计算机对茶叶生产自动化的影响

2017-02-04王晓佳长春信息技术职业学院吉林长春130103

福建茶叶 2017年2期

王晓佳（长春信息技术职业学院，吉林长春 130103）

计算机对茶叶生产自动化的影响

王晓佳
（长春信息技术职业学院，吉林长春 130103）

现阶段，我国总体茶叶加工水平还处于传统的半手工、半机械化水平阶段，茶叶加工设备陈旧、生产自动化水平不高，没有实现标准化生产，制约了茶叶生产加工效率和管理水平的提高。计算机技术的应用带动茶叶生产自动化的发展，产业自动化生产系统是实现产业自动化生产、控制茶叶加工工艺、保证产业加工管理的重要平台，以下探讨计算机对茶叶生产自动化的影响。

茶叶；生产加工；计算机；自动化

我国是世界上最大的茶叶生产国、消费国和贸易国。茶产业的发展创造出良好的经济效益，但茶产业的发展也存在一些问题。由于受到传统茶叶生产加工模式的影响，茶叶生产加工规模化、自动化程度较低，制约了茶叶种植加工的整体效益，传统的茶叶生产加工模式亟需转型。随着计算机技术的不断发展，计算机智能化在我国农业领域得到广泛应用，计算机智能化技术的应用有利于实现茶叶生产的自动化，促进茶叶加工产业向规模化、自动化方向发展。

1 茶叶生产现状及问题

1.1 加工工艺繁多

不同茶类、产地、等级、品种的茶叶其加工工艺有所不同，按照茶叶种类可以分为红茶、绿茶、乌龙茶、白茶、黄茶和黑茶[1]，在茶叶工艺个性化的要求下，这几大类茶叶加工工艺各不相同。由于每种茶叶的采摘时间有限，不同种类茶叶的加工工艺只适用加工相应的茶叶原料，要求在较短的时间内完成，给加工生产线带来挑战。目前传统茶叶加工工艺仍将体感经验作为标准，茶叶加工工艺的生产新配置未标准化，很难实现自动化、智能化，也造成茶叶的加工成品质量存在差异。

1.2 缺乏规范的加工机械

我国茶叶采摘、加工的机械设备种类多样，目前茶叶生产加工的各个工艺环节都具有相应的机械设备，机械生产是对传统手工生产的变革，有利于缓解劳动力。但茶叶加工机械的设计还存在问题，机械设备的运用有效降低人工劳动量，但对于茶叶生产加工自动化的整体配合和自动化水平的设计还不完善。市场上茶叶生产机械设备的种类繁多，由于缺乏规范标准的机械设备，影响茶叶生产加工自动化平台的构建，在自动化过程中的机械设备选用上存在问题，不利于自动化配置任务的实施和完成。

1.3 自动化技术水平低

目前茶叶生产企业并没有完全实现生产加工的自动化，尤其是生产线配置上缺乏先进的自动化技术。茶叶生产的自动化需要根据茶叶种类、产量需求制定核心工艺，并合理配置自动化生产线，依据生产需要布置出生产线的二维、三维工程图等，在技术水平的应用中要设计经验型的配置思路，形成标准化的方法。但目前茶叶生产企业并没有完善的自动化生产配置方案，过度依赖工程技术人员，不利于茶叶自动化生产线的配置。

2 计算机对茶叶生产自动化的影响

2.1 茶园管理和机械配制

计算机技术在茶园管理中的应用，有利于实现茶园管理的自动化和精细化，转变传统的粗放型管理方式，减少茶园管理及茶叶生产的资源消耗，增加茶产业的经济效益。20世纪末，茶园计算机综合诊断施肥咨询系统研发成功并得到应用，该系统结合数据统计、叶片养分指数平衡法等先进技术，针对不同品种、海拔高度、茶叶生长密度、产量及不同地理环境、土壤养分等资料构建起自动化分析模型，系统中不同模块对茶园实施详细的分析，自动形成合理的施肥方法、茶园生态分类、综合营养诊断、施肥量、经济效益预估等方面的信息，实现茶叶生产的低耗高效，为茶叶种植、生产加工企业提供更好的服务，创造出更大的经济价值[2]。目前先进数字化技术也逐渐应用于茶叶的生产加工中，例如GPS系统、遥感系统、GIS系统等，以上先进技术的优化组合构建出自动化的茶园管理系统，其主要功能包括检测土壤成分、茶园产量分布、气象监测、农机管理等，提高茶叶的产量和质量。

