CN104197458B - 一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置及其加湿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置及其加湿方法，包括储水箱、设置在储水箱内部的超声波雾化装置以及水雾输送装置，水雾输送装置设置在储水箱上并且与储水箱连通，还包括控制模块以及分别与控制模块连接的信号采集模块和能耗计；信号采集模块包括分别与控制模块连接的温度传感器、相对湿度传感器和水温传感器；其中温度传感器和相对湿度传感器设置在果蔬环境中，水温传感器设置在储水箱中；超声波雾化装置与控制模块连接，通过控制模块控制超声波雾化装置的工作状态；所述能耗计连接超声波雾化装置，用于检测超声波雾化装置的雾化能耗。本发明加湿装置具有加湿控制精确度高以及加湿效果好的优点。

Description

一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置及其加湿方法

技术领域

本发明涉及果蔬保鲜设备领域，特别涉及一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置及其加湿方法。

背景技术

相对湿度是果蔬保鲜环境中的重要参数之一，对果蔬保鲜品质具有重要影响。大多数果蔬要求在85％～95％的湿度环境下贮藏，而相对湿度过低会促进呼吸消耗，产生生理伤害。相对湿度过高则容易在果蔬上凝结水珠，易滋生细菌，加速腐烂变质。因而，湿度控制直接影响到果蔬贮藏品质的好坏。

目前的超声波加湿装置的控制方式主要是根据厢体中某一位置的瞬时相对湿度值来控制加湿装置的开启与关闭，但实际上，超声波加湿装置雾化的产物不是水蒸气而是水雾，里面存在大量的小液滴，存在着二次蒸发现象。二次蒸发又会给环境的湿度造成一定的影响，因此加湿量的精确度控制较有难度。传统的加湿方式容易造成不同位置湿度不一致，从而导致部分果蔬由于加湿量过大而凝结水珠加速腐烂变质；另一部分则因湿度不够而促进果蔬呼吸消耗，产生生理伤害。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种加湿控制精确度高的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置。

本发明的另一目的在于提供一种上述加湿装置的加湿方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，包括储水箱、设置在储水箱内部的超声波雾化装置以及水雾输送装置，所述水雾输送装置设置在储水箱上并且与储水箱连通，将超声波雾化装置产生的水雾输送到果蔬环境中，还包括控制模块以及分别与控制模块连接的信号采集模块和能耗计；

所述信号采集模块包括分别与控制模块连接的温度传感器、相对湿度传感器和水温传感器；其中温度传感器和相对湿度传感器设置在果蔬环境中，水温传感器设置在储水箱中；

所述超声波雾化装置与控制模块连接，通过控制模块控制超声波雾化装置的工作状态；所述能耗计连接超声波雾化装置，通过能耗计检测超声波雾化装置的雾化能耗。

优选的，所述信号采集模块还包括与控制模块连接并且设置在储水箱中的液位传感器；所述储水箱连接有补水与排水装置，通过补水与排水装置对储水箱进行补水和排水。

更进一步的，所述补水与排水装置包括水箱、以及设置在水箱上的补水开关和排水开关，所述补水开关和排水开关分别通过继电器与控制模块连接。

优选的，所述水雾输送装置包括安装在储水箱风机安装口的水雾输送风机以及水雾输送管和水雾出口横管，其中水雾输送管一端通过输送管水雾入口与储水箱连通，另一端与水雾出口横管连接，所述水雾出口横管沿横向方向均匀开有多个小孔。

优选的，还包括杀菌消毒装置，所述杀菌消毒装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器通过臭氧输送管与储水箱底部连通。

优选的，所述超声波雾化装置包括浮子以及置于浮子上的加湿雾化头，所述加湿雾化头为一个或多个。

优选的，所述控制模块还连接有人机交互界面，所述控制模块为单片机或PLC。

本发明的第二个目的通过以下技术方案实现：一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿方法，包括以下步骤：

