烤烟控制信息的数据传输装置技术领域
本发明涉及烤烟房数据采集技术领域，更具体地，涉及一种烤烟控制信息
的数据传输装置。
背景技术
现代化的烤烟工艺已经从完全人工方式逐渐向自动化方式转变。在现有技
术中已经公开了一些自动化控制温度和湿度，例如申请号为CN201510498002.2
的发明专利申请公开的适用于多个烤烟房的温湿度远程监控系统，但实际上，
烤烟师傅的经验和观察仍然显得十分重要。
考虑到运输成本、厂房费用、环境污染造成的影响等方面的因素，烤烟房
一般都设置在距离烟叶产地较近的偏远区域，现场触摸各个烘烤环节的烟叶已
经不易实现，一些烤烟房已经尝试采用拍摄照片的方式将烟叶在不同烘烤阶段
的照片传递给远程的烤烟师傅供其提供指导。
然而，一方面，通常的拍摄技术无法确保从烤烟房传输到远程温度和湿度
监控端的照片的清晰度，以至于烤烟师傅也可能由于拍照环境的亮度和光照均
匀性、照片的色差、饱和度等因素而做出错误的判断。另一方面，这种在特定
环节中希望烤烟师傅通过观察烟叶在各个烘烤阶段的变化确保温度和湿度调节
以及烘烤进度调节的准确性的做法，在烤烟工艺过程需要耗费烤烟师傅的大量
时间和精力，当代社会生活环境下的烤烟师傅无法全天候坚守在监控端的大型
电子显示屏附近查看图片，以至于不利于生产进度的调整以及突发事件的及时
处理。
此外，烤烟工艺出现了使用分布式加热管等加热单元构成的烤烟房加热系
统，对于加热的精度提出了越来越高的要求，期望的是能够提供一种为自动地
识别出加热单元出现故障的位置服务的数据采集系统。
发明内容
为了服务于在自动地查找烤烟房内发生故障的加热单元过程中的数据信息
采集，本发明提供了一种烤烟控制信息的数据传输装置，为烤烟监控系统提供
数据采集服务，包括：
第一子数据采集单元，用于借助于仿真感应单元采集包括对待分析烟叶的
各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息进行采集；
第二子数据采集单元，用于根据基于msp-exp430系列单片机的无线数据通
信单元接收到的指令信息借助于仿真感应单元采集包括对待分析烟叶的各待检
测点的温湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息进行采集；
气体传感器，用于检测烤烟房内的有害气体浓度；
基于msp-exp430系列单片机的无线数据通信单元，用于将所述三维几何形
状信息确定单元、第一子数据采集单元和/或第二子数据采集单元采集到的信息
传输给远程温湿度监控服务器，并接收来自所述烤烟监控系统的指令信息。
进一步地，所述烤烟监控系统包括：
三维几何形状信息确定单元，用于采集烤烟房内待分析烟叶的三维几何形
状信息；
仿真感应单元设置单元，用于根据所述三维几何形状信息，在待分析烟叶
表面和内部设置多个温湿度、表面张力和内部应力的仿真感应单元；
首次检测单元，用于基于所述第一子数据采集单元采集到的数据并基于所
述仿真感应单元生成待分析烟叶的仿真图像，以及用于将所述第一子数据采集
单元采集到的数据和所述仿真图像通过所述基于msp-exp430系列单片机的无线
数据通信单元传输到远程温湿度监控服务器；
加热单元存在故障判断单元，用于使所述远程温湿度监控服务器根据接收
到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确定烤烟房中的加热单元是否
存在故障；
再次检测单元，用于当所述加热单元存在故障判断单元确定有加热单元存
在故障时，用于向所述数据传输装置发送指令信息，使第二子数据采集单元采
集数据和所述三维几何形状信息确定单元采集三维几何形状信息，并通过所述
气体传感器获得此时烤烟房有害气体浓度；
告警单元，用于根据所述远程温湿度监控服务器接收到的数据对所述待分
析烟叶进行温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置，并根据出现故障的
加热单元的位置和烤烟房有害气体浓度是否超过预设阈值进行烤烟房加热单元
故障告警和空气污染超标告警。
进一步地，所述三维几何形状信息确定单元包括：
三维几何形状信息采集子单元，用于在烤烟房内烘烤工艺开始前，利用三
维照相设备对待分析烟叶进行三维几何形状信息的采集；
三维几何形状信息传输子单元，用于将采集到的三维几何形状信息传输到
远程温湿度监控服务器；
原始三维几何模型生成子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所
述三维照相设备的采集结果对所述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三
维几何模型；
检测点设置子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟
叶的纹理走向和与烟叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多
个检测点；
待检测三维几何模型确定子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器将设
置有所述多个检测点的原始三维几何模型传输给烤烟房，得到待检测三维几何
模型；
检测点位置标记子单元，用于使所述待分析烟叶在烤烟房被根据接收到的
待检测三维几何模型标记所述多个检测点的位置。
进一步地，所述仿真感应单元设置单元用于根据所述三维几何形状信息，
设置多个温湿度、表面张力和内部应力的仿真感应单元包括：
在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感
应单元、多个湿度仿真感应单元和多个应力仿真感应单元，且在每个检测点的
位置处均设置有一个所述温度仿真感应单元、一个湿度仿真感应单元和一个应
力仿真感应单元，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应单元、湿度
仿真感应单元和应力仿真感应单元彼此不同。
进一步地，所述首次检测单元包括：
有线数据传输线缆设置子单元，用于在所述仿真感应单元内集成有线数据
传输线缆，以输出该仿真感应单元检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表
面张力信息和内部应力信息；
数据采集单元，被设置在烤烟房外且其输入接口与所述各个仿真感应单元
通过所述有线数据传输线缆连接；
位置编号设置子单元，用于在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之
间，并联多个位置编码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三
