打叶复烤多点集成近红外监测系统开发与应用

引言：

在烟草行业高质量发展的背景下，打叶复烤工艺的均质化与智能化水平直接影响卷烟产品的品质稳定性与资源利用效率。白肋烟等特色烟叶因叶片结构疏松、吸湿性强，加工过程中含水率波动易导致造碎率上升、出片率不稳定等问题，成为制约工艺优化的关键瓶颈。传统检测手段依赖离线取样与实验室分析，存在数据滞后、样本代表性不足等缺陷，难以满足连续化生产对实时调控的需求。

一、打叶复烤多点集成近红外监测系统开发的意义

（一）提升工艺控制精度与产品均质化水平

打叶复烤多点集成近红外监测系统通过全流程多点位实时检测，突破了传统离线检测的数据滞后性与样本局限性。系统同步采集原烟、润叶、打叶、复烤等环节的光谱数据，结合化学计量学算法建立动态模型，可精准预测含水率、总糖等关键指标，实现工艺参数的即时调整。这种从“单点控制”到“全链协同”的转变，显著缩小了不同批次、不同产线间的质量波动，为卷烟配方稳定性提供了数据支撑，推动行业向高精度、高均质化方向升级。

（二）降低加工损耗与资源利用效率

传统检测模式下，因水分控制偏差导致的造碎率上升、出片率波动等问题，每年造成行业原料损耗超数亿元。多点集成系统通过实时监测与智能反馈，将含水率波动范围压缩至极小区间，避免过度润叶或干燥不足引发的物理损伤。例如，在润叶环节，系统根据光谱数据自动调整蒸汽压力与喷水量，使顶叶出片率提升显著，中部叶加工稳定性大幅增强。这种精细化控制不仅减少了无效加工环节，更提升了原料利用率，为行业节能减排与可持续发展提供了技术保障。

（三）推动智能制造与数据价值深度挖掘

系统通过物联网技术实现设备互联与数据互通，构建了覆盖全产业链的工业互联网平台。多源数据经 AI 算法分析后，可生成工艺优化建议、设备预测性维护方案，甚至反向指导烟田种植管理。例如，系统将复烤环节的含水率数据与烟田长势模型关联，为精准灌溉与采收时机提供决策依据，形成“田间- 车间- 市场”的全链条协同。这种数据驱动的智能制造模式，打破了传统生产中的信息孤岛，加速了行业向数字化、网络化、智能化转型的进程。

二、打叶复烤多点集成近红外监测系统应用策略

（一）构建全流程数据集成体系，实现设备统一调度

针对传统检测中数据孤岛、设备管理分散的痛点，系统通过 CS架构整合分散于各产线的近红外光谱仪，建立统一的数据采集与分析平台。以红塔烟草集团为例，其开发的系统采用德国Bruker Matrix-E傅里叶变换近红外光谱仪，在润叶、打叶、复烤等环节部署多点位检测设备，实时采集原烟与片烟的光谱数据。通过SQL Server 数据库与 Webservice 接口，系统将各点位数据汇总至中央服务器，实现光谱数据的统一存储、模型开发与设备调度。这一架构使企业能够集中管理多条产线的检测设备，模型更新效率提升，设备利用率提高，为复烤均质化提供数据支撑。例如，复烤企业应用该系统后，不同批次烟叶的化学成分波动范围缩小至±1.2，较传统方法稳定性提升。

（二）开发智能算法模型，提升预测精度与适应性

系统采用 PLS 算法构建化学成分预测模型，并结合 AI 技术优化模型适应性。以贵州烟叶复烤公司为例，其系统通过深度学习分析历史数据，动态调整模型参数，使含水率预测误差控制在±0.3 以内，总糖与总氮检测精度提高。针对不同产地烟叶的特性差异，系统支持多模型并行运行与自动切换。例如，在处理云南与福建烟叶时，系统可自动调用对应的区域模型，避免因原料差异导致的预测偏差。此外，系统集成光谱质量自动校验功能，通过实时监测仪器状态与环境参数，自动剔除异常数据，确保模型输出的可靠性。某企业应用该功能后，无效数据量减少，模型维护周期从每月一次缩短至每季度一次。

（三）推动物联网与工业互联网融合，实现生产闭环控制

系统通过物联网技术连接近红外设备与生产主机，构建“感知 -分析 - 决策 - 执行”闭环。以麒麟复烤厂技改项目为例，其系统与打叶机、复烤机的 PLC 信号互联，实时采集皮带电机状态与光电传感器信号，仅在正常生产状态下触发光谱采集，避免无效数据干扰。当检测到含水率偏离目标值时，系统自动调整润叶机蒸汽压力与风分机风速，使顶叶出片率提升3.2 个百分点，中部叶加工稳定。此外，系统与工业互联网平台对接，将检测数据同步至烟田长势监测、灾害预警等模型，形成从田间到车间的全链条协同。例如，企业通过分析复烤环节的含水率数据，反向指导烟田灌溉时机，使烟叶采收期含水率达标率提高。

（四）拓展数据价值应用场景，支撑智能制造决策

系统通过数据共享机制，为配方加工、质量追溯与节能减排提供决策依据。以广东中烟投资建设的区域加工中心为例，其系统将复烤环节的化学成分数据与卷烟配方模型关联，动态优化烟叶配比，使卷烟产品的感官质量评分提升 1.8 分。同时，系统记录每批次烟叶的加工参数与质量指标，生成可追溯的数字档案，满足行业对产品质量安全监管的要求。在节能减排方面，系统通过分析能耗与质量数据的关联性，优化复烤温度曲线，使单吨烟叶加工能耗降低。此外，系统与供应链管理系统集成，根据检测结果自动触发原料补货或调拨指令，减少库存积压。某企业应用该功能后，库存周转率提升，运营成本降低1200 万元/ 年。

结语：

打叶复烤多点集成近红外监测系统的开发与应用，标志着烟草加工行业向智能化、精细化迈出了关键一步。通过全流程数据集成、智能算法优化与工业互联网融合，系统不仅解决了传统检测中数据滞后、模型适应性差等核心痛点，更在提升出片率、降低加工损耗、推动产业链协同等方面展现出显著成效。未来，随着 AI 技术与物联网的深度渗透，系统将进一步拓展在烟田种植指导、配方智能优化等领域的应用，为行业构建“数据驱动、绿色低碳”的新生态提供坚实支撑，助力中国烟草在全球竞争中占据技术制高点。

参考文献：

[1] 张琪陆 ， 杨仕雄 ， 刘文 ， 等 . 打叶复烤成品烟梗筛分装置的改进优化 [J]. 农业装备技术 ，2025，51（03）：43- 45.

[2] 史永刚 ， 蒋刚 ， 林忠文 ， 等 . 打叶复烤多点集成近红外监测系统开发与应用 [J]. 设备管理与维修 ，2025，（02）：29- 32.