CN108444203A - 一种冷库温度同步监控系统及调节方法 - Google Patents

一种冷库温度同步监控系统及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷库温度同步监控系统及调节方法；系统包括中央控制器、制冷机组阵列、呈立体式在冷库内表面与外表面对称分布的温度传感器阵列、呈立体式分布在冷库内表面的冷气风管阵列和流量调节开关阵列；冷气风管的冷风口均匀的、与温度传感器交叉间隔分布在冷库内侧；温度传感器与冷风口及流量调节开关可模块化定制；各制冷机组、温度传感器、流量调节开关均与中央控制器独立连接；流量调节开关在中央控制器控制下调整冷风口开度；本系统及方法消除了冷库不同位置间的外部环境温差及温差变化对冷库内部温度均衡及波动的影响，对冷库内外热量交换进行补偿，在最低能耗下实现了冷库内部温度跟随环境温度的自调节，维持冷库内温度稳定。

Description

一种冷库温度同步监控系统及调节方法
技术领域
本发明属于冷库温度调节技术领域，更具体地，涉及一种冷库温度同步监控系统及调节方法。
背景技术
随着冷链物流技术的飞速发展，对冷库系统以及冷库制冷技术的发展也提出了新的技术需求，对于适用于铁路冷链物流的大型户外冷库而言，由于其体量大，随着太阳运行位置变化，冷库处于阳面与阴面不同位置的外部环境温度不同，必然引起不同位置处冷库内部与外部热交换量的不同，进而导致库内温度的不均衡。
现有冷库制冷系统譬如中国专利CN201610653527所公开的一种大中型冷库专用制冷系统，通过过载过热保护器对气体压缩系统进行实时保护，有效的保护气体压缩系统驱动机械及负载，延长气体压缩系统使用寿命的同时便于控制气体压缩系统内的温度，便于对气体压缩系统内的整体构成配件进行维护；但该技术重点关注的是制冷系统本身部件。
现有技术譬如中国专利CN201510578408所公开的空调及空调出风量控制方法，根据环境温度和目标温度的差距来调节空调出风口的开度，利用出风口开度的变化调节出风量达到调节空调的制冷/制热效果。然后该技术无法照搬到冷库系统来实现对库内温度的均衡调节，并进一步的实现冷库内部温度跟随外部环境温度的自调节。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种冷库温度同步监控系统及调节方法，其目的在于消除冷库不同位置之间的外部环境温差以及温差变化对冷库内部温度均衡及波动的影响，对冷库内外热量交换进行补偿，在最低能耗下实现冷库内部温度跟随外部环境温度的自调节，维持冷库内温度稳定。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种冷库温度同步监控系统，包括温度传感器阵列、中央控制器、制冷机组阵列、冷气风管阵列，以及与冷气风管阵列对应的流量调节开关阵列；
其中，温度传感器阵列在冷库内表面与外表面对称分布，冷气风管阵列在冷库内表面分布，且冷气风管阵列各冷气风管的冷风口与温度传感器阵列各温度传感器在冷库内侧均匀的、交叉间隔分布，形成温度传感器阵列、冷气风管阵列在冷库保温面的立体式布局，便于对冷库内部空间温度的网格化监控和调节；
温度传感器阵列中的各温度传感器与中央控制器独立连接；流量调节开关阵列中的各流量调节开关与中央控制器独立连接；制冷机组阵列中的各制冷机组与中央控制器独立连接；
各温度传感器、制冷机组、冷风口以及流量调节开关之间具有映射关系；中央控制器用于根据温度传感器所反馈的温度以及所述映射关系控制与温度传感器对应的流量调节开关动作以对冷风口的开度进行调节，和/或控制与温度传感器对应的制冷机组动作以对送风温度进行调节，实现对冷库内相应位置的精准温度调控。
优选的，上述的冷库温度同步监控系统，每个流量调节开关、温度传感器、冷气风管的冷风口以及制冷机组均具有固定ID号；