维几何模型的待检测点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点一一对
应；
待分析烟叶信息获取子单元，用于分别采集所述温度仿真感应单元、湿度
仿真感应单元和应力仿真感应单元的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时
刻的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
信息存储子单元，用于将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表
面张力信息和内部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自
的检测点的位置编号共同存储到存储器中；
仿真图像获取子单元，用于使所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍
照，获得仿真图像；
信息发送子单元，用于将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状
态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测
时间对应的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温
湿度监控服务器。
进一步地，所述加热单元存在故障判断单元包括：
第一参考因子集合产生子单元，用于以自烤烟房传输的信息中获得的检测
点的位置编号为第一索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿
度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息
共同形成第一参考因子集合；
第二参考因子集合产生子单元，用于在具有相同第一索引的第一参考因子
集合中，以检测各所述待检测点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测
点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共
同行程第二参考因子集合；
拟合子单元，用于将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时
刻信息检测得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt
曲线、表面张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行
拟合，获得第t+1个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+1和内
部应力值InternalForcet+1，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点；
基于空间距离的集合确定子单元，用于根据待检测三维几何模型，对与所
述Pi表示的检测点位置检索空间距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集
合，并设该集合对应的第一索引为集合PN1，以及检索与所述Pi表示的检测点位
置之间的空间距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集
合，并设该集合对应的第二索引为集合PN2；
均方差确定子单元，用于根据待检测三维几何模型，对所述集合PN1表示的
检测点位置根据t个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力
计算得到第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部
应力平均值，并确定所述Pi表示的检测点位置对应的t+1时刻的温度值Tt+1、湿
度值Wt+1、表面张力值SurForcet+1和内部应力值InternalForcet+1分别与所述第一温
度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间
的温度均方差E温、湿度均方差E湿、表面张力均方差E表面张力、内部应力均方差E应力；
同理，根据所述集合PN2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿
度平均值、第二表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分
别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部
应力平均值之间的温度均方差E'温、湿度均方差E'湿、表面张力均方差E'表面张力、
内部应力均方差E'应力；
加热单元故障判定子单元，用于当E'表面张力大于预设表面张力值且E'应力大于
预设内部应力值时，确定所述集合PN2表示的检测点位置对应的检测点处出现待
分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤烟房的信
息中去掉关于所述PN2表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面
张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E表面张力大
于预设表面张力值且E应力大于预设内部应力值时，确定所述集合PN1表示的检测
点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服
务器接收到的来自烤烟房的信息中去掉关于所述PN1表示的检测点对应的温度状
态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应
的时刻信息；否则，当E温与E'温之间的差值K1以及E湿与E'湿之间的差值K2均超过
预设阈值时，确定在所述Pi表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围
检测点的温度和湿度的差异变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加
热不均匀情形，即所述Pi表示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的
加热单元出现故障。
进一步地，所述再次检测单元包括：