茶叶的种植及采摘具有鲜明的季节性，新鲜采摘的茶叶需要及时进行制作，为保证茶叶的质量，实现制作配备的自动化具有现实意义。茶叶生产企业的规模直接影响新鲜茶叶的采摘，企业一般采用先进的采摘技术和自动化的生产加工技术，这样才能保证茶叶的经济效益。茶厂和茶机配制的优化应用是保障茶叶生产自动化的前提条件，在茶叶初制厂机械配制中运用先进的计算机技术，构建机械配制计算机系统，在茶叶生产加工领域取得显著的应用效果，该系统包括系统说明、设计、茶机介绍三个功能，可以自动形成茶叶年产量、茶叶种类、生产加工工艺等资料，设计出茶叶生产所需的合理面积，茶叶存储、杀青、烘干、炒制等不同工艺环节所需的机械设备及具体型号，自动化形成产茶的最优设备组合方案。

2.2 茶叶等级及萎凋控制

计算机图像技术主要应用于茶叶鲜叶的等级判断环节，并实现动态化监测茶叶生长的全过程，有利于提高茶叶生产控制的科学性。首先，运用计算机智能化技术量化分析系统评价鲜叶的颜色参数，颜色参数值主要包括R、G、B、L等，系统会自动评估鲜叶的等级和质量；其次，运用计算机量化分析系统判断鲜叶的嫩度和色泽，将茶叶按照不同的等级进行分类[3]。计算机技术在茶叶等级判断中的应用，转变了传统人工按照经验进行区分的现状，实现自动化处理。计算机技术的运用还有利于实现茶叶萎凋控制的自动化，自动检测、控制茶叶的萎凋状况，保证茶叶制作的稳定性，为制作茶叶方案的确定提供依据。例如计算机PS滤镜可以用作茶鲜叶色泽的判断，自动监测20小时内茶叶色泽度的变化，其中R、G表示鲜叶的萎凋情况，接下来根据具体参数选择适当的量化指标进行分析，这些数据是计算机处理的重要依据，有效地分析茶鲜叶的萎凋程度。

2.3 杀青工艺

茶叶杀青是茶叶生产的一项重要环节，传统的茶叶杀青机将温度作为控制指标，运用恒温控制保证茶叶杀青的质量，但由于茶叶鲜叶的初始含水率处于变化的状态，恒温控制存在杀青不完全的问题，茶叶的香草气较重，果皮香味较轻，影响杀青效果。计算机技术在茶叶杀青中的应用将有效提高杀青质量，实现杀青的自动化。首先，应准确判断杀青系统的传热过程、茶叶杀青原理，运用传热传质原理深入分析杀青叶含水率与茶叶温度的之间关系。其次，运用三段式的杀青控制方法，采用进茶口段滚筒、出茶口段滚筒自动控制温度，运用模糊PID控制计算方法实现动态监测，中间段将杀青叶的含水率作为控制目标，运用中间段滚筒温度的变化自动控制杀青叶的含水率。运用计算机模糊PID控制器，将MATLAB/SIMULINK仿真平台运用至茶叶杀青控制系统中[4]，有效改善茶叶杀青控制的动态性和自动化。最后，在计算机PLC、模糊PID控制技术的基础上，应用计算机组态软件构建杀青系统的集散控制，有效控制杀青中鲜叶的含水率。计算机自动化控制系统的应用，实现了杀青中加热介质温度变化的自动控制。

2.4 茶叶烘干和炒制

计算机控制系统在茶叶烘干中的应用，具有模型控制、风温反馈及叶温反馈三个主要功能，其中模型控制下能够根据输入的上烘叶含水率自动调节烘干时间，在风温反馈功能的支持下具有自动适应风温变化的功能；风温反馈下能够参照出口叶温自动判断烘干的程度，并自动调节茶叶烘干时间，保证与茶叶含水率的一致性和茶叶品质的稳定性。相比如传统人工操作的非自动化烘干方法，计算机控制烘干机生产出的茶叶品质优良、均匀、稳定，保证茶叶的经济效益。例如浙江天一茶业有限公司引进的名优茶连续化自动化茶叶加工生产线，该自动化茶叶加工生产运用先进的计算机技术，构建自动化茶叶加工生产线，安装调试成功后进入应用阶段，并取得显著应用效果。该条生产线按照天台山云雾茶传统加工工艺要求，采用目前国内最先进的电磁内热杀青机、推凉平台、连续揉捻机、连续理条机、燃油烘干机和温湿控推青设备等自动化机械设备和技术，有效解决名优茶加工过程中鲜叶难以长时间推放保存、杀青时温度难以保持恒定和迅速改变、机器回转速度不可调等三个缺陷及茶叶在制品摊凉回潮时不落地的技术难题[5]。

运用计算机技术构建茶叶炒制智能化平台，将茶叶炒制的核心技术和步骤进行量化，分析出相应的技术参数，通过计算机构建数字模型和自动化炒制程序，形成智能化的人机沟通平台。茶叶生产企业引进先进的自动化茶叶炒制技术，根据自身发展情况制定具体炒制需求，例如不同茶叶的生长地区、品种等自动采取不同的炒制方法，在智能化平台中自动发出炒制命令，不仅实现机械设备的自动化运行，保证茶叶炒制的质量和生产效率，还有利于节约产业生产成本。