CN101968049A - 一种新型果蔬运输箱体、智能变量通风系统及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能变量通风系统，包括控制模块、变频模块、风机、人机交互界面和信号采集模块，所述人机交互界面、控制模块、变频模块和风机依次相连，所述信号采集模块分别和控制模块、人机交互界面相连。本发明还公开了上述智能变量通风系统的实现方法，控制模块根据信号采集模块采集的信号，采用模糊控制的方法，智能变量控制风机转速，获得不同的箱体通风量。本发明还公开了一种新型果蔬运输箱体，包括风机，还包括箱体外壳和箱体内部结构，所述箱体外壳由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后门板组成；所述箱体内部结构包括回风道、风机安装板和开孔隔板；本发明具有结构简单、加工方便、智能化高等优点，利于提高果蔬保鲜品质。

Description

一种新型果蔬运输箱体、智能变量通风系统及其实现方法
技术领域
本发明专利涉及果蔬保鲜运输技术领域，尤其涉及一种适用于气调保鲜用新型果蔬运输箱体、智能变量通风系统及其实现方法。
背景技术
运输箱体内装满果蔬后，果蔬呼吸放热，会导致箱体内环境温度升高，箱体内温度升高会进一步加速果蔬的呼吸作用，从而易导致果蔬品质下降，果蔬保鲜期缩短。目前，传统果蔬保鲜运输箱体基本采用长方体的箱体，在箱体内上前方安装空调的蒸发器，蒸发器装有内置风机。蒸发器的出风口吹向箱体后部，然后当箱体内装满果蔬后，蒸发器出风口的风吹到果蔬上遇到阻力，接着又进入回风口，造成通风短路，箱体内中后部的果蔬的通风较少，易造成箱体内温差过大，有研究表明，传统箱体内的温差可达15℃，对果蔬保鲜不利，因此亟需对目前的箱体结构进行创新设计。另外，蒸发器内置的风机仅有一个风速，当制冷机组不工作时，通风即停止。特别是在果蔬液氮气调保鲜运输装备中，箱体内的果蔬对风速要求较高。若采用液氮气调，液氮喷出时，出口温度低，为加速液氮出口与外界进行热交换，需加大通风量，加速液氮汽化并将液氮升温至目标值，防止液氮出口低温对果蔬产生冻害。若液氮未喷出时，则需根据箱体内温度和湿度情况进行通风。此外，温度与湿度的设定值与目标值差距的大小不同时，选用的通风风量也不同。箱体通风风量的大小应与箱体内的实际情况相结合。若箱内通风风速恒定在较大值时，易导致果蔬干耗严重，降低果蔬品质；若箱内通风风速恒定在较小值时，则箱内环境不均匀，保鲜质量差。改进目前的箱体结构、实现风机变量通风控制是目前果蔬运输，特别是气调保鲜运输中急需解决的问题之一，对提高果蔬品质、延长果蔬保鲜周期，增强我国果蔬国际竞争力有重要意义。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种智能变量通风系统，本发明具有结构简单、加工方便、智能化程度高等优点，有利于促进果蔬保鲜环境均匀、提高果蔬保鲜品质。
本发明的目的之二在于提供上述智能变量通风系统的实现方法。
本发明的目的之三在于提供一种应用上述智能变量通风系统及其实现方法的新型果蔬运输箱体。
本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：一种智能变量通风系统，包括控制模块、变频模块、风机、人机交互界面和信号采集模块，所述人机交互界面、控制模块、变频模块和风机依次相连，所述信号采集模块和控制模块相连。
优选的，所述控制模块包括相连的主机模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和数字量输入输出模块。
优选的，所述信号采集模块包括温度传感器、湿度传感器、液氮罐出液管电磁阀。所述温度传感器用于对环境的温度进行采样；所述湿度传感器用于对环境的湿度进行采样；所述液氮罐出液管电磁阀将自身的启闭信号发送给控制模块，实现控制模块对液氮罐出液管电磁阀的监测。
优选的，所述的人机交互界面采用触摸屏显示。人机交互界面用于实时显示果蔬品种、保鲜参数(温度、湿度和气体成分)的目标值和实际值，还可以通过人机交互界面添加、修改、删除果蔬品种及保鲜环境参数目标值。
