基于数据挖掘算法的烟片在线质量反馈控制系统的研究

李果 许成 付航 朱云霞 袁兴 闻平

摘 要：烟叶复烤企业是烟草工业中专门负责将原烟加工成成品烟叶的企业，在其整个生产工艺流程中烟叶打辊风机处理是一个核心工艺流程。目前打辊分机设备是通过人工根据经验来调整设备参数，从而来改善成品烟叶质量，但是会存在人为因数、调整滞后、设备参数不一致等不足，从而带来工艺部分评价质量的难度；该文基于烟片在线振动分选机系统，提出了一种基于数据挖掘算法的烟片在线质量反馈控制系统，能自动根据检测烟片数据实时在线反馈调整控制打辊分机设备的参数，实时改善烟片工艺质量。

关键词：数据挖掘 烟片在线振动分选机 烟片质量反馈控制

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（c）-0011-03

Abstract：Tobacco industrial enterprise is specifically responsible for the original tobacco processing into finished products of tobacco enterprises， in the whole production process of tobacco leaf roll fan processing is a coreprocess. At present， roll through the artificial extension equipment according to experience to adjust equipment parameters， in order to improve the quality of finished tobacco， but there will be human factor， lag， adjust equipment parameters of inconsistencies and other issues， thus bring the technology part of the difficulty of quality evaluation. In this paper， based on tobacco vibration separator system， put forward a kind of feedback control system based on data mining algorithm for online quality tobacco sheet， it can automatically according to the detection of tobacco sheet data online adjustment parameter control and extension apparatus， real time improve the quality of process tobacco sheet.

Key Words：Data mining algorithm； Tobacco vibration separator system； Tobacco online quality feedback control

对原烟进行工艺加工生产，是现在烟草工业发展的基础。原烟经过烟草复烤企业精密工艺流程生产成成品烟叶，供卷烟生产企业再次工艺处理生产成成品卷烟。烟叶质量的好坏会直接影响到后续卷烟生产的工艺质量，所以烟叶整个生产工艺流程是一个复杂而又精密的过程。

在烟叶整个生产工艺流程中，对原烟进行打辊风机处理是核心工艺流程，目前复烤企业对打辊风机设备参数调整是现场技术员根据个人经验来调整打辊风机设备参数，并且每个技术员调整的参数都不一样，同时带有调整参数的滞后性，这就为工艺部门评价烟叶质量生产工艺参数标准带来一定难度。该文针对以上情况，基于烟片在线振动分选机系统，提出了基于数据挖掘算法的烟片在线质量反馈控制系统。

1 烟片在线质量反馈控制系统简介

1.1 烟片在线振动分选机系统

烟片在线振动分选机系统是用于在线实时检测烟片中各类等级烟叶种类含量的设备，其检测分析得出的烟叶大中片率和碎沫片率数据直接反映现场生产烟叶的质量，以便烟叶生产企业工艺质检部门来评价烟叶质量，从而来反馈调整现场打辊分机设备的运行参数。

该系统主要包含自动取料系统、摊薄喂料系统、筛分系统、清扫系统、称重系统、数据分析处理系统、电控系统等功能系统构成。如图1是烟片在线振动分选系统实物图。

1.2 烟片在线质量反馈控制系统

烟片在线质量反馈控制系统是基于烟片在线振动分选系统，通过大量数据分析处理，对比烟叶大中片率的目标值和实时检测值，基于现场打辊分机设备当前运行参数，实时调整运行参数来反馈控制现场运行设备，从而来提升烟叶生产质量。图2是现场烟叶打辊风机设备。

通过反馈调整控制现场烟叶打辊风机设备，来实时改善烟叶的生产质量，从而满足现代烟叶生产的自动化要求。

1.3 数据挖掘算法

随着网络化信息化的发展，各种数据大量产生，为了能让数据更好的服务人类，随之出现了各种对数据处理的算法和工具。其中数据挖掘算法就是对数据处理的一种，该算法通过对大量数据中分析，可以根据输入目标值来预测未来的结果，或者尝试发现之前类似的数据中未被识别的关系。

2 烟片在线质量反馈控制系统的原理与应用

2.1 烟片在线质量反馈控制系统的原理

该系统以数据库为基础工具，以烟叶大中片率和现场烟叶打辊风机运行参数为原型，采用大量的数据库历史数据，通过关联规则的Apriori数据挖掘算法找出与大中片率的大小变化有较强关联的参数和规则。从而根据目标值和实际值来反馈调整现场运行设备参数，提升烟叶生产质量。

（1）数据采集：基于烟片在线振动分选机系统，大量采集现场烟叶的大中片率数据和现场设备运行参数，并将大量数据插入数据库，以便后续数据分析处理。

（2）数据预处理：烟片在线振动分选机系统形成的原始数据中会存在很多冗余信息和缺陷数据，主要有空缺值、噪声数据、错误数据，因此需要在数据挖掘算法之前进行数据预处理。

（3）数据离散化处理：由于要找出对烟片大中片率的主要影响因素和各种参数之间相互作用对烟片大中片率的影响，找到其潜在的规律，因此通过编程将最近一次数据记录和上一次数据记录之间的参数依次进行对比，数值升高的设为H，降低的设为L，不变的设为S，从而来数据离散化处理。

（4）使用Apriori算法对数据进行挖掘：通过数据挖掘算法找到大中片率和现场设备运行参数之间的关系规则，从而来修正现场设备运行参数，实时反馈调整控制现场设备。

通过数据挖掘算法分析可见最强规则是：打辊和风机实时运行频率=L，烟片大中片率=H；打辊和风机实时运行频率=H，烟片大中片率=L；通过分析结果得出相应规则后，可以根据目标值来修正现场设备运行参数，实时调整烟叶生产质量。图3是烟片大中片率与现场设备运行参数之间的关系图。

通过数据挖掘算法找到相应的关系图，然后实时修正现场打辊风机设备运行参数，反馈调整控制现场设备，实时改善烟叶生产质量。

2.2 烟片在线质量反馈控制系统的实际应用

基于烟片在线振动分选机系统产生大量数据，并将数据插入数据库，然后通过数据挖掘算法，分析得出烟片大中片率与现场设备运行参数之间的关系，从而来实时修正反馈控制现场打辊风机设备，实时调整烟片生产质量。将该系统应用于现场生产线，效果优良，大大提升了烟片质量，同时相比人工调整具有实时性、稳定性、可靠性等优势。

3 结语

随着现代工业的发展，烟叶生产企业自动化程度也随之得到很大提升，该文研究的基于数据挖掘算法的烟片在线质量反馈控制系统就是现代工业发展的产物。

烟片在线振动分选机系统产生大量数据，数据挖掘算法处理分析烟片大中片率和现场烟叶打辊风机设备运行参数之间的关系，然后实时修正调整反馈控制现场设备，实时改善烟叶生产质量。并将该系统应用实际，效果明显，提升了烟叶生产工艺质量，该系统具有实时性、稳定性、可靠性等优势，满足了现代烟草发展的需求。

参考文献

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