中央控制器内预存有温度传感器ID、制冷机组ID、冷气风管的冷风口ID以及流量调节开关ID之间的映射关系；通过将温度传感器、制冷机组、冷气风管的冷风口以及流量调节开关的ID号依据温度传感器所处的位置进行关联形成映射关系。
优选的，上述的冷库温度同步监控系统，冷库内的温度传感器、冷风口与流量调节开关采用模块化组件；一个模块化组件包括一个温度传感器与多个冷风口、多个流量调节开关；该模块化组件具有风管接口以及用于连接中央控制器的电路接口。
优选的，上述的冷库温度同步监控系统，上述包括库内温度传感器与冷风口及流量调节开关的模块化部件上，冷风口及流量调节开关的数量、管径可调；冷风口、流量调节开关的布局可调。
优选的，上述的冷库温度同步监控系统，位于冷库外的温度传感器与冷库保温板采用模块化组件。
按照本发明的另一方面，基于上述冷库温度同步监控系统，提供了一种冷库温度调节方法，具体包括如下步骤：
(1)通过温度传感器阵列采集冷库内、外温度检测值；
(2)通过中央控制器对同一位置的库内、外温度数据进行比对，判断该位置处的热量传递变化值是否超过设定的限值；若否，则进入步骤(1)；若是，则进入步骤(3)；
(3)判断冷库某一位置处的热量传递方向为库外向库内方向，还是库内向库外方向；若为库外向库内方向，则进入步骤(4)；若为库内向库外方向，则根据映射关系确定该位置处对应的制冷机组并控制其停机；
(4)判断该位置处的热量传递量是否变大，若是，则通过中央控制器根据映射关系确定此位置关联的制冷机组并控制其动作降低温度，直至热量传递稳定；若否，则进入步骤(5)；
(5)判断该位置处的热量传递量是否变小，若是，则通过中央控制器根据映射关系确定此位置关联的制冷机组并控制其动作升高温度，直至热量传递稳定。
优选地，上述冷库温度调节方法，其步骤(4)中，若热量传递量变大，还通过控制与该位置关联的冷风口流量调节开关动作使冷风口开度增大，增大送入该位置对应库内空间的冷风量，直至热量传递稳定。
优选地，上述冷库温度调节方法，其步骤(5)中，若热量传递量变小，还通过与该位置关联的冷风口流量调节开关动作使冷风口开度减小，减少送入该位置对应库内空间的冷风量，直至热量传递稳定。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明提供的冷库温度同步监控系统及调节方法，温度传感器阵列在冷库内、外立体分布覆盖冷库六面，实现冷库温度监测的全覆盖，对温度波动区域定位更加准确；
(2)本发明提供的冷库温度同步监控系统，通过其温度传感器阵列与冷气风管阵列的冷风口的立体式点、线、面布局，在冷库内部构成虚拟网格；对冷库所有位置的内、外温度进行同步的、网格化的监测，根据监测值判断冷库保温面不同位置处的热量传递状态，依据热量传递状态根据温度传感器、制冷机组、冷气风管的冷风口以及流量调节开关之间的映射关系来对阵列式分布的冷风口送风量及温度进行精准调节，这种网格化的靶向调节，消除了温度过调节导致的库内温度波动，并降低了反复调温导致的温度调节耗能；
(3)本发明提供的冷库温度同步监控系统及调节方法，采用阵列式立体分布的温度传感器来监测冷库外部不同位置处温度及内部对应位置处的温度；根据监测值确定热量传递量方向及变化趋势，据此来调整对应的制冷机组以及冷风管出风量实现冷气输送调节来维持冷库温度稳定，减小因不同位置处的冷库内、外热交换不同而引起的冷库库内不同位置之间的温差，使得冷库内部温度均衡，消除同一冷库不同位置外部环境温差以及温度变化对冷库内部温度的影响，并可自适应的跟随外部环境温度的变化调节制冷机组开关以及制冷功率，实现了库内温度自动均衡。
附图说明
图1是冷库温度同步监控系统的系统架构框图；
图2是冷库温度同步监控系统的温度传感器及风口设置示意图；
图3是冷库温度同步监控系统的温度传感器及风口单面设置示意图；