温度改变子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器向所述烤烟房的加热
单元发出升高加热温度的指令，使烤烟房内的温度升高；
温度和湿度值再次获得子单元，用于再次通过仿真感应单元获得烤烟房内
关于待分析烟叶的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何
形状信息，并通过所述气体传感器获得此时烤烟房有害气体浓度，使得远程温
湿度监控服务器再次获得位置PN1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合
PN2表示的检测点的温度和湿度值。
进一步地，所述告警单元包括：
故障加热单元位置确定子单元，用于对于远程温湿度监控服务器再次获得
的位置PN1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合PN2表示的检测点的温
度和湿度值，确定各个检测点对应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随
时间的变化速率的标准差之间的差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过
预设阈值的检测点对应的加热单元为发生故障的加热单元，即确定出现故障的
加热单元的位置；
告警子单元，用于根据出现故障的加热单元的位置和烤烟房有害气体浓度
是否超过预设阈值进行烤烟房加热单元故障告警和空气污染超标告警。
进一步地，所述仿真感应单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体
管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九
晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第一电容、第二电容、第一LED灯、第
二LED灯、温度传感器、湿度传感器、第一时钟、第二时钟和第三时钟，所述
温度传感器的数据输出端通过第一电容连接到第一晶体管的源极，第一晶体管
的漏极连接第六晶体管的源极，第一晶体管的基极连接第二晶体管的漏极，第
二晶体管的源极连接第三晶体管的漏极，第三晶体管的源极连接第十一晶体管
的基极，第一晶体管的基极还连接第二晶体管的基极，第二晶体管的基极连接
第一时钟、第十二晶体管的基极以及第十一晶体管的源极，第十二晶体管的源
极连接湿度传感器的输出，第十二晶体管的漏极连接第一LED灯，第十一晶体
管的漏极分别连接晶体管的源极和第十晶体管的源极，第十晶体管的基极连接
第五晶体管的漏极，第十晶体管的漏极连接第九晶体管的源极，第九晶体管的
基极连接第七晶体管的基极和第六晶体管的漏极，第八晶体管的漏极连接第二
LED灯和第四晶体管的漏极，第四晶体管的源极通过第二电容连接第三时钟和第
四晶体管的基极，第四晶体管的基极还连接第五晶体管的源极，第四晶体管的
源极还连接第三晶体管的基极以及第八晶体管的基极，第九晶体管的漏极连接
第七晶体管的源极，第七晶体管的漏极连接第六晶体管的基极。
进一步地，所述有害气体浓度包括二氧化硫浓度。
本发明的有益效果是：
(1)本发明能够避免通过现有技术中对于照相技术的改进造成的成本浪
费、数据传输量巨大、色彩失真难以避免等问题，能够帮助远程烤烟师傅通过
LED灯的明亮程度直观而且相对现有技术而言更准确地判断当前烟叶的烘烤状
态和烤烟车间环境污染程度。
(2)能够基于烟叶烘烤过程中发生的断裂造成的表面张力、内部应力的变
化情况以及温度和湿度随时间的变化情况，自动化地判断出现故障的加热单元，
无论烤烟房中的加热单元采用阵列式还是其他样式构成分布式加热单元。
(3)设计了能够被制作得体积小巧、功能丰富而强大的、产生仿真图像的
感应单元，进而避免了直接拍照产生的难题，能够通过三维照相使得烤烟师傅
清楚、直观地了解到当前待分析烟叶的温度和湿度分布情况。
(4)不涉及对图像处理等复杂操作，占用远程温湿度监控服务器(例如采
用服务器计算机)的资源问题得以彻底改善，数据处理过程简单，数据处理快
速。
附图说明
图1示出了根据本发明的烤烟车间环境监控方法的流程框图。
图2示出了根据本发明的烤烟控制信息的数据传输装置的组成框图。
图3示出了根据本发明的烤烟监控系统的组成框图。
图4示出了仿真感应单元的电路图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明一方面的优选实施例，提供了一种烤烟车间环境
监控方法，包括：
(1)获得烤烟房内待分析烟叶的三维几何形状信息；
(2)根据所述三维几何形状信息，设置多个温湿度、表面张力和内部应力
的仿真感应单元；
(3)所述仿真感应单元对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、
内部应力信息和三维几何形状信息进行检测，且基于所述仿真感应单元生成待
分析烟叶的仿真图像，所述仿真图像与所述温湿度状态信息、表面张力信息、
内部应力信息和三维几何形状信息被传输到远程温湿度监控服务器；
(4)所述远程根据接收到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确
定烤烟房中的加热单元是否存在故障；
(5)当存在故障时，再次通过仿真感应单元获得烤烟房内关于待分析烟叶
的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息，并通
过所述气体传感器获得此时烤烟房有害气体浓度；
(6)根据所述远程温湿度监控服务器接收到的数据对所述待分析烟叶进行
温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置，并根据出现故障的加热单元的
位置和烤烟房有害气体浓度是否超过预设阈值进行烤烟房加热单元故障告警和
空气污染超标告警。
优选地，所述步骤(1)包括：
(11)在烤烟房内烘烤工艺开始前，利用三维照相设备对待分析烟叶进行
三维几何形状信息的采集；
(12)将采集到的三维几何形状信息传输到远程温湿度监控服务器；
(13)所述远程温湿度监控服务器根据所述三维照相设备的采集结果对所
述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三维几何模型；
(14)所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟叶的纹理走向和与烟
叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多个检测点；
