1.1 项目背景

  现阶段烟草行业已基本普及了基于计算机系统的《烟叶仓储运输集成系统》，实现了烟草仓储运输业务管理信息化。由于仓储业务需要系统将烟叶养护业务也纳入系统管理范围，系统要求定期将烟叶日常温湿度数据输入数据库中。为烟叶保管、养护提供及时的质量信息。但是由于历史原因，大多数烟草集团公司在目前的烟叶养护过程中，对烟箱（包）内温度、仓间温湿度数据获取主要手段，多选用90年代初期的测温技术(热敏电阻传感器和手持式测量表测温)，每测一点需要人工接一次线，这些测量数据需人工读表， 记录在纸上然后再由人工输入计算机数据库中，这个流程势必随着测量点增多使工作量变得十分繁重，特别在高温期间测温次数增多，是《烟叶仓储运输集成系统》在获取温湿度数据过程的运行瓶颈，同时数据在记录和输入过程中，由于人工介入， 不但花费时间长、人力多、劳动强度大，而且及时性、准确性难以保证。因此解决烟叶养护过程中温度数据自动采集并输入到计算机数据库，已成为储运公司烟叶养护当务之急。

1.2  系统技术特点

1、采用自主知识产权的高精度数字温度传感器，业内至强±0.2℃绝对精度，13位分辨率0.03125℃。

20年业内经验沉淀，自主研发高精度数字温度传感器。紧跟科技前沿，全面采用数字化技术，通过数字化温湿度采集控制系统对烟叶仓间的烟叶醇化过程进行全程监控，采用传感器系统，获国家科技部创新基金支持，实时自动采集烟箱/包内的温度、仓间环境温湿度和室外温湿度等数据，系统预留其他物理量（如磷化氢气体、水浸、烟感、侵入等）的监测扩展能力、通讯方式升级的扩展能力。

2、系统安装工程量小，数据采集精确度高；配置简便；扩展能力强；数据访问方式多样：可采用互联网、短信等；安全性好；成本低廉。

3、可根据现场需要选配加密传输，保障数据安全。

基于CPK组合公钥技术，确保数据安全传输。

4、采用互联网及无线网络技术，实现APP、短信、浏览器等实时数据传输及报警。

系统自动建立烟叶醇化仓库温湿度数据库，数据库设在管理中心机房的服务器中，可根据需求自动备份数据。

5、采用最新的无线窄带物联网技术LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），其主要技术优势是：低功耗、远距离、接入容量大。

 

关键特征	优势
157db链路预算	远距离
距离＞15km
最小的基础设施成本	易于建设和部署
使用网关/集中器扩展系统容量
电池寿命>10年	延长电池寿命
接收电流10mA，休眠电流<200nA
免牌照的频段	低成本
基础设施成本低
节点/终端成本低

 

 

1.3 系统应用优势

现阶段烟草行业已基本普及了基于计算机系统的《烟叶仓储运输集成系统》，实现了烟草仓储运输业务管理信息化。由于仓储业务需要系统将烟叶养护业务也纳入系统管理范围，系统要求定期将烟叶日常温湿度数据输入数据库中。为烟叶保管、养护提供及时的质量信息。

但是由于历史原因，大多数烟草集团公司在目前的烟叶养护过程中，对烟箱（包）内温度、仓间温湿度数据获取主要手段，多选用90年代初期的测温技术(热敏电阻传感器和手持式测量表测温)，每测一点需要人工接一次线，这些测量数据需人工读表， 记录在纸上然后再由人工输入计算机数据库中，这个流程势必随着测量点增多使工作量变得十分繁重，特别在高温期间测温次数增多，是《烟叶仓储运输集成系统》在获取温湿度数据过程的运行瓶颈，同时数据在记录和输入过程中，由于人工介入， 不但花费时间长、人力多、劳动强度大，而且及时性、准确性难以保证。因此解决烟叶养护过程中温度数据自动采集并输入到计算机数据库，已成为储运公司烟叶养护当务之急。据系统运行情况良好客户统计，应用本系统可使烟叶醇化时间由两年缩短至一年半，大大提高企业的资金周转率。

通过本方案

1. 全面使用新型物联网技术LoRa-CLAA无线远程的温湿度传感器替代现用的热敏电阻传感器和干湿球温湿度计，建成国内烟叶仓储行业一流全数字化仓间温湿度采集物联网网络和大数据云平台处理系统，组建烟叶温湿度数据采集传输物联网。

2. 建立以仓储管理中心为总站，各地烟叶仓库为分站的烟叶仓间温湿度数据自动采集系统，实现与《烟叶仓储运输集成系统》对烟叶储存，养护，温湿度数据信息共享，实现总站、分站和楼宇仓间三级烟叶温湿度数据管理系统。

3. 通过应用烟叶醇化温湿度数据采集和处理系统，库烟叶保管、养护提供了及时精确的现场环境信息，能有效提高烟叶醇化的品质，而且系统运行过程中形成的经验数据曲线，可以加快烟叶醇化速度，节省保管、养护成本，提升企业的经济效益。

4. 配合现场除湿机、风机、智能门窗等设备可以实现烟叶智能醇化过程，优化醇化工艺。

 

第二章  系统构成

2.1  系统设计原则与实施范围

根据需求，可采取有线与无线（手持或无线传输）综合型《烟叶仓间温湿度数据收集和处理系统》，系统设计原则如下：

 

2.1.1  设计原则

通过数字化温湿度采集控制LoRa-CLAA物联网系统对烟叶仓间烟箱/包内的温度、仓间环境温湿度和室外温湿度实施数据自动采集，通过LoRa-CLAA物联网汇总到大数据云平台，同时系统预留其他物理量（如磷化氢气体、水浸、烟感、侵入等）的监测扩展能力、通讯方式升级的扩展能力。