本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：一种智能变量通风系统的实现方法，具体包括以下步骤：
S1、初始化设置：管理人员将控制模块中的主机模块开关推至ON档，通过人机交互界面设定温度目标值、湿度目标值、氧气浓度目标值，进入步骤S2；
S2、信号采集模块通过温度传感器对环境温度进行采样，通过湿度传感器对环境湿度进行采样，并监测液氮罐出液管电磁阀启闭信号，将所采集的温度采样值、湿度采样值和液氮罐出液管电磁阀启闭信号发送给主机模块，进入步骤S3；
S3、主机模块根据液氮罐出液管电磁阀启闭信号判断液氮罐出液管电磁阀是否处于开启状态，若否，则进入步骤S4；若是，则管理员将风机频率设定为最佳频率值，形成风机频率控制信号，进入步骤S6；
S4、主机模块判断温度采样值是否与温度目标值相等，若是，则进入步骤S5；若否，则主机模块根据温度差和温度变化率，进行运算求出控制量，形成风机频率控制信号，进入步骤S6；
S5、主机模块判断湿度采样值是否与湿度目标值相等，若是，则返回步骤S2；若否，主机模块根据湿度差和湿度变化率，进行运算求出控制量，形成风机频率控制信号，进入步骤S6；
S6、主机模块通过模拟量输出模块将风机频率控制信号以模拟量的形式输出，进入步骤S7；
S7、变频模块根据风机频率控制信号改变输出电压，进入S8；
S8、风机根据输出电压改变转速，进入S9；
S9、主机模块判断是否收到管理员的关闭信号，若是，则退出操作；若否，则返回步骤S2。
优选的，所述步骤S3中的最佳频率值为50Hz。
优选的，所述步骤S4中主机模块根据温度差和温度变化率，进行运算求出控制量，是指采用模糊控制算法，求出控制量，具体包括以下步骤：
S4.1、将量化因子置入主机模块，其中量化因子具体包括模糊论域、模糊规则表和隶属函数，具体为：
S4.1.1、将模糊论域置入主机模块：温度差值e与温度变化率ec的基本论域均为{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，模糊输出量W的基本论域为{0、1、2、3、4、5、6}；e、ec和W的模糊集均取为{NB NM NS ZO PSPM PB}，其中NB代表负大，NM代表负中，NS代表负小，ZO代表零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；进入步骤S4.1.2；
S4.1.2、将隶属函数置入主机模块：e、ec和W的隶属函数均选取为三角函数形式，建立e、ec和W的隶属函数，三角函数的通用表达式为：
Figure BSA00000265031600031
其中μ(x)表示隶属度，a、b、c分别表示与模糊集元素对应的论域值，建立e、ec和W的隶属函数，将建立好的e、ec和W的隶属函数置入主机模块；进入步骤S4.1.3；
S4.1.3、将模糊规则表置入主机模块：利用e、ec和W的模糊语言建立温度控制的模糊规则表，见表1：
表1
Figure BSA00000265031600041
进入步骤S4.2；
S4.2、计算温度差：用温度目标值T减去温度采样值t，得出温度差值e；其中e＝/T-t/，进入步骤S4.3；
S4.3、计算温度变化率；温度变化率ec为第k次温度采样值tk与第k-1次温度采样值tk-1的差值，即ec＝tk-tk-1，进入步骤S4.4；
S4.4、利用模糊输入量e和ec，查找模糊规则表，得出相应的模糊输出量W；采用重心法对W进行模糊判决，得出清晰的控制量。
所述S5主机模块根据湿度差和湿度变化率，进行运算求出控制量，具体是指采用模糊控制算法，求出控制量，具体包括以下步骤：
S5.1、将量化因子置入主机模块，其中量化因子具体包括模糊论域、模糊规则表和隶属函数，具体为：
S5.1.1、将模糊论域置入主机模块：湿度差值f和湿度变化率fk的基本论域均为{-2、-1、0、1、2}，模糊输出量Q的基本论域均为{0、1、2、3、4}；其中f、fk和Q的模糊集均取为{NB NS Z PS PB}；NB代表负大，NS代表负小，Z代表零，PS代表正小，PB代表正大；