图4是冷库温度同步监控系统的温度监控流程图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-库外温度传感器、2-库内温度传感器、3-冷风口、4-冷库保温面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的一种冷库温度同步监控系统的一个实施例，包括呈立体式在冷库内表面与外表面对称分布的温度传感器阵列、中央控制器、制冷机组阵列、冷气风管阵列，以及与冷气风管阵列对应的流量调节开关阵列。
参照图1是冷库内外立体分布式温度同步监控系统框图；温度传感器阵列中的各温度传感器均与中央控制器连接；流量调节开关阵列中的各流量调节开关单独与中央控制器连接；制冷机组阵列中的各制冷机组的控制器均与中央控制器连接；每个冷风口流量调节开关、温度传感器、冷气风管的冷风口以及制冷机组均具有固定ID号。
设于冷库内的温度传感器、冷风口与流量调节开关可采用模块化组件；一个模块化组件包括一个温度传感器与多个冷风口、多个流量调节开关；该模块化组件具有风管接口以及用于连接中央控制器的电路接口；而且，该定制化的模块化部件上，冷风口及流量调节开关的数量、管径可调；冷风口、流量调节开关的布局通过滑道及定位阀配合等方式可调。同样的，位于冷库外的温度传感器与冷库保温板也采用模块化组件；上述这些模块化组件均可以在工厂内加工定制，运输到冷库现场进行安装以及连网；可降低冷库现场安装难度，，降低对现场安装工人的要求，极大提高冷库建造效率以及温度传感器、冷风口、流量调节开关的布局准确度。
实施例中所采用的温度传感器规格相同，独立安装，互不连接或干扰；所有制冷机组规格相同，独立安装在冷库外，互不连接或干扰。冷气风管从制冷机组引出，设于冷库保温面内侧，冷气风管的冷风口均匀的、与温度传感器交叉间隔分布在冷库内侧的六个保温面上。中央控制器内预存有温度传感器、制冷机组、冷气风管的冷风口以及流量调节开关之间的映射关系；通过将温度传感器、制冷机组、冷气风管的冷风口以及流量调节开关的ID号依据温度传感器所处的位置进行关联形成的独立映射关系。
参照图2，是实施例中的温度传感器阵列及冷风口阵列布局的示意图；参照图3是冷库内侧立体分布式温度传感器及风口单面布置示意图；温度传感器对称设置在冷库内、外对应的位置，涉及冷库六个保温面，构成温度传感器阵列覆盖整个冷库表面。冷气风管设置在冷库保温面内侧，冷气风管的冷风口与设置于冷库内表面的温度传感器间隔布局，涉及冷库六个面，构成冷气风管阵列。流量调节开关在中央控制器控制下动作以调整冷风口的开度，实现冷风流量的自动调节。
参照图4是采用实施例提供的上述冷库温度同步监控系统实现冷库温度调节的方法的流程示意图，具体包括如下步骤：
(1)通过温度传感器阵列持续采集冷库内、外温度检测值；
(2)中央控制器根据预存的映射关系将采集到的温度检测值进行分组，将位于冷库内、外对称位置处的温度数据划分到第一数组内；
(3)对同一位置的冷库内、外温度数据进行比对，判断该位置处的热量传递变化值是否超过设定的限值；若否，则进入步骤(1)；若是，则进入步骤(4)；
(4)判断冷库某一位置处的热量传递方向为库外向库内方向，还是库内向库外方向，若为库外向库内方向，则进入步骤(5)；若为库内向库外方向，则根据映射关系确定该位置处对应的制冷机组并控制其停机；
(5)判断该位置处的热量传递量是否变大；若是，则通过中央控制器根据映射关系确定此位置关联的制冷机组并控制其动作降低温度；并控制此位置关联的冷风口流量调节开关动作使冷风口开度增大，增大送入该位置对应库内空间的冷风量，直至热量传递稳定；若否，则进入步骤(6)；
(6)判断该位置处的热量传递量是否变小，若是，则通过中央控制器根据映射关系确定此位置关联的制冷机组并控制其动作升高温度；并控制此位置关联的冷风口流量调节开关动作使冷风口开度减小，减少送入该位置对应库内空间的冷风量，直至热量传递稳定。