 

2.1.2  实施范围

集团所有烟叶醇化仓库。

 

2.3．系统总体结构

系统自动建立烟叶醇化仓库温湿度数据库，数据库设在管理中心机房的服务器中，所有数据通过LoRa-CLAA物联网直接上传到集团大数据云平台进行温湿度数据存储和远程访问。  

 

 

系统网络结构框图(图一)

 

第三章  系统主要硬件构成

3.1  操作终端PC

操作终端用于库区及管理中心，用于对烟叶养护数据数据存储、备份、查询和管理处理。

3.2  LoRa-CLAA物联网多点烟包包芯温度采集器LTM9103

LTM9103采集模块可以采集最多20个点的DS18X20，RW1820数字温度传感器, 有4个传感器接入通道，有2路光电隔离型开关量输入. 电池供电(外供电模式可选), 定时启动数据采集,并将数据上传到CLAA LoRa网络。同时采用加强防护型外壳防止杀虫环节磷化氢气体对电路板的腐蚀。

1． 通讯接口：  CLAA-D模式； 频段：470 à 510 MHz

2． 接 入 量：  20点温度数据采集

3． 通 道 数：  8路

4． 供    电：  电池/24VDC

 

 

3.3  LoRa-CLAA物联网高精度烟包包芯温度传感器LTM9877T

采用自主知识产权的高精度数字温度传感器，业内至强±0.2℃绝对精度，13位分辨率0.03125℃

1． 通讯接口：     单总线

2． 温度测量范围： -25℃ — +60℃

3． 精度：         业内至强±0.2℃绝对精度

4． 分辨率：       13位分辨率0.03125℃

 

 

3.4  LoRa-CLAA物联网环境温湿度探头LTM9100

长英科技的LTM9100T  LoRa-CLAA物联网温湿度探头可采集一路温湿度2路开关量信号，可电池供电或直流供电，直接通过LoRa-CLAA物联网将温湿度和开关量数据经由LoRa-CLAA基站上传到大数据云平台。同时采用加强防护型外壳防止杀虫环节磷化氢气体对电路板的腐蚀。

1． CLAA网络接口：     默认CLAA-D模式

2． CLAA天线：        频段：470 à 510 MHz

3． CLAA使用端口：    22（缺省）

4． 温度测量分辨率： 0.01℃( LCD 显示分辨率：0.1℃)

5． 温度测量精度：   ±0.5℃ （25℃典型值）， ±1.5℃（-10 ℃ — +60℃ ）

6． 湿度测量范围：   0% — 99% （ 非凝结 ）

7． 湿度测量分辨率： 0.1%RH ( LCD 显示分辨率：0.1%RH)

8． 湿度测量精度：   ±3%RH （ 典型值 ）

9． 开关量通道数：   2路光电隔离独立输入

 

 

3.5  LoRa-CLAA物联网四路模拟量采集单元LTM9102-AI

LTM9102-AI4路模拟量采集模块可以采集4路4-20mA或者0-5V标准模拟量信号，采用外供电模式，用于现场磷化氢气体探测器、氧气探测器等设备输出信号采集，并将数据上传到CLAA LoRa网络。同时采用加强防护型外壳防止杀虫环节磷化氢气体对电路板的腐蚀。

1． 通讯接口：  CLAA-D模式； 频段：470 à 510 MHz

2． 接 入 量：  4路4-20mA或者0-5V标准模拟

3． 供    电：  24VDC

 

 

3.6  HL-O2氧气探测器

1． 分辨率：0.01%VOL

2． 检测气体：O2(0-30%VOL)

3． 环境温度：-20℃到+50℃

4． 精度：2%

5． 检测方式：扩散式

6． 检测原理：电化学

7． 原装进口电化学传感器

8． 二级声光报警，报警值可设；

9． 传感器寿命2-3年

10． 电源：24v

11． 信号输出：三线制4-20ma

 

 

3.7  HL-PH3防爆型磷化氢探头器（检测消杀浓度）

1． 检测气体：PH3(0-1000ppm)

2． 分辨率：0.01ppm

3． 精度：3%

4． 检测方式：扩散式

5． 检测原理：电化学

6． 二级声光报警，报警值可设；

7． 电源：24v

8． 信号输出：三线制4-20ma和RS485输出，连接控制器

9． 环境温度：-20℃到+50℃

 

 

3.8  HL-PH3防爆型磷化氢探头器（检测残留）

1． 检测气体：PH3(0-100ppm)

2． 分辨率：0.01ppm

3． 精度：3%

4． 检测方式：扩散式

5． 检测原理：电化学

6． 二级声光报警，报警值可设；

7． 电源：24v

8． 信号输出：三线制4-20ma和RS485输出，连接控制器

9． 环境温度：-20℃到+50℃

 

 

3.9  LTM9102-FS风道式风速传感器

 

 

4.0  LTM9102-PMLoRa-环境粉尘探头 

 

 

第四章 大数据云平台

《烟叶醇化温湿度大数据云平台》是以物联网为核心组件的大数据采集、处理和分析云平台，本平台可以汇总集团下属所有采集到的烟叶仓间烟箱/包的温度和仓间环境温湿度数据，根据《烟叶仓运集成系统》业务的需要，建立与《烟叶仓运集成系统》相关数据对应关系，将原需手工输入的数据自动转入《烟叶醇化温湿度大数据云平台》，实现数据共享，为业务系统和技术系统的大数据分析提供数据支持。