S5.1.2、将隶属函数置入主机模块：f、fk和Q的隶属函数均选取三角函数形式，建立f、fk和Q的隶属函数，三角函数的通用表达式为：
Figure BSA00000265031600042
其中μ(x)表示隶属度，a、b、c分别表示与模糊集元素对应的论域值，将f、fk和Q的隶属函数置入主机模块；
S5.1.3、将模糊规则表置入主机模块：利用f、fk和Q的模糊语言建立温度控制的模糊规则表，见表2：
表2
Figure BSA00000265031600051
进入步骤S5.2；
S5.2、计算湿度差：用湿度目标值H减去湿度采样值h，得出湿度差值f，其中f＝/H-h/，进入步骤S5.3；
S5.3、计算湿度变化率；湿度变化率fk为第k次湿度采样值hk与第k-1次湿度采样值hk-1的差值，即fk＝hk-hk-1，进入步骤S5.4；
S5.4、利用模糊输入量f和fk，查找模糊规则表，得出相应的模糊输出量Q，采用重心法对Q进行模糊判决，得出清晰的控制量。
本发明目的之三是通过下述技术方案实现的：一种新型果蔬运输箱体，包括箱体外壳和箱体内部结构，所述箱体外壳由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后门板组成；还包括智能变量通风系统，所述智能变量通风系统包括控制模块、变频模块、风机、人机交互界面和信号采集模块，所述人机交互界面、控制模块、变频模块和风机依次相连，所述信号采集模块和控制模块相连；
所述箱体内部结构包括回风道、风机安装板、开孔隔板，所述开孔隔板将箱体内部空间分为保鲜室和压力室；
所述回风道安装在箱体内上面板中心线位置，回风道一端与保鲜室相连，另一端与风机进风口相连；所述风机安装板上安装有风机，风机安装板上的孔与风机的出口相连，风机安装板下方为压力室，在压力室靠近回风道一侧装有开孔隔板。
所述箱体内部结构还包括底部通风槽，所述箱体内的底部通风槽安装在保鲜室内箱体外壳下面板上。
所述箱体内部结构还包括果蔬隔离框架，所述果蔬隔离框架安装在开孔隔板后，所述果蔬隔离框架通过开孔隔板和压力室相连。
所述风机采用离心式风机或能够产生较大风压的轴流式风机。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
第一、效果好：与现有技术的效果对比，本发明的新型果蔬运输箱体内的流场均匀性明显优于现有装置，对于提高果蔬品质和产品竞争力有重要意义。本发明的智能变量通风系统，改变了现有技术单一风速通风的缺点，减少果蔬干耗及能量消耗，延长果蔬保鲜周期和提高果蔬运输品质。
第二、智能化程度高：本发明的控制模块具有输入、运算、输出、通信、故障报警、记录等功能于一体。本发明具有良好的人际交互界面，便于操作。
第三、结构简单，加工方便：本发明的新型果蔬运输箱体结构设计简单，加工方便。
第四、有效控制风速：变量通风系统能够根据箱体内果蔬环境的变化，控制风机风速以达到最优的保鲜效果。
附图说明
图1是本实施例中一种新型果蔬运输箱体及智能变量通风系统的结构方框图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是实施例中一种智能变量通风系统的电路原理图；
图4是实施例中智能变量通风系统的工作流程图；
图5是实施例中温度差e和温度变化率ec的隶属函数；
图6是实施例中模拟输出量W的隶属函数；
图7是实施例中湿度差f和湿度变化率fk的隶属函数；
图8是实施例中模拟输出量Q的隶属函数。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
一种新型果蔬运输箱体，如图1、图2所示，包括箱体外壳和箱体内部结构，还包括智能变量通风系统；
所述智能变量通风系统包括控制模块(8)、变频模块(7)、风机(3)、人机交互界面(26)和信号采集模块(21)，所述人机交互界面(26)、控制模块(8)、变频模块(7)和风机(3)依次相连，所述信号采集模块(21)和控制模块(8)相连；
