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冷庫溫濕度監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)研究

所屬分類:經(jīng)濟(jì)論文 閱讀次 時間:2020-08-18 09:44

本文摘要:摘要:本文針對現(xiàn)有冷鏈物流冷庫運(yùn)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(shè)計與研究,設(shè)計并實現(xiàn)冷庫溫濕度的參數(shù)的采集、監(jiān)控、管理與遠(yuǎn)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(yùn)行的可靠性與安全性。 關(guān)鍵詞:

  摘要:本文針對現(xiàn)有冷鏈物流冷庫運(yùn)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(shè)計與研究,設(shè)計并實現(xiàn)冷庫溫濕度的參數(shù)的采集、監(jiān)控、管理與遠(yuǎn)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(yùn)行的可靠性與安全性。

  關(guān)鍵詞:冷庫;溫濕度控制;系統(tǒng)設(shè)計

中國果菜

  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(jìn)農(nóng)民持續(xù)增收和保障消費(fèi)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(jìn)發(fā)展。近年來,我國的冷庫數(shù)量不斷增多,但冷庫技術(shù)的發(fā)展仍然比較緩慢。如何改進(jìn)冷庫的設(shè)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(shù)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(yán)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(jìn)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(fèi)人工成本。

  1.2溫濕度的控制方式不科學(xué)。目前,溫濕度的設(shè)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(shè)置。這種方式不科學(xué)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(jìn)行控制電路優(yōu)化設(shè)計,并遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計,以實現(xiàn)冷庫的溫濕度采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

  2、系統(tǒng)的設(shè)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(guān),先按下冷凝器風(fēng)機(jī)運(yùn)行開關(guān)SB1,交流接觸器KM1得電,冷凝器風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),冷凝器風(fēng)機(jī)電源指示燈亮起,再按下壓縮機(jī)運(yùn)行開關(guān)SB2,交流接觸器KM2得電,壓縮機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn),壓縮機(jī)電源指示燈亮起。停機(jī)時,先按下壓縮機(jī)停止開關(guān)SB3,壓縮機(jī)運(yùn)行停止,再按下冷凝器風(fēng)機(jī)停止開關(guān)SB4,冷凝風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

  對控制電路進(jìn)行分析可知,壓縮機(jī)控制電路設(shè)有熱繼電器,進(jìn)行過載、缺相及三相電流不平衡的保護(hù),而冷凝器風(fēng)機(jī)控制電路未設(shè)熱繼電器;壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)機(jī)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。基于上述情況,在現(xiàn)有冷庫制冷設(shè)備的基礎(chǔ)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(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計,對控制電路進(jìn)行優(yōu)化。

  2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

  樂為物聯(lián)云平臺可將各類傳感器、測量設(shè)備或工業(yè)儀器儀表接入該平臺,并可以通過開發(fā)應(yīng)用來監(jiān)管和控制,用戶通過手機(jī)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(yīng)用。此設(shè)計借助樂為物聯(lián)云平臺,結(jié)合 Arduino uno R3、Arduino Ethernet W5100網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展板、DS18B20傳感器等實現(xiàn)冷庫遠(yuǎn)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(dá)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(shè)備、傳感器與控制器,連接Arduino uno R3、Arduino Ethernet W5100網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)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(jī)APP實時了解溫度信息,當(dāng)實時測量溫度不在設(shè)定的正常溫度范圍內(nèi),手機(jī)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(shè)定在1~5℃,冷庫未運(yùn)行時,測量溫度與庫外溫度相同,超出庫內(nèi)設(shè)定的正常溫度范圍,手機(jī)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(shè)置、溫濕度采集與控制以及報警系統(tǒng)集中用計算機(jī)管理,并可連接手機(jī)與平板電腦等智能通信設(shè)備,使得一方面通過計算機(jī)實現(xiàn)如下功能:通過計算機(jī)采集氣調(diào)庫的實時溫濕度并顯示;結(jié)合實時溫濕度,再根據(jù)每種果蔬的設(shè)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(jī)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(jī)和顯示并調(diào)節(jié)控制的上位機(jī)兩部分組成。系統(tǒng)是由現(xiàn)場監(jiān)控的下位機(jī)串聯(lián)在RS485總線并連接到一臺監(jiān)控上位機(jī)構(gòu)成。用戶可以通過計算機(jī)上位機(jī)設(shè)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(jìn)行監(jiān)測,并按所設(shè)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(jī)。

  2.4 系統(tǒng)管理的實現(xiàn)

  冷庫為全年運(yùn)行,正常環(huán)境溫度下通過兩套機(jī)組運(yùn)行時不同的溫差設(shè)置可以解決機(jī)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(jī)組設(shè)置相同溫差,交替運(yùn)行。室外機(jī)組每月進(jìn)行一次除塵清洗,制冷設(shè)備、冷庫門及自控控制每季度進(jìn)行一次保養(yǎng)檢修。將室外機(jī)組放置在通風(fēng)、潔凈條件良好的環(huán)境下,以增加風(fēng)量,遠(yuǎn)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(jī)組交替使用,有效的降低壓縮機(jī)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(jì)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(shù)研究中心主辦。

  3、結(jié)束語

  綜上所述,本文通過對現(xiàn)有冷庫,進(jìn)行PLC控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,總結(jié)如下:(1)優(yōu)化了控制系統(tǒng),使系統(tǒng)運(yùn)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(jī)遠(yuǎn)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(yùn)行;(4)可靠的控制系統(tǒng)及手機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控,為冷庫正常運(yùn)行提供了保障,有利于改善勞動強(qiáng)度,實現(xiàn)冷庫無人值守安全運(yùn)行。

  參考文獻(xiàn):

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  [3] “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下我國農(nóng)產(chǎn)品物流發(fā)展?fàn)顩r研究[J]. 宋璇.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(27)

  [4] 冷庫溫度監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)設(shè)計[D]. 張軍.山西大學(xué) 2013

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  [7]冷庫設(shè)計及運(yùn)行過程中的節(jié)能[J].徐錫春,楊壽發(fā),王文生.保鮮與加工. 2011(04)

  作者:梁俁

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