(15)所述远程温湿度监控服务器将设置有所述多个检测点的原始三维几
何模型传输给烤烟房，得到待检测三维几何模型；
(16)所述待分析烟叶在烤烟房被根据接收到的待检测三维几何模型标记
所述多个检测点的位置。
优选地，所述步骤(2)包括：
在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感
应单元、多个湿度仿真感应单元和多个应力仿真感应单元，且在每个检测点的
位置处均设置有一个所述温度仿真感应单元、一个湿度仿真感应单元和一个应
力仿真感应单元，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应单元、湿度
仿真感应单元和应力仿真感应单元彼此不同。
优选地，所述步骤(3)包括：
(31)在所述仿真感应单元内集成有线数据传输线缆，用于输出该仿真感
应单元检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
(32)在烤烟房外设置数据采集单元，所述数据采集单元的输入接口与所
述各个仿真感应单元通过所述有线数据传输线缆连接；
(33)在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之间，并联多个位置编
码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三维几何模型的待检测
点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点一一对应；
(34)分别采集所述温度仿真感应单元、湿度仿真感应单元和应力仿真感
应单元的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时刻的温度状态信息、湿度状
态信息、表面张力信息和内部应力信息；
(35)将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内
部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置
编号共同存储到存储器中；
(36)所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍照，获得仿真图像；
(37)将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状态信息、湿度状
态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测时间对应的时刻
信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温湿度监控服务
器。
优选地，所述步骤(4)包括：
(41)以自烤烟房传输的信息中获得的检测点的位置编号为第一索引，将
在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和
内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息共同形成第一参考因子集合；
(42)在具有相同第一索引的第一参考因子集合中，以检测各所述待检测
点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、
湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共同行程第二参考因子集合；
(43)将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时刻信息检测
得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt曲线、表面
张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行拟合，获得
第t+1个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+1和内部应力值
InternalForcet+1，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点；
(44)根据待检测三维几何模型，对与所述Pi表示的检测点位置检索空间
距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第一索引为
集合PN1，以及检索与所述Pi表示的检测点位置之间的空间距离大于第一预设阈
值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第二索引为
集合PN2；
(45)根据待检测三维几何模型，对所述集合PN1表示的检测点位置根据t
个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力计算得到第一温度
平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值，并确
定所述Pi表示的检测点位置对应的t+1时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张
力值SurForcet+1和内部应力值InternalForcet+1分别与所述第一温度平均值、第一
湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E温、
湿度均方差E湿、表面张力均方差E表面张力、内部应力均方差E应力；同理，根据所述
集合PN2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿度平均值、第二
表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分别与所述第一温
度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间
的温度均方差E'温、湿度均方差E'湿、表面张力均方差E'表面张力、内部应力均方差
E’应力；
(46)当E'表面张力大于预设表面张力值且E'应力大于预设内部应力值时，确定
所述集合PN2表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此
时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤烟房的信息中去掉关于所述PN2表示
的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息