所述箱体外壳由上面板(13)、下面板(15)、左面板(16)、右面板(14)、前面板(6)和后门板(12)组成，所述箱体内部结构包括回风道(2)、风机安装板(4)、开孔隔板(9)、底部通风槽(11)、果蔬隔离框架(10)，箱体内部空间可以分为保鲜室(1)、压力室(5)；
回风道(2)安装在箱体内上面板(13)中心线位置，回风道(2)一端与保鲜室(1)相连，另一端与风机(3)进风口相连。风机安装板(4)上安装有风机(3)，风机安装板(4)上的孔与风机(3)的出口相连，风机安装板(4)下方为压力室(5)，在压力室(5)靠近回风道(2)一侧依次装有开孔隔板(9)和果蔬隔离框架(10)。运输箱体内下面板(15)上装有底板通风槽(11)。
所述运输箱体部分的压力室(5)位于风机(3)出风口下方，由箱体的下面板(15)、前面板(6)、左面板(16)、右面板(14)和开孔隔板(9)组成，目的是提高压力室(5)的气体压力，使风机(3)出口气体在压力室(5)内混合均匀。
所述箱体内的开孔隔板(9)用于将运输箱体分割为压力室(5)和保鲜室(1)，开孔隔板(9)上开有孔，用于使压力室(5)的气体通过小孔均匀进入保鲜室(1)，以获得均匀的流场。
所述果蔬隔离框架(10)安装在开孔隔板(9)后，用于将保鲜室(1)内装载的果蔬与开孔隔板(9)隔离，防止果蔬堵塞开孔隔板(10)上的孔。
所述箱体内的底部通风槽(11)，安装在保鲜室(1)内箱体外壳下面板(15)上，起到减小箱体通风阻力、防止保鲜室(1)底部的水浸湿果蔬包装箱的作用。
所述风机(3)的进风口与回风道(2)相通，风机(3)的出风口与压力室(5)相通，运输箱体内的通风组织过程为风机(3)出风口——压力室(5)——开孔隔板(9)上的孔——保鲜室(1)——回风道(2)——风机(3)进风口。
风机(3)安装在风机安装板(4)上，风机(3)转动，风吹向压力室(5)，压力室(5)内压力升高，使压力室(5)内各部分空气的温湿度均匀，受压空气接着从开孔隔板(9)的孔流出，较均匀通过保鲜室(1)内，然后风从回风道(2)流回风机(3)。在风机(3)出风口和入风口处形成压力差，有效促进空气在保鲜室内(1)循环。
如图3所示，应用于上述新型果蔬运输箱体的一种智能变量通风系统，包括控制模块(8)、变频模块(7)、风机(3)、人机交互界面(26)和信号采集模块(21)，所述人机交互界面(26)、控制模块(8)、变频模块(7)和风机(3)依次相连，所述信号采集模块(21)和控制模块(8)相连。
所述变频模块(7)采用型号为西门子MICROMASTER 420的变频器；
所述控制模块(8)采用型号为西门子S7300型PLC(Programmable LogicController，可编程控制器)；
所述控制模块(8)包括相连的型号为6ES7314-1AG13-OABO的主机模块(17)、型号为6ES7331-7KF02-OABO的模拟量输入模块(18)、型号为6ES7332-5HDO1-OABO的模拟量输出模块(19)和型号为6ES7323-1BLOO-OAAO数字量输入输出模块(20)。
所述信号采集模块包括温度传感器(25)、湿度传感器(23)、液氮罐出液管电磁阀(22)。所述温度传感器(25)和湿度传感器(23)布置在运输箱体内的保鲜室(1)内，所述温度传感器(25)用于对运输箱体保鲜室(1)内的温度进行采样；所述湿度传感器(23)用于对运输箱体保鲜室(1)内的湿度进行采样；所述液氮罐出液管电磁阀(22)将自身的启闭信号发送给控制模块，实现控制模块对液氮罐出液管电磁阀(22)的监测。
所述的人机交互界面(26)采用触摸屏显示。人机交互界面用于实时显示果蔬品种、保鲜参数(温度、湿度和气体成分)的目标值和实际值，还可以通过人机交互界面添加、修改、删除果蔬品种及保鲜环境参数目标值。
所述的控制模块(8)对影响通风控制的信号采集模块(21)的各信号采用优先控制策略，其优先顺序依次为：液氮罐出液管电磁阀(22)信号、温度传感器(25)信号、湿度传感器(23)信号。
所述风机(3)采用离心式风机或能够产生较大风压的轴流式风机。