S1、系统初始化：开启系统，根据果蔬类别通过控制模块设置加湿目标值W；

S2、信号采集模块通过环境温度传感器和相对湿度传感器对果蔬环境温度以及相对湿度进行采集，通过水温传感器对储水箱中的水温进行采集，并将其采集到的环境温度采样值、相对湿度采样值Wo以及储水箱的水温采样值传送到控制模块；

S3、控制模块判断其接收到的相对湿度采样值Wo是否低于加湿目标值W且低于加湿目标值W的部分是否超过x％RH；

若否，则无需进行加湿，回到步骤S2；

若是，则进入步骤S4；

S4、控制模块根据环境温度采样值、相对湿度采样值Wo以及加湿目标值W计算当前所需加湿量Q1；

S5、控制模块控制超声波雾化装置工作，通过超声波雾化装置将储水箱的水进行雾化，并且通过水雾输送装置将水雾输送到果蔬环境中；

S6、控制模块根据水温传感器采集的当前水温采样值和初始水温采样值的差值、能耗计检测的测量值以及超声波雾化装置的工作时间计算步骤S5中超声波雾化装置的加湿量Q2；然后进入步骤S7；

S7、控制模块判断步骤S6中计算的加湿量Q2是否低于步骤S4中的所需加湿量Q1；

若是，则返回步骤S6，控制模块控制超声波雾化装置继续工作；

若否，则进入步骤S8；

S8、控制模块控制超声波雾化装置停止工作，并且返回步骤S2。

优选的，所述步骤S1中控制模块设置储水箱液位高位限定值H和液位低位限定值L；

所述步骤S3中，信号采集模块的液位传感器采集储水箱中的液位高度，并且由控制模块判断储水箱中的液位高度是否在液位高位限定值H或者低于液位低位限定值L之间：

若储水箱的液位高度高于高位限定值H，则控制模块控制排水开关闭合，断开补水开关，对储水箱进行排水，直至储水箱的液位高度低于高位限定值时断开排水开关；

若储水箱的液位高度低于低位限定值L，则控制模块控制补水开关闭合，断开排水开关，对储水箱进行补水，直至水箱的液位高度高于高位限定值时关闭补水装置。

优选的，所述x值为5。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明加湿装置通过果蔬环境中设置的温度传感器和相对湿度传感器实时的针对果蔬环境中的温度和相对湿度进行采集，根据果蔬环境中的温度以及相对湿度判断是否需要加湿工作，并且计算出果蔬环境中所需的加湿量，然后控制超声波雾化装置进行加湿。通过水温传感器采集的当前水温采样值和初始水温采样值的差值、能耗计检测的测量值以及超声波雾化装置的工作时间计算当前超声波雾化装置的加湿量，并且监控超声波雾化装置是否达到当前最佳的加湿目的，以实时调整超声波雾化装置的工作；具有加湿效果好、加湿控制精确度高的优点。

(2)本发明加湿装置中信号采集模块的液位传感器能够实时的监控储水箱的液位高度，以根据液位高度对加湿装置中的储水箱进行补水或排水，将储水箱的液位控制在合适的高度。

(3)本发明加湿装置水雾输送装置通过设置有多个小孔的水雾出口横管对果蔬环境进行加湿，采用管道式的水雾输送装置进行加湿可以使得加湿区域的湿度更加均匀，减少凝结在果蔬表面的水，具有加湿均匀的优点。避免了传统加湿方式容易造成不同位置湿度不一致，从而导致部分果蔬由于加湿量过大而凝结水珠加速腐烂变质，另一部分则因湿度不够而促进果蔬呼吸消耗，产生生理伤害。

(4)本发明加湿装置中的杀菌消毒装置可以很好地抑制细菌滋生，保证储水箱的水质，从而延长超声波雾化装置的工作寿命以及保证雾化效果，同时可以减小因加湿水源带菌导致的果蔬保鲜品质影响。