和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E表面张力大于预设表面张力值且E应力
大于预设内部应力值时，确定所述集合PN1表示的检测点位置对应的检测点处出
现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤烟房
的信息中去掉关于所述PN1表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、
表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E温与
E'温之间的差值K1以及E湿与E'湿之间的差值K2均超过预设阈值时，确定在所述Pi
表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围检测点的温度和湿度的差异
变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加热不均匀情形，即所述Pi表
示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的加热单元出现故障。
优选地，所述步骤(5)包括：
(51)所述远程温湿度监控服务器向所述烤烟房的加热单元发出升高加热
温度的指令，使烤烟房内的温度升高；
(52)再次通过仿真感应单元获得烤烟房内关于待分析烟叶的温湿度状态
信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息，并通过所述气体传
感器获得此时烤烟房有害气体浓度，使得远程温湿度监控服务器再次获得位置
PN1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合PN2表示的检测点的温度和湿
度值。
进一步地，所述步骤(6)包括：
(61)对于远程温湿度监控服务器再次获得的位置PN1表示的检测点的温度
和湿度值及其周围的集合PN2表示的检测点的温度和湿度值，确定各个检测点对
应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随时间的变化速率的标准差之间的
差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过预设阈值的检测点对应的加热单
元为发生故障的加热单元，即确定出现故障的加热单元的位置；
(62)根据出现故障的加热单元的位置和烤烟房有害气体浓度是否超过预
设阈值进行烤烟房加热单元故障告警和空气污染超标告警，所述有害气体浓度
包括二氧化硫浓度、一氧化氮气体浓度中的至少一种。
如图4所示，本发明中的仿真感应单元包括：第一晶体管Tr1、第二晶体管
Tr2、第三晶体管Tr3、第四晶体管Tr4、第五晶体管Tr5、第六晶体管Tr6、第
七晶体管Tr7、第八晶体管Tr8、第九晶体管Tr9、第十晶体管Tr10、第十一晶
体管Tr11、第一电容C1、第二电容C2、第一LED灯L1、第二LED灯L2、温度
传感器T、湿度传感器W、第一时钟CLK1、第二时钟CLK2和第三时钟CLK3，所
述温度传感器T的数据输出端通过第一电容C1连接到第一晶体管Tr1的源极，
第一晶体管Tr1的漏极连接第六晶体管Tr6的源极，第一晶体管Tr1的基极连
接第二晶体管Tr2的漏极，第二晶体管Tr2的源极连接第三晶体管Tr3的漏极，
第三晶体管Tr3的源极连接第十一晶体管Tr11的基极，第一晶体管Tr1的基极
还连接第二晶体管Tr2的基极，第二晶体管Tr2的基极连接第一时钟CLK1、第
十二晶体管Tr12的基极以及第十一晶体管Tr11的源极，第十二晶体管Tr12的
源极连接湿度传感器W的输出，第十二晶体管Tr12的漏极连接第一LED灯L1，
第十一晶体管Tr11的漏极分别连接晶体管Tr8的源极和第十晶体管Tr10的源
极，第十晶体管Tr10的基极连接第五晶体管Tr5的漏极，第十晶体管Tr10的
漏极连接第九晶体管Tr9的源极，第九晶体管Tr9的基极连接第七晶体管Tr7
的基极和第六晶体管Tr6的漏极，第八晶体管Tr8的漏极连接第二LED灯L2和
第四晶体管Tr4的漏极，第四晶体管Tr4的源极通过第二电容C2连接第三时钟
CLK3和第四晶体管Tr4的基极，第四晶体管Tr4的基极还连接第五晶体管Tr5
的源极，第四晶体管Tr4的源极还连接第三晶体管Tr3的基极以及第八晶体管
Tr8的基极，第九晶体管Tr9的漏极连接第七晶体管Tr7的源极，第七晶体管
Tr7的漏极连接第六晶体管Tr6的基极。
所述有害气体浓度包括二氧化硫浓度。
如图2所示，根据与上述方面相对应的本发明的另一方面，本发明提供了
一种烤烟监控系统及其中的数据采集系统，该数据采集系统为烤烟监控系统提
供数据采集服务，包括：
第一子数据采集单元，用于借助于仿真感应单元采集包括对待分析烟叶的
各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息进行采集；
第二子数据采集单元，用于根据基于msp-exp430系列单片机的无线数据通
信单元接收到的指令信息借助于仿真感应单元采集包括对待分析烟叶的各待检
测点的温湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息进行采集；
气体传感器，用于检测烤烟房内的有害气体浓度；
基于msp-exp430系列单片机的无线数据通信单元，用于将所述三维几何形
状信息确定单元、第一子数据采集单元和/或第二子数据采集单元采集到的信息
传输给远程温湿度监控服务器，并接收来自所述烤烟监控系统的指令信息。
如图3所示，所述烤烟监控系统包括：
三维几何形状信息确定单元，用于采集烤烟房内待分析烟叶的三维几何形
状信息；
仿真感应单元设置单元，用于根据所述三维几何形状信息，在待分析烟叶
表面和内部设置多个温湿度、表面张力和内部应力的仿真感应单元；
首次检测单元，用于基于所述第一子数据采集单元采集到的数据并基于所
述仿真感应单元生成待分析烟叶的仿真图像，以及用于将所述第一子数据采集
单元采集到的数据和所述仿真图像通过所述基于msp-exp430系列单片机的无线
数据通信单元传输到远程温湿度监控服务器；
加热单元存在故障判断单元，用于使所述远程温湿度监控服务器根据接收
到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确定烤烟房中的加热单元是否
存在故障；
再次检测单元，用于当所述加热单元存在故障判断单元确定有加热单元存
在故障时，用于向所述数据传输装置发送指令信息，使第二子数据采集单元采