其中主机模块(17)的L+端子接入+24V电源，主机模块(17)的M端子接地。模拟量输入模块(18)的端子1与主机模块(17)的L+端子连接，模拟量输入模块(18)的端子2与温度传感器(25)的信号端子+相连，模拟量输入模块(18)的端子3与温度传感器(25)的信号端子-相连，模拟量输入模块(18)的端子4与湿度传感器(23)的信号端子+相连，模拟量输入模块(18)的端子5与湿度传感器(23)的信号端子-相连，模拟量输入模块(18)的端子10与端子11相连，模拟量输入模块(18)的端子20与主机模块(17)的M端子连接。
温度传感器(23)的信号端子+与250Ω精密电阻(24)一端相连，250Ω精密电阻(24)的另一端与温度传感器(25)的信号端子-相连。温度传感器(25)的电源端子V+与主机模块(17)的L+端子相连，温度传感器(25)的电源端子V-与主机模块(17)的M端子相连。湿度传感器(23)的电源端子V+与主机模块(17)的L+端子相连，湿度传感器(23)的电源端子V-与主机模块(17)的M端子相连。
模拟量输出模块(19)的端子1与主机模块(17)的端子L+连接，模拟量输出模块(19)的端子20与主机模块(17)的端子M连接，模拟量输出模块(19)的端子3与变频模块(7)的模拟量输入端子1连接，模拟量输出模块(19)的端子4与变频模块(7)的模拟量输入端子2连接，模拟量输出模块(19)的端子5与变频模块(7)的模拟量输入端子3连接，模拟量输出模块(19)的端子(6)与变频模块(7)的模拟量输入端子6连接。
数字量输入输出模块(20)的端子1、端子21、端子31分别于主机模块(17)的端子L+连接，数字量输入输出模块(20)的端子20、端子30、端子40分别于主机模块(17)的端子M连接。数字量输入输出模块(20)的端子2与液氮罐出液管电磁阀(22)的信号端子+相连，液氮罐出液管电磁阀(22)的信号端子-与主机模块(17)的端子M连接。
变频模块(7)的电压输入端子L1、L2、L3依次接入+380V交流电的A、B、C端，变频模块(7)的电压输入端子PE接地。
变频模块(7)的电压输出端子U、V、W分别接入风机(3)的端子U、V、W。
人机交互界面(26)的电源端子+与主机模块(17)的端子L+连接，人机交互界面(26)的电源端子-与主机模块(17)的端子M连接。主机模块的RS485串口(29)通过MPI(Multi Point Interface，多点接口)通信线(28)与人际交互界面(26)的RS485串口(27)相连。
上述智能变量通风系统的实现方法，如图4所示，包括以下步骤：
S1、初始化设置：管理人员将控制模块(8)中的主机模块(17)开关推至ON档，通过人机交互界面(26)设定温度目标值、湿度目标值、氧气浓度目标值，进入步骤S2；
S2、信号采集模块(21)通过温度传感器(25)对运输箱体保鲜室(1)内的温度进行采样，通过湿度传感器(23)对运输箱体保鲜室(1)内的湿度进行采样，并监测液氮罐出液管电磁阀(22)启闭信号，将所采集的温度采样值、湿度采样值和液氮罐出液管电磁阀(22)启闭信号发送给主机模块(17)，进入步骤S3；
S3、主机模块(17)根据液氮罐出液管电磁阀(22)启闭信号判断液氮罐出液管电磁阀(22)是否处于开启状态，若否，则进入步骤S4；若是，则管理员将风机(3)频率设定为最佳频率值，形成风机(3)频率控制信号，进入步骤S6；
S4、主机模块(17)判断温度采样值是否与温度目标值相等，若是，则进入步骤S5；若否，主机模块(17)根据温度差和温度变化率，进行运算求出控制量，形成风机(3)频率控制信号，进入步骤S6；
S5、主机模块(17)判断湿度采样值是否与湿度目标值相等，若是，则返回步骤S2；若否，主机模块(17)根据湿度差和湿度变化率，进行运算求出控制量，形成风机(3)频率控制信号，进入步骤S6；
S6、主机模块(17)通过模拟量输出模块(19)将风机(3)频率控制信号以模拟量的形式输出，进入步骤S7；
S7、变频模块(7)根据风机(3)频率控制信号改变输出电压，进入S8；
