張磊磊，潘宗偉，錢昱竹

（1.遵義卷煙廠，貴州 遵義 563000；2.甘肅煙草工業(yè)有限責任公司蘭州卷煙廠，甘肅 蘭州 73005；3.重慶中煙工業(yè)有限責任公司重慶卷煙廠，重慶 400061）

1 工業(yè)物聯(lián)網在煙草行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

物聯(lián)網作為一個新興產業(yè)是繼計算機、互聯(lián)網之后，世界信息產業(yè)的第三次浪潮。就物聯(lián)網在煙草行業(yè)的應用而言，主要涉及現(xiàn)代物流、安全監(jiān)控、質量和資產管理等四個主要領域。目前，物聯(lián)網在行業(yè)物流領域的應用較為廣泛和成熟，其他領域的應用還處在探索和萌芽期，需要進一步探討和挖掘，因此，物聯(lián)網在煙草行業(yè)還有很大的應用空間和發(fā)展前景。

圖1為物聯(lián)網在物流領域的應用圖例。生產數(shù)據(jù)通過最底層的感知層獲得，經過中間網絡層進行傳輸，最后由應用層對數(shù)據(jù)進行分析、發(fā)出執(zhí)行指令，實現(xiàn)由生產現(xiàn)場-廠級管理-在途管理-高層指導等整套流程的閉環(huán)控制，提高管理效率，減少管理漏洞。

圖1 工業(yè)物聯(lián)網在煙草行業(yè)的應用圖例

2 工業(yè)物聯(lián)網在煙草行業(yè)中的痛點與對策

（1）缺乏數(shù)據(jù)采集與分析應用能力成行業(yè)核心痛點，歸類為以下幾點。

第一，數(shù)據(jù)管理覆蓋一個或幾個生產環(huán)節(jié)，缺少對全流程的統(tǒng)一管理。第二，數(shù)據(jù)采集方式沒有實現(xiàn)自動化。第三，缺乏數(shù)據(jù)分析應用能力，許多生產企業(yè)還是由人工和分析軟件來分析數(shù)據(jù)，并依靠有經驗的工程人員花費大量時間和精力來提出改進建議，有時甚至無法分析出有效的結論。企業(yè)依然缺乏對于大數(shù)據(jù)的清洗、建模、分析和應用能力，造成數(shù)據(jù)使用效率低，難以挖掘數(shù)據(jù)的真正價值。

（2）針對以上痛點我們提出以下應對策略。

第一，智能設計。借助物聯(lián)網技術能夠在產品設計階段，通過獲取反饋數(shù)據(jù)，改進現(xiàn)有產品或者設計新產品，提高產品質量和創(chuàng)新能力。第二，智能生產。借助物聯(lián)網技術能夠實時獲取產品生產過程中產品、機械和設備間的狀態(tài)，實時準確掌握設備最新工作動態(tài)。第三，智能使用。利用云端數(shù)據(jù)平臺智能分析各類型數(shù)據(jù)，匹配數(shù)據(jù)之間相互關聯(lián)，并發(fā)出控制指令協(xié)調現(xiàn)場生產狀態(tài)。同量也可以通過APP可視化掌控智能設備運行狀況進行自動化控制等。第四，智能維護。借助物聯(lián)網技術能夠實時掌控設備運行狀態(tài)，對產品進行預測性維護分析，提升故障處理相應速率，優(yōu)化備件庫管理。

3 條煙缺包檢測系統(tǒng)對于產品質量監(jiān)控的重要性及該類產品存在的普遍短板

一條煙包裝完成后出現(xiàn)缺一包或多包現(xiàn)象是屬于嚴重質量事故，不僅損害消費者利益，而且對企業(yè)及產品形象損害極大，因此，需杜絕此類事件發(fā)生。目前行業(yè)內解決此類問題的主要方法有靜態(tài)稱重式缺包檢測器、負壓式缺包檢測器、光子式缺包檢測器等。然而各種方法均有其不足之處，例如靜態(tài)稱重式缺包檢測器存在檢測速度偏低、需煙條在靜止工位進行檢測；負壓式缺包檢測器存在非產線終端檢測以及維護量大的問題；光子式缺包檢測器存在射線泄漏風險，需專人維護且器件易老化等問題。