集数据和所述三维几何形状信息确定单元采集三维几何形状信息，并通过所述
气体传感器获得此时烤烟房有害气体浓度；
告警单元，用于根据所述远程温湿度监控服务器接收到的数据对所述待分
析烟叶进行温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置，并根据出现故障的
加热单元的位置和烤烟房有害气体浓度是否超过预设阈值进行烤烟房加热单元
故障告警和空气污染超标告警。
优选地，所述三维几何形状信息确定单元包括：
三维几何形状信息采集子单元，用于在烤烟房内烘烤工艺开始前，利用三
维照相设备对待分析烟叶进行三维几何形状信息的采集；
三维几何形状信息传输子单元，用于将采集到的三维几何形状信息传输到
远程温湿度监控服务器；
原始三维几何模型生成子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所
述三维照相设备的采集结果对所述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三
维几何模型；
检测点设置子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟
叶的纹理走向和与烟叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多
个检测点；
待检测三维几何模型确定子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器将设
置有所述多个检测点的原始三维几何模型传输给烤烟房，得到待检测三维几何
模型；
检测点位置标记子单元，用于使所述待分析烟叶在烤烟房被根据接收到的
待检测三维几何模型标记所述多个检测点的位置。
优选地，所述仿真感应单元设置单元用于根据所述三维几何形状信息，设
置多个温湿度、表面张力和内部应力的仿真感应单元包括：
在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感
应单元、多个湿度仿真感应单元和多个应力仿真感应单元，且在每个检测点的
位置处均设置有一个所述温度仿真感应单元、一个湿度仿真感应单元和一个应
力仿真感应单元，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应单元、湿度
仿真感应单元和应力仿真感应单元彼此不同。
优选地，所述首次检测单元包括：
有线数据传输线缆设置子单元，用于在所述仿真感应单元内集成有线数据
传输线缆，以输出该仿真感应单元检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表
面张力信息和内部应力信息；
数据采集单元，被设置在烤烟房外且其输入接口与所述各个仿真感应单元
通过所述有线数据传输线缆连接；
位置编号设置子单元，用于在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之
间，并联多个位置编码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三
维几何模型的待检测点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点一一对
应；
待分析烟叶信息获取子单元，用于分别采集所述温度仿真感应单元、湿度
仿真感应单元和应力仿真感应单元的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时
刻的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
信息存储子单元，用于将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表
面张力信息和内部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自
的检测点的位置编号共同存储到存储器中；
仿真图像获取子单元，用于使所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍
照，获得仿真图像；
信息发送子单元，用于将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状
态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测
时间对应的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温
湿度监控服务器。
优选地，所述加热单元存在故障判断单元包括：
第一参考因子集合产生子单元，用于以自烤烟房传输的信息中获得的检测
点的位置编号为第一索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿
度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息
共同形成第一参考因子集合；
第二参考因子集合产生子单元，用于在具有相同第一索引的第一参考因子
集合中，以检测各所述待检测点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测
点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共
同行程第二参考因子集合；
拟合子单元，用于将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时
刻信息检测得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt
曲线、表面张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行
拟合，获得第t+1个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+1和内
部应力值InternalForcet+1，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点；
基于空间距离的集合确定子单元，用于根据待检测三维几何模型，对与所
述Pi表示的检测点位置检索空间距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集
合，并设该集合对应的第一索引为集合PN1，以及检索与所述Pi表示的检测点位
置之间的空间距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集