S8、风机(3)根据输出电压改变转速，进入S9；
S9、主机模块(17)判断是否收到管理员的关闭信号，若是，则退出操作；若否，则返回步骤S2。
所述步骤S3中的最佳频率值为50Hz。
所述步骤S4中主机模块(17)根据温度差和温度变化率，进行运算求出控制量，是指采用二输入一输出的模糊控制器，通过模糊控制算法，求出控制量，进行模糊控制，具体包括以下步骤：
S4.1、将量化因子置入主机模块(17)，其中量化因子具体包括模糊论域、模糊规则表和隶属函数，具体为：
S4.1.1、将模糊论域置入主机模块(17)：温度差值e与温度变化率ec的基本论域均为{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，模糊输出量W的基本论域为{0、1、2、3、4、5、6}；e、ec和W的模糊集均取为{NB NMNS ZO PS PM PB}，其中NB代表负大，NM代表负中，NS代表负小，ZO代表零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；进入步骤S4.1.2；
S4.1.2、将隶属函数置入主机模块(17)：e、ec和W的隶属函数均选取为三角函数形式，建立e、ec和W的隶属函数，三角函数的通用表达式为：
Figure BSA00000265031600111
其中μ(x)表示隶属度，a、b、c分别表示与模糊集元素对应的论域值；其中e和ec的隶属函数如图5所示，W的隶属函数如图6所示，将e、ec和W的隶属函数置入主机模块(17)；进入步骤S4.1.3；
S4.1.3、将模糊规则表置入主机模块(17)：利用e、ec和W的模糊语言建立温度控制的模糊规则表，具体控制规则为：
(1)当/e/和/ec/较大时，为使系统具有较好的调节性能，应取较大的W值；
(2)当/e/和/ec/为中等大小时，为使系统具有较小的超调，W的值应适当减小；
(3)当/e/和/ec/较小时，为使系统具有较好的稳定性，W的值应取较小值；
根据上述模糊控制规则，建立温度控制的模糊控制规则表，如表1所示：
表1温度模糊控制规则表
Figure BSA00000265031600112
进入步骤S4.2；
S4.2、计算温度差：用温度目标值T减去温度采样值t，得出温度差值e；其中e＝/T-t/，进入步骤S4.3；
S4.3、计算温度变化率；温度变化率ec为第k次温度采样值tk与第k-1次温度采样值tk-1的差值，即ec＝tk-tk-1，进入步骤S4.4；
S4.4、利用模糊输入量e和ec，查找模糊规则表，得出相应的模糊输出量W；采用重心法对W进行模糊判决，得出清晰的控制量。
所述S5主机模块(17)根据湿度差和湿度变化率，进行运算求出控制量，具体是指采用二输入一输出的模糊控制器，通过模糊控制算法，求出控制量，进行模糊控制，具体包括以下步骤：
S5.1、将量化因子置入主机模块(17)，其中量化因子具体包括模糊论域、模糊规则表和隶属函数，具体为：
S5.1.1、将模糊论域置入主机模块(17)：湿度差值f和湿度变化率fk的基本论域均为{-2、-1、0、1、2}，模糊输出量Q的基本论域均为{0、1、2、3、4}；其中f、fk和Q的模糊集均取为{NB NS Z PS PB}；NB代表负大，NS代表负小，Z代表零，PS代表正小，PB代表正大；
S5.1.2、将隶属函数置入主机模块(17)：f、fk和Q的隶属函数均选取三角函数形式，三角函数的通用表达式为：
Figure BSA00000265031600121
其中μ(x)表示隶属度，a、b、c分别表示与模糊集元素对应的论域值；建立f、fk和Q的隶属函数，其中f和fk的隶属函数如图7所示，Q的隶属函数图8所示，将f、fk和Q的隶属函数置入主机模块(17)；
S5.1.3、将模糊规则表置入主机模块(17)：利用f、fk和Q的模糊语言建立温度控制的模糊规则表，具体控制规则为：
(1)当/f/和/fk较大时，为减小风机的去湿作用，使系统具有较好的调节性能，应取中等的Q值；
(2)当/f//和/fk/为中等大小时，为加速湿度的均匀分布，并使系统具有较小的超调，Q的值应适当增大；
