RFID在烤烟温湿度控制过程中的应用探讨

　　烟叶成熟采摘后必须经过烘烤加工才能制成工业用烟。近年来由中国烟草局大力推广的三段式烘烤技术，即通过对烘烤环境温度、湿度和时间调控，实现对烟叶水分动态和物质转化的协调，达到最终将烟叶烤黄、烤干与烤香的统一。该工艺将烟叶的烘烤过程分为3个阶段：第1阶段为变黄期；第2阶段为定色期；第3阶段为烘干期。在烘烤过程中，温度和湿度的测量与控制，是决定能否烤出合格质量烟叶的关键。

　　目前，广大烟区多数炕房已加装热风循环装置，而使用的温度测量器具却是酒精的或煤油的玻璃管温度计(烟区称之为火表)，控制方法采用人工或者是单片机控制启闭回风门(用于排湿，控制湿球温度)、火门或鼓风机(控制火炉火势，间接控制干球温度)。在这个控制过程中，温湿度参数作为一个重要的执行参量，其精确度和准确度关系着烤烟的成败。

1 干湿球温度计

　　在现代的烤烟技术中，温湿度参量的提取主要是靠干湿球温度计。由于干湿球温度计结构简单，而且低成本，在过去相当长的一段时间内，千湿球湿度计是使用最多的一种类型，是基本测量法，如果使用经过校准的温度计，并且正确操作，例如阿斯曼湿度计，可以得到准确的、可靠的、可重复的测量结果。因此在过去这种湿度计经常被用做标准。但是它也存在着许多的缺点。

　　①它要求使用者要具有很好的操作经验，许多操作者，特别是在工业领域，没有足够的精力和时间，因此得到的结果是不准确的，也是不可靠的，人为因素较大。

　　②需要某些技巧以得到准确的测量结果，并需要进行计算才能得到最终结果。

　　③要求大量的气体样品，并且气体样品有可能被湿纱布加湿。当被测气体的相对湿度低于1 5%RH时，要想使湿球温度得到足够的降低很困难。当湿球温度低于0℃时，很难得到可靠的结果。由于要不断地给湿球温度计补充水，因此体积不可能太小。

　　④ 由于灰尘、油性物质或其它污染物会污染纱布，或者水流动不足，都会导致湿球温度偏高，最终导致的相对湿度结果偏高。

　　⑤ 另外对结果产生影响的因素还有温度测量误差、风速、辐射误差等。在20℃时，干湿球温度差的误差为0．1℃时，相对湿度的误差为1%RH。

　　由此我们可以看出，以此为参量的烘烤工艺就会产生偏差，而且这个烘烤过程一般需要几十个小时，完全由人工或半人工控制烤房燃烧室的火候并监测烤房温度，所以烟农劳动强度很大；而且不能精确控制烤房内的温湿度，也不能对烤程精确计时，使烤出的烟叶质量差异较大，不利于工业配方。烟叶初烤过程中，烤房内温度的准确测量和有效控制是烘烤的核心和烟叶质量的根本保证。测量不精确、使用不便的温度计，被动的控制方法等成为制约烟叶烘烤质量提高的瓶颈问题。

图1检测装置结构框图

2 射频识别技术

　　RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术以非接触式、存储容量大、识别速度快、距离远、操作快捷方便、可多卡识另 等优点而备受关注。随着RFID技术成熟与RFID标签成本的下降，逐步呈现一些具有实际应用价值的发展趋势，其中之一是RFID与温度传感器相结合。温度传感器与RFID芯片结合在一起，只占很小的空间，其附加成本微乎其微。传感器只需一个单一的温度校准点(在芯片测试的瞬间)，既可以使制造商大大节省生产成本，也能使终端用户得到好处。

　　将温度传感与RFID结合起来可以为易腐坏食品、药品和物流中任何其他对温度敏感的物品采集温度信息，也可以为许多医药诊断试验和程序提供及时的数据。

　　RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。基本工作原理是当标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。阅读距离，也称为作用距离是无线射频识别系统的另一主要性能指标。范围从0m～l00m左右不等。

3 系统组成思想及特点

　　在烟叶的烘烤工艺中，我们采用带有温度和湿度校准点的无源芯片作为数据参数源，然后通过它们与解读器之间的数据传输，经过计算进行控制，基本结构框图如图l所示。分为发射模块和接收处理模块，两者之间通过射频实现无线通信。发射模块的功能是将检测到的信号通过天线以数字形式(FSK调制)发射出去，主要由温度传感器、信 发射器以及发射天线等组成；接收处理模块 《将发射模块发出的信号进行接收，然后处理判断，并完成显示、控制以及报警等功能。

　　在RFID技术上的自动烘烤系统根据烟叶的不同品质自动控制好各个时期的温度与温度，使烟叶的变黄与失水干燥协调同步，保证烟叶的烘烤质量。系统能检测并数字显示炕房内温度、湿度，能按预定的工艺曲线自动控制烘烤过程，温湿度超标能声光报警，能通过人机对话，对控制过程进行人工于预。

　　采用射频识别技术进行温湿度的测量，具有许多传统方式无法比拟的优点。

　　①采样数据精确，数据直接传输到显示或控制设备上，不含人为因素，不易被环境因素干扰。

　　② 采样点多，而且接近被测点。由于RFID技术可以进行多卡识别，那么可以设置更多的采样点，射频技术的克服恶劣环境的特点，使我们可以将温度传感器置于被测物内部，可以充分掌握每一点的温度和湿度参量，不存在盲点。

　　③ 由于是无线通信，所以减少了信号线的铺设，节约成本，也减少了环境对数据的影响。

　　④ 采用无源标签的温湿度传感，尺寸小，功耗低，不需要电源的设计和连接。使采样灵活、方便。

　　⑤采集数据量大，可以进行数据的记忆和统计工作，方便于工艺的改进。

　　⑥采样电路集成化，保护后抗干扰和抗污损能力强，不需要过多的保养和维护，节省人力和财力。

　　⑦ 由于标签的识别功能，可以将标签和生产出的烤烟进行绑定，一路跟随，就像身份标识一样，记录相关的一切信息，便于查询。这是其它任何方法所无法比拟的。

　　总之，RFID技术不光在烟草行业的生产、经营和运输管理方面发挥其强大的作用，在烟叶烘烤过程中的应用也将是一个必然。