附图说明

图1是本发明加湿装置的结构组成框图。

图2是本发明加湿装置中超声波雾化装置的结构示意图。

图3是本发明加湿装置的主视图。

图4是本发明加湿装置的俯视图。

图5是本发明加湿装置加湿的加湿流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例公开一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，包括储水箱1、设置在储水箱内部的超声波雾化装置2、水雾输送装置3、控制模块、信号采集模块和能耗计12。本实施例中所使用的控制模块为单片机13，该单片机13信号为ATmega16-16PC。

水雾输送装置3设置在储水箱1上并且与储水箱1连通，将超声波雾化装置2产生的水雾输送到果蔬环境中，信号采集模块和能耗计12分别与单片机13连接。

信号采集模块包括分别与单片机13连接的温度传感器7、相对湿度传感器8、水温传感器9和液位传感器10；其中温度传感器7和相对湿度传感器8设置在待加湿区域的果蔬环境中，用于检测果蔬环境的空气温度和相对湿度，水温传感器9和液位传感器10设置在储水箱1中，用于检测储水箱1的水温和液位高度。温度传感器7、相对湿度传感器8、水温传感器9和液位传感器10将它们所采集到的果蔬环境温度、相对湿度、储水箱1的水温和储水箱1的液位采样值分别传送到单片机13。

超声波雾化装置2通过继电器与单片机13连接，通过单片机13控制超声波雾化装置2的工作状态；能耗计12连接超声波雾化装置2，用于检测超声波雾化装置2的雾化能耗。超声波雾化装置2放置于储水箱1内。如图4所示，本实施例超声波雾化装置2包括两个浮子26以及置于浮子26的底板27上的加湿雾化头，其中本实施例中加湿雾化头的个数为六个，当然也可以选用其他个数，具体根据实际果蔬环境的范围大小等进行选择，当果蔬环境范围较大时，可以选择使用更多的加湿雾化头。工作时，超声波雾化装置2加湿雾化头28产生的超声波使水产生激烈而快速变化的高频振荡，剧烈的振动使水破碎成许多水雾消散入空气中。在本实施例中单片机13根据果蔬环境中温度传感器7信号与相对湿度传感器8传送的信号判断超声波雾化装置2是否需要开始加湿工作，并且计算出所需要加湿量，然后根据水温传感器9传送的信号与能耗计测量值计算超声波雾化装置2的加湿量，控制超声波雾化装置2加湿雾化装置的工作时间。将果蔬环境的相对湿度始终控制在合适的范围内。

如图3和4所示，本实施例水雾输送装置3包括安装在储水箱1风机安装口的水雾输送风机24以及水雾输送管17和水雾出口横管25。本实施例中，储水箱1风机安装口设置在储水箱1顶部，因此水雾输送风机24安装于储水箱1顶部。本实施例中水雾输送管17一端通过输送管水雾入口22与储水箱1连通，另一端与水雾出口横管25连接，水雾出口横管25沿横向方向均匀开有多个小孔。水雾输送装置3中水雾输送风机24的工作使得水雾输送风机24针对储水箱1进行加压，通过该水雾输送风机24的加压可以使储水箱1内超声波雾化装置2产生的水雾通过输送管水雾入口22并沿水雾输送管17到达水雾出口横管25上均匀布置的小孔，从而达到待加湿区域均匀加湿的目的。

本实施例的储水箱1连接有补水与排水装置4，通过补水与排水装置4对储水箱1进行补水和排水。其中补水与排水装置4包括水箱以及设置在水箱上的补水开关和排水开关，补水开关和排水开关分别通过继电器与单片机13连接。当闭合补水开关时，通过水箱对储水箱进行补水，当闭合排水开关时，储水箱1将水排放到水箱中。

如图2所示，本实施例加湿装置中还包括杀菌消毒装置2，杀菌消毒装置2包括臭氧发生器18，臭氧发生器18通过臭氧输送管19与储水箱1底部连通。臭氧发生器18产生的臭氧通过臭氧输送管19导入到储水箱1中。

本实施例中单片机13还连接有人机交互界面16，通过人机交互界面16设置储水箱1高低位限定值以及加湿目标值等。并且通过人机交互界面16显示信号采集模块所采集到的果蔬环境温度、相对湿度、储水箱中水的水温以及液位。

