基于智能传感的石膏板干燥过程精准控制技术研究

石膏板是一种非常常见的建筑装饰和家具制造的新型建筑材料，其质量与性能与其干燥过程存在着密切的关系，干燥过程直接影响石膏板的含水率、强度和平整度等指标。在传统的石膏板干燥过程中，存在着控制精度低，响应速度慢能源浪费等一系列的问题，难以满足现代高质量石膏板生产的需要。随着工业自动化技术与智能化技术的快速发展和进步，智能传感器技术为石膏板的干燥过程的精确控制提供了新的解决方案。利用智能传感器技术，可以对石膏板的干燥过程中的关键参数进行实时、准确的监测与控制，提高石膏板干燥质量与生产效率。

一、石膏板干燥过程概述

（一）干燥过程原理及控制要点石膏板干燥是通过热传递的方式，将其内部的水分蒸发并排出的过程，在干燥过程中热量是通过干燥介质传递到石膏板的表面，在由石膏板的表面向内传递，从而实现不断的水分蒸发和干燥。干燥过程主要包括预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段，不同阶段的水分蒸发速率存在着明显的差异。从其基本原理中可以看出，要想做好石膏板的尴尬工作，必须控制好干燥过程中的温度，湿度、风速和时间，温度的控制最为重要，这直接影响水费蒸发的速度，但是温度过高可能会导致干燥过程中，石膏板水分蒸发不彻底，出现变形开裂等质量问题。适宜的湿度和风速是水分顺利排出的关键条件，精确的控制好干燥时间，是保证干燥以后湿热外含水量的关键。当然在干燥控制过程中，还需要考虑石膏板的厚度、密度等因素。

（二）传统控制方式存在的问题分析

石膏板传统弹道过程主要是靠人工经验和简单的自动化仪器进行控制的，这种方法存在着诸多的局限性。人工控制主要是根据自己的工作经验来监测干燥过程中的各种参数，这种控制方式的精度非常低，很容易导致石膏板含水量不均匀，质量不稳定等情况出现。虽然在技术发展当中，也使用了一些简单的自动化仪器设备，能够对基本的参数进行监测和控制。但是并不具备干燥过程中复杂变化的自适应能力，在应用过程中受环境因素的影响比较明显，无法满足石膏板高质量生产的需要。另外，传统石膏板干燥过程中的能源浪费，相对比较严重生产效率和生产成本问题都比较突出，严重制约了石膏板行业的高质量发展。

二、智能传感技术原理及其在干燥过程中的应用优势

（一）智能传感技术原理

智能传感技术是在传感器技术的基础上将，其与计算机技术和通信技术相结合，实现对物理量的自动感知，信号处理、分析判断和信息输出的一种先进技术。以此技术为基础所生产的智能传感器，包含敏感元件转换元件，信号调理电路，微处理器等部分。敏感研究院是智能传感器的感知部分，将感知到的温度、湿度和压力等相关数据转化为电信号，转换元件是将敏感元件所传输的信号转化为可以进行标准处理的信号，信号调理电路则是通过放大、滤波和焦虑的处理环节，然后传输到微处理器当中，为了处理器再对信号进行进一步的分析计算，在存储的基础上得出最终的结果，并通过显示器显示出来或传输到指定设备。

（二）智能传感技术在干燥过程中的应用优势

与传统的传感器相比，智能传感器技术更为复杂，其在石膏板干燥过程控制中具有明显的运用优势。一方面，智能传感器具有高精度、高可靠性的特点，在使用的过程中能够针对石膏板干燥过程中的关键参数包括温度、湿度和压力等进行精准智能化的监控，为相关参数的调整和优化提供及时有效的数据支持。另一方面，智能传感技术具有自校准、自诊断和自适应的功能，尤其是在复杂环境当中石膏板的干燥过程控制，可以有效的针对环境因素进行自动补偿，减少环境因素对干燥过程的负面影响，从而更好的保证各项参数监测的精度以及干燥过程中的稳定性，减少人工干预，以及由此产生的各种成本。另外，智能传感器还可以支持网络数据的远程传输与共享，可以通过终端的控制设备实现远程操控，根据石膏板的生产需要调整管理策略，提高生产管理效能。

三、基于智能传感的石膏板干燥过程的精确控制方案设计

（一）系统总体架构

基于智能传感器技术的石膏板干燥过程的精确控制系统，在系统架构上主要包括智能传感器模块、数据采集与传输模块，数据处理与分析模块，控制执行模块等。其中智能传感器模块主要负责石膏板干燥过程中，各种参数数据的实时采集，包括温度、湿度、风速等，保证数据采集的及时性。而数据采集与传输模块则是将传感器采集到的各种数据进行转化，转化为可以进行标准化处理的数据，并通过有线或无线的方式将其传输到数据处理与分析模块。数据处理与分析模块主要是计算机系统软件，负责对接收到的数据信息根据设定好的分析模型，对数据进行分析计算，按照模型预设的控制目标和算法生成控制指令，然后对相关关键参数进行调整和优化并发出调整控制指令。执行控制模块在接收控制指令以后，负责调节干燥设备的各个运行参数，在这基础上实现对石膏板肝的过程的精准控制。由此可以看出整个系统架构，虽然不是非常复杂，但是相对于传统的石膏板，干燥过程的控制更加智能化，精准度也会得以明显的提升。

（二）智能传感器的选型与布置

基于智能传感的石膏板干燥过程精准控制方案在实施的过程中，需要根据石膏板干燥过程的特点和控制要求，科学合理的选择，最合适的智能传感器。在选择的过程中要充分考虑到各项参数监测的需要，首先满足监测的准确性。在温度监测上，要优先选用高精度热电偶传感器或红外温度传感器，这两种传感器的温度敏感度比较高，采集数据比较准确，可以满足干燥室不通位置的温度实时监测的需要。湿度监测优先，选用电容式湿度传感器或电阻式湿度传感器，这两种传感器具有良好的环境适应性，可以满足不同生产条件下是对湿度数据的采集需要，准确的监测干燥室内的湿度变化。在传感器的布置上，需要充分考虑干燥室内的空间结构和石膏板的运行轨迹，确保传感器的位置能够全面准确的反映监测干燥过程中的参数。

（三）控制算法设计

为了实现石膏板干燥过程的精确控制，控制算法的设计也非常重要。在实践中需要充分考虑干燥过程的复杂性和非线性的特点，结合现有的一些研究资料和成果，适应复杂性和非线性的模型控制算法主要包括模糊控制和神经网络控制等智能控制算法。其中模糊控制算法可以根据石膏板干燥过程中的温度和湿度等重要参数的变化情况，依据模糊推理规则进行自动控制和调，其良好的适应性和鲁棒性可以满足参数调整和优化的需要。而神经网络控制算法则可以对石膏板干燥过程中所产生的大量历史数据进行学习和训练，建立干燥过程的数学模型。依据该模型根据系统所采集到的实时数据，对干燥过程进行预测和控制。当然在实际利用的过程中，可以将上述算法与其他算法有效的结合起来，形成更加复杂的复合控制算法，这就提高控制精度和控制效果能够起到良好的作用。

参考文献：

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[2] 陈红霞，武发德，周建中，李帆，王霞 . 纸面石膏板干燥技术的现状和发展趋势 [J]. 中国建材科技 ，2017，26（04）：29-31.