于后期消費(fèi)者接受度（銷量）與醇化環(huán)境影響分析是一個(gè)比較大的大數(shù)據(jù)分析課題。煙草行業(yè)都普遍認(rèn)可云貴地區(qū)的片煙醇化環(huán)境，認(rèn)為是比較理想的醇化環(huán)境，但是對于不同醇化環(huán)境下包芯溫度水分長期變動曲線、片煙成熟度，由于缺乏數(shù)據(jù)支撐難以深入研究?；诎緶囟纫约皫旆繙貪穸葘?shí)時(shí)采集，累計(jì)一個(gè)醇化周期數(shù)據(jù)后，可以分析不同醇化環(huán)境下片煙養(yǎng)護(hù)的影響，并與卷煙配方、口味進(jìn)行關(guān)聯(lián)性大數(shù)據(jù)分析，從而找出不同口味卷煙最適宜的醇化環(huán)境，反向根據(jù)消費(fèi)者卷煙口味需求定制卷煙醇化環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)按訂單組織生產(chǎn)、組織環(huán)境。
五、片煙智慧庫房效果分析
1．庫房溫濕度自動管控體系大幅提升了作業(yè)效率，提高了降溫除濕作業(yè)精準(zhǔn)度，減少了電費(fèi)消耗，真正實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)化智能管控。一是作業(yè)效率上，降溫除濕作業(yè)設(shè)備開啟由原來單棟30分鐘降低為一鍵指令開啟或系統(tǒng)管控。二是作業(yè)精準(zhǔn)度上，由原來定期開展整體降溫除濕作業(yè)、能源消耗量較大，轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)自動開啟預(yù)警點(diǎn)周邊排風(fēng)扇、除濕機(jī)，實(shí)現(xiàn)了由粗放作業(yè)向精準(zhǔn)作業(yè)的轉(zhuǎn)變和提升，能源消耗量大幅降低。三是電費(fèi)消耗大幅降低，一方面通過自動管控實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)降溫除濕作業(yè)，減少了降溫除濕整體作業(yè)的頻次，降低了電耗；另一方面，整體降溫除濕作業(yè)通過系統(tǒng)預(yù)約功能安排到晚間用電空檔期進(jìn)行，電價(jià)相對較低，降低了成本。
2．霉變預(yù)防體系初步建立，可大幅降低乃至杜絕霉變現(xiàn)象。通過包芯溫度水分探針實(shí)現(xiàn)了片煙箱內(nèi)部溫度的持續(xù)監(jiān)測，結(jié)合周邊環(huán)境溫濕度，形成聯(lián)動預(yù)警體系，當(dāng)溫度超過25攝氏度時(shí)，系統(tǒng)自動預(yù)警，在霉變產(chǎn)生前人為介入改變預(yù)警煙箱及周邊煙箱的局部環(huán)境，避免霉變產(chǎn)生。
3．養(yǎng)護(hù)作業(yè)智能調(diào)度體系初步建立，作業(yè)精準(zhǔn)度大幅提升。改變了原有養(yǎng)護(hù)作業(yè)具有一定盲目性、事后性的缺陷，養(yǎng)護(hù)作業(yè)更為精準(zhǔn)，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)警發(fā)起翻包倒箱作業(yè)調(diào)度指令，勞務(wù)投入大幅降低，可降低勞務(wù)成本50%。
4．?dāng)?shù)據(jù)檔案體系初步建立。傳統(tǒng)片煙醇化養(yǎng)護(hù)作業(yè)信息缺失嚴(yán)重，導(dǎo)致卷煙配方人員只掌握片煙產(chǎn)地、等級、年份等基礎(chǔ)信息，對于養(yǎng)護(hù)過程及質(zhì)量了解不清晰，卷煙口味的持續(xù)性和品質(zhì)無法得到有效保障。而基于溫度水分探針的片煙醇化養(yǎng)護(hù)，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)養(yǎng)護(hù)過程痕跡化記錄，能夠細(xì)化到詳細(xì)的溫度水分周期變動曲線，結(jié)合理想醇化環(huán)境對整個(gè)醇化周期的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量形成整體評價(jià)，便于卷煙配方人員全面掌握，根據(jù)不同卷煙配方等級使用不同醇化環(huán)境、不同養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的片煙，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配方。
