物联网监管系统在汾酒大曲生产过程中的运用

　　汾酒是我国的四大名酒之一,1915 年, 汾酒参加巴拿马万国博览会获得甲等大奖章.建国后,在历届白酒评酒会上都被评为国家级名酒, 是我国清香型白酒的典型代表."曲乃酒之骨""有好酒必有好曲",曲的品质在白酒的酿造过程中占有相当重要的地位, 大曲培养质量的好坏直接影响酒的质量和产量[1]. 长期以来,汾酒大曲发酵培养过程一直停留在以传统手工操作为主的基础上,工人劳动强度大,温湿度控制精度不高,成曲质量与操作工人技术熟练程度有很大关系.测量曲间、室内温度采用电子式温度计和传统的酒精温度计相结合, 曲心温度只能靠酒精温度计检测或是有经验的工人用手心贴紧曲坯表面感知温度.

　　按照培曲工艺和成曲性质的不同,汾酒大曲分为:清茬曲、红心曲和后火曲 3 个品种.这 3 种曲的生产过程基本相同,主要有卧曲、上霉、晾霉、潮火、大火、后火、养曲、出房验收、贮曲等阶段.区别在于培曲中升温和降温情况的不完全相同,形成汾酒特有的 3 个大曲品种[2]. 控制不同温度的发酵过程, 实际上就是给不同的有益微生物创造最适宜的生长环境和条件,因此,曲房控温是制曲的关键[3]. 在保留传统工艺的基础上,引入现代化技术来提升大曲生产温度控制精细化水平已经成为趋势[4],对提高成曲质量具有重要意义. 经过对市场上物联网产品的试验对比,最终引进北京旗硕基业科技股份有限公司的"数字化曲房综合监测、预警及辅助支持系统".

　　1 系统组成

　　本系统分为感知层、传输层和应用层.感知层主要是曲房内的无线温度和湿度传感器(无电源线、无传输线),通过传感器可以测量曲房内 "室温""品温""曲心温度""室内湿度"和"曲房二氧化碳浓度"等. 传输层主要由专用集中器、路由器、企业局域网和信息中心机房服务器组成, 传输层将感知层传感器采集到的数据传输到信息中心机房服务器进行处理,并传送给应用层.应用层主要是PC、移动终端和系统软件. 其中班组长配备的移动终端带有 3G 无线功能, 在厂区外可实时查看曲房温湿度数据,指导班组组员进行相关操作.

　　2 系统功能

　　系统功能主要通过对曲房环境的监测、 工人操作记录、预警和辅助管理提供数据支持和大数据分析,提高曲房生产的管理水平.

　　2.1 监测功能

　　系统提供的监测功能主要分为环境参数(温湿度等)无线自动采集、踩曲信息录入和评曲信息录入. 完整的制曲过程先从粮食混合、粉碎阶段开始一直到贮曲结束,通过系统可以把整个环节的关键因素整合起来,便于分析各因素对成曲质量的影响和各因素之间的相互影响关系.

　　踩曲机踩好曲入房后, 班组长在平板电脑终端可以选择踩曲机编号和制曲种类,点击入房操作后,曲房内温度、湿度、品温和曲心温、二氧化碳浓度等数据开始在系统中自动记录,并实时存储在信息中心机房服务器中.曲块入房之前的无用数据,系统不会记录,可节省大量硬盘空间,目前硬盘容量可供 20 年使用,根据需要还可以升级硬盘容量.所有记录的数据可以自动生成曲线,方便在电脑和终端查看. 根据分析需要,系统自动生成了上霉、潮火、大火等各阶段的温度、湿度最高和最低值. 而且所有的数据, 都可以导出到拥有权限的管理人员的电脑上来,便于随时分析.

　　踩曲指标和理化指标输入系统后,自动生成报表(表格形式),并可与温度、湿度等曲线统一进行打印、汇报.

