冷庫溫濕度監(jiān)管系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)研究

　　摘要：本文針對現(xiàn)有冷鏈物流冷庫運行管理中存在的一些不足,提出溫濕度采集與控制系統(tǒng)設計與研究,設計并實現(xiàn)冷庫溫濕度的參數(shù)的采集、監(jiān)控、管理與遠程控制功能。本文提出的方案不但提高了冷庫的信息化管理水平,還能提升冷庫運行的可靠性與安全性。

　　關鍵詞：冷庫;溫濕度控制;系統(tǒng)設計

　　隨著人們生活水平的不斷提高，農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥等行業(yè)正在迅猛發(fā)展，產(chǎn)品的產(chǎn)量和流通量逐年增加，全社會對生鮮農(nóng)產(chǎn)品等的安全和品質(zhì)提出了更高的要求。加快發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流，對于促進農(nóng)民持續(xù)增收和保障消費安全具有十分重要的意義[1-3]。冷庫作為冷鏈物流中的重要組成部分，也在不斷的改進發(fā)展。近年來，我國的冷庫數(shù)量不斷增多，但冷庫技術的發(fā)展仍然比較緩慢。如何改進冷庫的設計方案，降低能耗，提高冷庫的制冷效果與溫濕度均勻性，是冷庫技術發(fā)展的重要研究方向[4-7]。同時，冷庫的信息化管理方面卻嚴重滯后，也直接影響到冷鏈物流的發(fā)展。

　　1、冷庫管理中存在的問題

　　據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，目前冷庫的使用過程中，存在以下問題：

　　1.1溫濕度的采集方式不合理。目前，冷庫內(nèi)溫濕度的采集是通過在冷庫內(nèi)放置溫、濕度計，然后每次要打開冷庫，工作人員進入庫內(nèi)抄寫溫濕度表。不合理體現(xiàn)在三個方面：第一，不能及時掌握冷庫內(nèi)的溫濕度，可能會造成果蔬的新鮮度和質(zhì)量受損;第二，冷庫對氣密性要求很高，每次打開冷庫門，必然會造成庫內(nèi)氣體成分的波動，破壞氣調(diào)狀態(tài)，造成果蔬的新鮮度和質(zhì)量受損，且額外消耗大量的電能源;第三，人工操作過程過于繁瑣，并耗費人工成本。

　　1.2溫濕度的控制方式不科學。目前，溫濕度的設置與控制是通過工作人員在冷庫控制面板上的按鈕來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的依據(jù)也是工作人員根據(jù)經(jīng)驗值人為設置。這種方式不科學之處體現(xiàn)為不適用于無人值守的情況，并且及時性差。

　　針對上述問題，本文將對現(xiàn)有的冷庫進行控制電路優(yōu)化設計，并遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計，以實現(xiàn)冷庫的溫濕度采集及遠程監(jiān)控功能。

　　2、系統(tǒng)的設計

　　2.1 繼電器控制電路

　　本文所改造的冷庫原先控制流程為：合上電源開關，先按下冷凝器風機運行開關SB1，交流接觸器KM1得電，冷凝器風機運轉(zhuǎn)，冷凝器風機電源指示燈亮起，再按下壓縮機運行開關SB2，交流接觸器KM2得電，壓縮機啟動運轉(zhuǎn)，壓縮機電源指示燈亮起。停機時，先按下壓縮機停止開關SB3，壓縮機運行停止，再按下冷凝器風機停止開關SB4，冷凝風機停止運轉(zhuǎn)。

　　對控制電路進行分析可知，壓縮機控制電路設有熱繼電器，進行過載、缺相及三相電流不平衡的保護，而冷凝器風機控制電路未設熱繼電器;壓縮機、冷凝器風機的啟動與停止都需要手動按鈕控制，操作不便，未能實現(xiàn)聯(lián)動控制與自動控制�；�于上述情況，在現(xiàn)有冷庫制冷設備的基礎上，針對其電路控制系統(tǒng)缺陷，加裝必要電路控制元器件，同時進行PLC控制系統(tǒng)設計，對控制電路進行優(yōu)化。

　　2.2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

　　樂為物聯(lián)云平臺可將各類傳感器、測量設備或工業(yè)儀器儀表接入該平臺，并可以通過開發(fā)應用來監(jiān)管和控制，用戶通過手機APP、網(wǎng)頁等可以以瀏覽器的形式訪問數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)基于該平臺數(shù)據(jù)的應用。此設計借助樂為物聯(lián)云平臺，結合 Arduino uno R3、Arduino Ethernet W5100網(wǎng)絡擴展板、DS18B20傳感器等實現(xiàn)冷庫遠程監(jiān)控功能。DS18B20傳感器工作溫度范圍在-55~+125℃，溫度分辨率可達到0.0625℃，滿足冷庫溫度精度要求。