在本实施例中，单片机13、与单片机13连接的人机交互界面16、继电器和雾化装置检测仪12分别设置在配电盒11中。其中配电盒11置于储水箱1前面，方便操作人员操作。本实施例的储水箱1采用可拆式结构，储水箱1通过橡胶支座20支撑于地面上。

如图5所示，本实施例还提供了一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿方法，包括以下步骤：

S1、系统初始化：开启系统，根据果蔬类别通过控制模块设置加湿目标值W、储水箱1液位高位限定值H和液位低位限定值L；

S2、信号采集模块通过环境温度传感器7和相对湿度传感器8对果蔬环境温度以及相对湿度进行采集，通过水温传感器9对储水箱1中的水温进行采集，通过液位传感器10对储水箱1内的液位高度进行采集，并将其采集到的环境温度采样值、相对湿度采样值Wo、储水箱的水温采样值以及储水箱的液位高度采样值传送到单片机13；

S3、单片机13判断其接收到的相对湿度采样值Wo是否低于加湿目标值W且低于加湿目标值W的部分是否超过5％RH，即W-Wo≥5％RH是否成立；

若否，则无需进行加湿，回到步骤S2；

若是，则进入步骤S4；

本步骤中单片机13还判断储水箱1中的液位高度是否高于液位高位限定值H或低于液位低位限定值L；

若储水箱1的液位高于高位限定值，则单片机13控制排水开关闭合，断开补水开关，对储水箱1进行排水，直至储水箱1的液位低于高位限定值时断开排水开关；

若储水箱1的液位低于低位限定值，则单片机13控制补水开关闭合，断开排水开关，对储水箱1进行补水，直至储水箱1的液位高于高位限定值时关闭补水装置；

S4、单片机13根据环境温度采样值、相对湿度采样值Wo以及加湿目标值W计算当前所需加湿量Q1；

其中本实施例中加湿量Q1为：Q1＝(加湿目标值W-相对湿度采样值Wo)×当前环境温度下的饱和蒸汽压×厢体有效体积/(气体常数×当前环境温度采样值×100％)。

S5、单片机13通过继电器启动超声波雾化装置2工作，超声波雾化装置2中的加湿雾化头28产生的超声波使水产生激烈而快速变化的高频振荡，剧烈的振动使水破碎成许多水雾消散入空气中，水雾输送风机24的工作使得风机针对储水箱1进行加压，通过该水雾输送风机24的加压使储水箱1内超声波雾化装置产水的水雾通过输送管水雾入口22并沿水雾输送管17到达水雾出口横管25上均匀布置的小孔，通过水雾出口横管25的小孔喷散水雾；

S6、单片机13根据水温传感器采集的当前水温采样值和初始水温采样值的差值、能耗计12的测量值以及超声波雾化装置2的工作时间计算步骤S5中超声波雾化装置2的加湿量Q2；然后进入步骤S7；

其中本实施例中加湿量Q2为：Q2＝加湿雾化头数量×(能耗计读数变化-水质量×水比热容×水温变化-加湿雾化头内部电路功率×工作时间)/水的汽化潜热。

S7、单片机13判断步骤S6中计算的加湿量Q2是否低于步骤S4中的所需加湿量Q1；

若是，则返回步骤S6，单片机13控制超声波雾化装置2继续工作；

若否，则进入步骤S8；

S8、单片机13控制超声波雾化装置2停止工作，并且返回步骤S2。

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上述实施例的限制，例如水雾输送装置3的水雾输送风机24不装于储水箱1顶部，而是安装在储水箱1其它位置；控制模块不采用单片机而采用PLC；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)

1.一种基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，包括储水箱、设置在储水箱内部的超声波雾化装置以及水雾输送装置，所述水雾输送装置设置在储水箱上并且与储水箱连通，将超声波雾化装置产生的水雾输送到果蔬环境中，其特征在于，还包括控制模块以及分别与控制模块连接的信号采集模块和能耗计；