新的動態(tài)稱重式缺包檢測器不僅大大提高檢測吞吐量，而且繼承了稱重式檢測方式的高精度、免維護等優(yōu)點，是目前最優(yōu)煙條缺包檢測方案。該設備在研發(fā)初期已融入智能設備的設計思想，具備設備聯(lián)網、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)上傳、工作穩(wěn)態(tài)自校準等智能功能，彌補了傳統(tǒng)檢測設備缺乏智能設備框架及實際落實的短板。

圖2 智能條煙缺包檢測系統(tǒng)解決了設備智能連接及數(shù)據(jù)采集的短板

4 智能條煙缺包檢測系統(tǒng)工作原理及特點

智能條煙缺包檢測系統(tǒng)（圖2），采用微電腦控制（內置多重軟件及電氣濾波算法）、負荷傳感器作為采樣傳感器，可根據(jù)生產現(xiàn)場布局采用靜態(tài)稱重、皮帶式稱重等不同方式工作，具有準確率高、免維護等特點，適用于多種包裝機型。

本系統(tǒng)采用德國HBM公司傳感器作為重量傳感器，該公司產品在工業(yè)稱重領域有著廣泛的應用，如實驗室高精度天平， 計價秤，人體秤，郵包秤和醫(yī)學天平等。

該公司單點傳感器具有眾多優(yōu)點：第一，出廠時已經進行了偏心負載補償，因此安裝方便快。第二，極高的負載頻率，更高的稱重速率（動態(tài)稱重）。第三，提供多種測試認證。第四，多種材料和保護等級可選。第五，EMC 認證（EN45501）。

該設計方案的主要思想是煙條經輸入段皮帶（含煙條分離裝置，以保證煙條與煙條之間保證有足夠間距，避免稱重時其它煙條對待檢煙條重量的影響），進入稱重段皮帶，煙條在通過稱重段皮帶過程中，稱重傳感器會將重量變化曲線以電信號方式傳至分析儀表，分析儀表根據(jù)特定算法運算得出最終煙條重量值，并判斷當前重量是否超差進行相應處理；最后煙條經由輸出段皮帶離開檢測器。

圖3 智能條煙缺包檢測系統(tǒng)俯視圖

在圖3中，智能條煙缺包檢測系統(tǒng)由輸入段、稱重段、輸出段三段組成，其中稱重段為必備段，輸入段和輸出段為非必備段。例如，如果該系統(tǒng)安裝于GD包裝機出口與提升機之間時，則僅需安裝稱重段即可滿足檢測要求。

在軟件算法上，智能條煙缺包檢測系統(tǒng)實時處于采樣狀態(tài)，當重量值超過預設閾值時，即認為有煙條進入，將重量數(shù)據(jù)持續(xù)寫入緩沖區(qū)內，待重量數(shù)據(jù)低于閾值時，即認為煙條已離開稱重段，軟件再將緩沖區(qū)中重量數(shù)據(jù)通過定制濾波算法進行處理最終得到煙條實際重量值，處理過程如圖4所示。

圖4 煙條重量變化曲譜圖

5 智能條煙缺包檢測系統(tǒng)與工業(yè)物聯(lián)網的關系

智能條煙缺包檢測系統(tǒng)具有精確的檢測穩(wěn)定性，并將檢測數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計，通過以太網接口通過標準協(xié)議上傳到廠級服務器，與已有MIS系統(tǒng)進行對接，將數(shù)據(jù)上傳，并提供相就分析功能，以便于管理層根據(jù)煙條重量數(shù)據(jù)的長期變化，分析整條原輔料供應線是否存在問題，如發(fā)現(xiàn)問題可及早采取相應措施及時糾正，避免出現(xiàn)重大生產質量問題，減少消耗和浪費，對現(xiàn)代科學、快速、準確管理生產現(xiàn)場提供重要支撐。