(3)当/f/和/fk/较小时，为使系统具有较好的稳定性，Q应取较小值；
根据上述模糊控制规则，建立湿度控制的模糊控制规则表，如表2所示：
表2湿度模糊控制规则表
Figure BSA00000265031600122
Figure BSA00000265031600131
进入步骤S5.2；
S5.2、计算湿度差：用湿度目标值H减去湿度采样值h，得出湿度差值f，其中f＝/H-h/，进入步骤S5.3；
S5.3、计算湿度变化率；湿度变化率fk为第k次湿度采样值hk与第k-1次湿度采样值hk-1的差值，即fk＝hk-hk-1，进入步骤S5.4；
S5.4、利用模糊输入量f和fk，查找模糊规则表，得出相应的模糊输出量Q，采用重心法对Q进行模糊判决，得出清晰的控制量。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能变量通风系统，其特征在于，包括控制模块、变频模块、风机、人机交互界面和信号采集模块，所述人机交互界面、控制模块、变频模块和风机依次相连，所述信号采集模块和控制模块相连。
2.根据权利要求1所述一种智能变量通风系统，其特征在于，所述控制模块包括相连的主机模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和数字量输入输出模块。
3.根据权利要求2所述一种智能变量通风系统，其特征在于，所述信号采集模块包括温度传感器、湿度传感器、液氮罐出液管电磁阀。
4.一种智能变量通风系统的实现方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、初始化设置：管理人员将控制模块中的主机模块开关推至ON档，通过人机交互界面设定温度目标值、湿度目标值、氧气浓度目标值，进入步骤S2；
S2、信号采集模块通过温度传感器对环境温度进行采样，通过湿度传感器对环境湿度进行采样，并监测液氮罐出液管电磁阀启闭信号，将所采集的温度采样值、湿度采样值和液氮罐出液管电磁阀启闭信号发送给主机模块，进入步骤S3；
S3、主机模块根据液氮罐出液管电磁阀启闭信号判断液氮罐出液管电磁阀是否处于开启状态，若否，则进入步骤S4；若是，则管理员将风机频率设定为最佳频率值，形成风机频率控制信号，进入步骤S6；
S4、主机模块判断温度采样值是否与温度目标值相等，若是，则进入步骤S5；若否，则主机模块根据温度差和温度变化率，进行运算求出控制量，形成风机频率控制信号，进入步骤S6；
S5、主机模块判断湿度采样值是否与湿度目标值相等，若是，则返回步骤S2；若否，主机模块根据湿度差和湿度变化率，进行运算求出控制量，形成风机频率控制信号，进入步骤S6；
S6、主机模块通过模拟量输出模块将风机频率控制信号以模拟量的形式输出，进入步骤S7；
S7、变频模块根据风机频率控制信号改变输出电压，进入S8；
S8、风机根据输出电压改变转速，进入S9；
S9、主机模块判断是否收到管理员的关闭信号，若是，则退出操作；若否，则返回步骤S2。
5.根据权利要求4所述一种智能变量通风系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S3中的最佳频率值为50Hz。
6.根据权利要求4所述一种智能变量通风系统的实现方法，其特征在于，所述步骤S4中主机模块根据温度差和温度变化率，进行运算求出控制量，是指采用模糊控制算法，求出控制量，具体包括以下步骤：
S4.1、将量化因子置入主机模块，其中量化因子具体包括模糊论域、模糊规则表和隶属函数，具体为：
S4.1.1、将模糊论域置入主机模块：温度差值e与温度变化率ec的基本论域均为{-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，模糊输出量W的基本论域为{0、1、2、3、4、5、6}；e、ec和W的模糊集均取为{NB NM NS ZOPS PM PB}，其中NB代表负大，NM代表负中，NS代表负小，ZO代表零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；进入步骤S4.1.2；