合，并设该集合对应的第二索引为集合PN2；
均方差确定子单元，用于根据待检测三维几何模型，对所述集合PN1表示的
检测点位置根据t个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力
计算得到第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部
应力平均值，并确定所述Pi表示的检测点位置对应的t+1时刻的温度值Tt+1、湿
度值Wt+1、表面张力值SurForcet+1和内部应力值InternalForcet+1分别与所述第一温
度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间
的温度均方差E温、湿度均方差E湿、表面张力均方差E表面张力、内部应力均方差E应力；
同理，根据所述集合PN2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿
度平均值、第二表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分
别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部
应力平均值之间的温度均方差E'温、湿度均方差E'湿、表面张力均方差E'表面张力、
内部应力均方差E'应力；
加热单元故障判定子单元，用于当E'表面张力大于预设表面张力值且E'应力大于
预设内部应力值时，确定所述集合PN2表示的检测点位置对应的检测点处出现待
分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤烟房的信
息中去掉关于所述PN2表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面
张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E表面张力大
于预设表面张力值且E应力大于预设内部应力值时，确定所述集合PN1表示的检测
点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服
务器接收到的来自烤烟房的信息中去掉关于所述PN1表示的检测点对应的温度状
态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应
的时刻信息；否则，当E温与E'温之间的差值K1以及E湿与E'湿之间的差值K2均超过
预设阈值时，确定在所述Pi表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围
检测点的温度和湿度的差异变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加
热不均匀情形，即所述Pi表示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的
加热单元出现故障。
优选地，所述再次检测单元包括：
温度改变子单元，用于使所述远程温湿度监控服务器向所述烤烟房的加热
单元发出升高加热温度的指令，使烤烟房内的温度升高；
温度和湿度值再次获得子单元，用于再次通过仿真感应单元获得烤烟房内
关于待分析烟叶的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何
形状信息，并通过所述气体传感器获得此时烤烟房有害气体浓度，使得远程温
湿度监控服务器再次获得位置PN1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合
PN2表示的检测点的温度和湿度值。
优选地，所述告警单元包括：
故障加热单元位置确定子单元，用于对于远程温湿度监控服务器再次获得
的位置PN1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合PN2表示的检测点的温
度和湿度值，确定各个检测点对应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随
时间的变化速率的标准差之间的差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过
预设阈值的检测点对应的加热单元为发生故障的加热单元，即确定出现故障的
加热单元的位置；
告警子单元，用于根据出现故障的加热单元的位置和烤烟房有害气体浓度
是否超过预设阈值进行烤烟房加热单元故障告警和空气污染超标告警。
优选地，所述仿真感应单元包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、
第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体
管、第十晶体管、第十一晶体管、第一电容、第二电容、第一LED灯、第二LED
灯、温度传感器、湿度传感器、第一时钟、第二时钟和第三时钟，所述温度传
感器的数据输出端通过第一电容连接到第一晶体管的源极，第一晶体管的漏极
连接第六晶体管的源极，第一晶体管的基极连接第二晶体管的漏极，第二晶体
管的源极连接第三晶体管的漏极，第三晶体管的源极连接第十一晶体管的基极，
第一晶体管的基极还连接第二晶体管的基极，第二晶体管的基极连接第一时钟、
第十二晶体管的基极以及第十一晶体管的源极，第十二晶体管的源极连接湿度
传感器的输出，第十二晶体管的漏极连接第一LED灯，第十一晶体管的漏极分
别连接晶体管的源极和第十晶体管的源极，第十晶体管的基极连接第五晶体管
的漏极，第十晶体管的漏极连接第九晶体管的源极，第九晶体管的基极连接第
七晶体管的基极和第六晶体管的漏极，第八晶体管的漏极连接第二LED灯和第
四晶体管的漏极，第四晶体管的源极通过第二电容连接第三时钟和第四晶体管
的基极，第四晶体管的基极还连接第五晶体管的源极，第四晶体管的源极还连
接第三晶体管的基极以及第八晶体管的基极，第九晶体管的漏极连接第七晶体
管的源极，第七晶体管的漏极连接第六晶体管的基极。
优选地，所述有害气体浓度包括二氧化硫浓度。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本
发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修
改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员
以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图
由权利要求及其均等来决定。