　　2.2 预警功能

　　系统提供两种报警方式, 一是通过电脑和平板电脑在系统里可实时查看(见图 4),温度超过工艺规定限制后温度等参数以红色显示,低于限值以蓝色显示,在工艺规定范围内以绿色显示;第二种是通过短信报警,当温度超过限值后系统会自动给班组长手机上发送温度超限短信,如果超过 3 次温度还没有回到工艺规定范围内,系统会给车间主任发送超限短信,车间主任收到 3 次后,再不干预,系统会给主管副厂长发送报警短信,直到温度回到工艺规定的范围.

　　2.3 辅助支持管理功能

　　2.3.1 辅助支持技术文档和历史数据分析

　　原来需要技术质量室填写的纸质表格可以直接通过系统录入,需要查看每一个班组任意时间的数据,均可通过系统方便查询,不必再查找各种纸质文档.

　　每排曲的评曲指标出来后,可以根据评曲结果,倒推查看制曲过程中的温度控制情况和踩曲指标, 分析查找大曲质量优劣的影响因素.质量差的班组分析原因,下次避免出现同样问题;质量优的班组找出原因,将成功经验推广到其他班组借鉴学习.

　　2.3.2 增强大曲分厂对班组长的管理, 班组长也可提高对组员的管理

　　引入过程管理概念, 从只注重评曲结果转为评曲结果、制曲过程并重.班组是否按照工艺开关窗、开关暖气、开闭持续时间、 开闭次数等操作通过温度曲线的变化可以方便的查出. 例如,只要开窗曲房内的温度就会下降,关窗后温度会回升 (见图 5), 根据图示可以看到上午 6点 40 分和下午 6 点 24 分有 2 次开窗,晚上 9 点 54 分有1 次关窗. 制曲结束后,系统自动形成考核报表,和评曲结果一同形成对班组的考核依据. 这样对相关人员制曲过程工作的考核就变得具体、有根据,以数字说话,实现了科学化管理.

　　3 结论和展望

　　"数字化曲房监测、预警及辅助支持系统"利用智能传感器、低功耗无线组网、信息管理等物联网技术手段在曲房内实现踩曲、制曲、感官评定、理化鉴定等大曲生产过程数字化,实现制曲过程关键参数的自动巡检,促进生产管理效率大幅提升;辅助优化生产工艺标准,解决传统工艺技艺传承障碍等技术问题; 实现大曲参数的严格跟踪及调控,促进标准工艺落实,提升了大曲质量稳定性和均一性;使生产管理数字化、科学化,提高各环节信息流通效率.

　　同时, 系统利用物联网技术把从曲块入房到出房的各环境参数自动汇总收集, 再结合系统录入的踩曲、制曲、感官评定、理化鉴定信息,为技术研究及生产工艺优化方面提供并积累丰富的数据基础. 系统利用物联网技术将解决曲房温湿度测量繁琐、不便、资源浪费以及数据保存传递不易的难题,提高了生产、研发、管理各环节信息流通的效率,实现了生产数据和研究结果在生产、技术等各个部门间无缝对接, 为传统大曲生产注入了高科技的新鲜血液, 使大曲生产向科学化、 自动化迈出了一大步;对大曲、白酒产量和质量的提高、对白酒行业的指导、进步所形成的经济效益和社会效益, 都具有非常积极的影响.

　　参考文献:

　　[1] 徐德富,倪斌,沈才萍.试述大曲的内在品质[J].酿酒科技,2003(5):19-20.

　　[2] 刘昌录,魏耀成,任润斌.浅析汾酒三种大曲的生产特点[J].酿酒,2012(9):31-32.

　　[3] 高晓娟,霍文龙,霍永建.论汾酒大曲培养过程中关键技术环节的控制[J].酿酒,2011(3):37-38.

　　[4] 李安军,何宏魁."基于物联网技术的数字化曲房综合管控系统"在浓香型白酒生产过程中的应用[J].酿酒科技,2014(2):30-35.