S4.1.2、将隶属函数置入主机模块：e、ec和W的隶属函数均选取为三角函数形式，三角函数的通用表达式为：
Figure FSA00000265031500021
其中μ(x)表示隶属度，a、b、c分别表示与模糊集元素对应的论域值；建立e、ec和W的隶属函数，将e、ec和W的隶属函数置入主机模块；进入步骤S4.1.3；
S4.1.3、将模糊规则表置入主机模块：利用e、ec和W的模糊语言建立温度控制的模糊规则表，见表1：
表1
Figure FSA00000265031500022
进入步骤S4.2；
S4.2、计算温度差：用温度目标值T减去温度采样值t，得出温度差值e；其中e＝/T-t/，进入步骤S4.3；
S4.3、计算温度变化率；温度变化率ec为第k次温度采样值tk与第k-1次温度采样值tk-1的差值，即ec＝tk-tk-1，进入步骤S4.4；
S4.4、利用模糊输入量e和ec，查找模糊规则表，得出相应的模糊输出量W；采用重心法对W进行模糊判决，得出清晰的控制量。
7.根据权利要求4所述一种智能变量通风系统的实现方法，其特征在于，所述S5主机模块根据湿度差和湿度变化率，进行运算求出控制量，具体是指采用模糊控制算法，求出控制量，具体包括以下步骤：
S5.1、将量化因子置入主机模块，其中量化因子具体包括模糊论域、模糊规则表和隶属函数，具体为：
S5.1.1、将模糊论域置入主机模块：湿度差值f和湿度变化率fk的基本论域均为{-2、-1、0、1、2}，模糊输出量Q的基本论域均为{0、1、2、3、4}；其中f、fk和Q的模糊集均取为{NB NS Z PS PB}；NB代表负大，NS代表负小，Z代表零，PS代表正小，PB代表正大；
S5.1.2、将隶属函数置入主机模块：f、fk和Q的隶属函数均选取三角函数形式，三角函数的通用表达式为：
Figure FSA00000265031500031
其中μ(x)表示隶属度，a、b、c分别表示与模糊集元素对应的论域值；建立f、fk和Q的隶属函数，将f、fk和Q的隶属函数置入主机模块；
S5.1.3、将模糊规则表置入主机模块：利用f、fk和Q的模糊语言建立温度控制的模糊规则表，见表2：
表2
Figure FSA00000265031500032
进入步骤S5.2；
S5.2、计算湿度差：用湿度目标值H减去湿度采样值h，得出湿度差值f，其中f＝/H-h/，进入步骤S5.3；
S5.3、计算湿度变化率；湿度变化率fk为第k次湿度采样值hk与第k-1次湿度采样值hk-1的差值，即fk＝hk-hk-1，进入步骤S5.4；
S5.4、利用模糊输入量f和fk，查找模糊规则表，得出相应的模糊输出量Q，采用重心法对Q进行模糊判决，得出清晰的控制量。
8.一种新型果蔬运输箱体，包括箱体外壳和箱体内部结构，所述箱体外壳由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后门板组成；其特征在于，还包括智能变量通风系统，所述智能变量通风系统包括控制模块、变频模块、风机、人机交互界面和信号采集模块，所述人机交互界面、控制模块、变频模块和风机依次相连，所述信号采集模块和控制模块相连；
所述箱体内部结构包括回风道、风机安装板、开孔隔板，所述开孔隔板将箱体内部空间分为保鲜室和压力室；
所述回风道安装在箱体内上面板中心线位置，回风道一端与保鲜室相连，另一端与风机进风口相连；所述风机安装板上安装有风机，风机安装板上的孔与风机的出口相连，风机安装板下方为压力室，在压力室靠近回风道一侧装有开孔隔板。
9.根据权利要求8所述新型果蔬运输箱体，其特征在于，所述箱体内部结构还包括底部通风槽，所述箱体内的底部通风槽安装在保鲜室内箱体外壳下面板上。
10.根据权利要求8所述新型果蔬运输箱体，其特征在于，所述箱体内部结构还包括果蔬隔离框架，所述果蔬隔离框架安装在开孔隔板后，所述果蔬隔离框架通过开孔隔板和压力室相连。
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