　　在樂聯(lián)網(wǎng)管理平臺中添加設備、傳感器與控制器，連接Arduino uno R3、Arduino Ethernet W5100網(wǎng)絡擴展板、DS18B20傳感器、路由器，再通過 USB 數(shù)據(jù)線將 Arduino uno R3與電腦連接，將編寫好的程序經(jīng)驗證后傳輸?shù)?Arduino uno R3后，即可通過網(wǎng)頁和手機APP實時了解溫度信息，當實時測量溫度不在設定的正常溫度范圍內(nèi)，手機APP及電腦監(jiān)控界面就會出現(xiàn)警告，說明實時測量溫度偏高或偏低。如庫內(nèi)溫度正常溫度范圍設定在1~5℃，冷庫未運行時，測量溫度與庫外溫度相同，超出庫內(nèi)設定的正常溫度范圍，手機APP監(jiān)控界面就會出現(xiàn)紅色警告，如有需要，還可增加短信報警、微信監(jiān)控等功能。

　　2.3 溫濕度采集與控制系統(tǒng)

　　針對系統(tǒng)存在的問題，將參數(shù)設置、溫濕度采集與控制以及報警系統(tǒng)集中用計算機管理，并可連接手機與平板電腦等智能通信設備，使得一方面通過計算機實現(xiàn)如下功能：通過計算機采集氣調(diào)庫的實時溫濕度并顯示;結合實時溫濕度，再根據(jù)每種果蔬的設置的溫濕度閾值，自動調(diào)節(jié)每個庫的溫度與濕度;發(fā)現(xiàn)報警。另一方面，通過手機或平板電腦實現(xiàn)實時溫濕度的觀察以及發(fā)現(xiàn)報警現(xiàn)象。

　　系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集控制的下位機和顯示并調(diào)節(jié)控制的上位機兩部分組成。系統(tǒng)是由現(xiàn)場監(jiān)控的下位機串聯(lián)在RS485總線并連接到一臺監(jiān)控上位機構成。用戶可以通過計算機上位機設定每一個冷庫的溫濕度的上下限值。系統(tǒng)對冷庫溫濕度進行監(jiān)測，并按所設定上下限值實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，同時將采集到的溫濕度值實時傳送給上位機。

　　2.4 系統(tǒng)管理的實現(xiàn)

　　冷庫為全年運行，正常環(huán)境溫度下通過兩套機組運行時不同的溫差設置可以解決機械故障問題。在室外氣溫>43℃或相對濕度>80%的情況下，將兩套機組設置相同溫差，交替運行。室外機組每月進行一次除塵清洗，制冷設備、冷庫門及自控控制每季度進行一次保養(yǎng)檢修。將室外機組放置在通風、潔凈條件良好的環(huán)境下，以增加風量，遠離各類灰塵，提高制冷率。采用大容量的殼管式蒸發(fā)器，以適用于溫度較高的環(huán)境。使用翅片式冷凝器，增加散熱量，提高制冷效果。此外，每間存儲庫兩套機組交替使用，有效的降低壓縮機散熱溫度。

　　物流論文投稿刊物：《中國果菜》(月刊)創(chuàng)刊于1998年，由中華全國供銷合作總社濟南果品研究院、山東省供銷合作社聯(lián)合社、中國果蔬貯藏加工技術研究中心主辦。

　　3、結束語

　　綜上所述，本文通過對現(xiàn)有冷庫，進行PLC控制及遠程監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設計，總結如下：(1)優(yōu)化了控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)運行更可靠、操作更便捷;(2)提高了冷庫控制系統(tǒng)的可操控性，使冷庫控制溫濕度波動更小，對所貯存產(chǎn)品的品質(zhì)更有保障;(3)完善了系統(tǒng)的監(jiān)控功能，實現(xiàn)手機遠程監(jiān)控，有利于使用者對安全的監(jiān)管，實時了解冷庫信息，保障冷庫系統(tǒng)安全運行;(4)可靠的控制系統(tǒng)及手機的遠程監(jiān)控，為冷庫正常運行提供了保障，有利于改善勞動強度，實現(xiàn)冷庫無人值守安全運行。

　　參考文獻：

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　　作者：梁俁

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