所述信号采集模块包括分别与控制模块连接的温度传感器、相对湿度传感器和水温传感器；其中温度传感器和相对湿度传感器设置在果蔬环境中，水温传感器设置在储水箱中；

所述超声波雾化装置与控制模块连接，通过控制模块控制超声波雾化装置的工作状态；所述能耗计连接超声波雾化装置，通过能耗计检测超声波雾化装置的雾化能耗。

2.根据权利要求1所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，其特征在于，所述信号采集模块还包括与控制模块连接并且设置在储水箱中的液位传感器；所述储水箱连接有补水与排水装置，通过补水与排水装置对储水箱进行补水和排水。

3.根据权利要求2所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，其特征在于，所述补水与排水装置包括水箱以及设置在水箱上的补水开关和排水开关，所述补水开关和排水开关分别通过继电器与控制模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，其特征在于，所述水雾输送装置包括安装在储水箱风机安装口的水雾输送风机以及水雾输送管和水雾出口横管，其中水雾输送管一端通过输送管水雾入口与储水箱连通，另一端与水雾出口横管连接，所述水雾出口横管沿横向方向均匀开有多个小孔。

5.根据权利要求1所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，其特征在于，还包括杀菌消毒装置，所述杀菌消毒装置包括臭氧发生器，所述臭氧发生器通过臭氧输送管与储水箱底部连通。

6.根据权利要求1所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，其特征在于，所述超声波雾化装置包括浮子以及置于浮子上的加湿雾化头，所述加湿雾化头为一个或多个。

7.根据权利要求1所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置，其特征在于，所述控制模块还连接有人机交互界面，所述控制模块为单片机或PLC。

8.一种基于权利要求1所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿装置的加湿方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、系统初始化：开启系统，根据果蔬类别通过控制模块设置加湿目标值W；

S2、信号采集模块通过环境温度传感器和相对湿度传感器对果蔬环境温度以及相对湿度进行采集，通过水温传感器对储水箱中的水温进行采集，并将其采集到的环境温度采样值、相对湿度采样值Wo以及储水箱的水温采样值传送到控制模块；

S3、控制模块判断其接收到的相对湿度采样值Wo是否低于加湿目标值W且低于加湿目标值W的部分是否超过x％RH；

若否，则无需进行加湿，回到步骤S2；

若是，则进入步骤S4；

S4、控制模块根据环境温度采样值、相对湿度采样值Wo以及加湿目标值W计算当前所需加湿量Q1；

S5、控制模块控制超声波雾化装置工作，通过超声波雾化装置将储水箱的水进行雾化，并且通过水雾输送装置将水雾输送到果蔬环境中；

S6、控制模块根据水温传感器采集的当前水温采样值和初始水温采样值的差值、能耗计检测的测量值以及超声波雾化装置的工作时间计算步骤S5中超声波雾化装置的加湿量Q2；然后进入步骤S7；

S7、控制模块判断步骤S6中计算的加湿量Q2是否低于步骤S4中的所需加湿量Q1；

若是，则返回步骤S6，控制模块控制超声波雾化装置继续工作；

若否，则进入步骤S8；

S8、控制模块控制超声波雾化装置停止工作，并且返回步骤S2。

9.根据权利要求8所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿方法，其特征在于，所述步骤S1中控制模块设置储水箱液位高位限定值H和液位低位限定值L；

所述步骤S3中，信号采集模块的液位传感器采集储水箱中的液位高度，并且由控制模块判断储水箱中的液位高度是否在液位高位限定值H或者低于液位低位限定值L之间：

若储水箱的液位高度高于高位限定值H，则控制模块控制排水开关闭合，断开补水开关，对储水箱进行排水，直至储水箱的液位高度低于高位限定值时断开排水开关；

若储水箱的液位高度低于低位限定值L，则控制模块控制补水开关闭合，断开排水开关，对储水箱进行补水，直至水箱的液位高度高于高位限定值时关闭补水装置。

10.根据权利要求8所述的基于雾化能耗和水温的果蔬加湿方法，其特征在于，所述x值为5。