实施例提供的冷库温度同步监控系统，温度传感器阵列在冷库内、外立体分布覆盖冷库六面，实现冷库温度监测的全覆盖，温度波动区域定位更加准确；对冷库所有位置的内外温度进行同步监测，根据监测值判断冷库保温面不同位置处的热量传递状态，为冷库内温度调节提供准确的位置及温度依据，更好调节冷库内温度，实现库内温度稳定；根据冷库保温面不同位置的热量传递量及方向的不同，根据温度传感器、制冷机组、冷气风管的冷风口以及流量调节开关之间的映射关系来对阵列式分布的冷风口送风量及温度进行精准调节以合理配置冷气，降低了温度调节耗能，实现更好的节能效果。
设置于户外环境下的大型冷库，随着太阳运行位置变化，冷库处于阳面与阴面不同位置的外部环境温度不同，必然引起不同位置处冷库内部与外部热交换量的不同；本发明提供的系统及方法，采用阵列式温度传感器来监测冷库外部不同位置处温度值及内部对应位置处的温度；根据监测值确定热量传递量方向及变化趋势，据此来调整对应的制冷机组以及冷风管出风量实现冷气输送调节来维持冷库温度稳定，减小因热交换而引起的冷库库内不同位置之间的温差，使得冷库内部温度均衡，消除同一冷库不同位置外部环境温差以及温度变化对冷库内部温度的影响；达到更好的根据外部环境的温度调节制冷机组开关以及制冷功率，达到节能的效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷库温度同步监控系统，其特征在于，包括温度传感器阵列、中央控制器、制冷机组阵列、冷气风管阵列，以及与冷气风管阵列对应的流量调节开关阵列；
所述温度传感器阵列在冷库内表面与外表面对称分布，冷气风管阵列在冷库内表面分布，且冷气风管阵列各冷气风管的冷风口与温度传感器阵列各温度传感器在冷库内侧均匀的、交叉间隔分布，形成温度传感器阵列、冷气风管阵列在冷库保温面的立体式布局，便于对冷库内部空间温度的网格化监控和调节；
所述温度传感器阵列中的各温度传感器与中央控制器独立连接；流量调节开关阵列中的各流量调节开关与中央控制器独立连接；制冷机组阵列中的各制冷机组与中央控制器独立连接；
各温度传感器、制冷机组、冷风口以及流量调节开关之间具有映射关系；中央控制器用于根据温度传感器所反馈的温度以及所述映射关系控制与温度传感器对应的流量调节开关动作以对冷风口的开度进行调节，和/或控制与温度传感器对应的制冷机组动作以对送风温度进行调节，实现对冷库内相应位置的精准温度调控。
2.如权利要求1所述的冷库温度同步监控系统，其特征在于每个流量调节开关、温度传感器、冷气风管的冷风口以及制冷机组均具有ID号；
所述中央控制器内预存有温度传感器ID、制冷机组ID、冷气风管的冷风口ID以及流量调节开关ID之间依据温度传感器所处的位置进行关联形成的唯一映射关系。
3.如权利要求1或2所述的冷库温度同步监控系统，其特征在于，冷库内的温度传感器、冷风口与流量调节开关采用模块化组件；一个模块化组件包括一个温度传感器与多个冷风口、多个流量调节开关；所述模块化组件具有风管接口以及用于连接中央控制器的电路接口。
4.如权利要求3所述的冷库温度同步监控系统，其特征在于，模块化组件的冷风口及流量调节开关的数量、管径可调；冷风口、流量调节开关的布局可调。
5.如权利要求1或2所述的冷库温度同步监控系统，其特征在于，位于冷库外的温度传感器与冷库保温板采用模块化组件。
6.一种基于权利要求1～5任一项所述的冷库温度同步监控系统的冷库温度调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过温度传感器阵列采集冷库内、外温度检测值；
(2)通过中央控制器对同一位置的库内、外温度数据进行比对，判断该位置处的热量传递变化值是否超过设定的限值；若否，则进入步骤(1)；若是，则进入步骤(3)；
(3)判断冷库某一位置处的热量传递方向为库外向库内方向，还是库内向库外方向；若为库外向库内方向，则进入步骤(4)；若为库内向库外方向，则根据映射关系确定该位置处对应的制冷机组并控制其停机；
(4)判断该位置处的热量传递量是否变大，若是，则通过中央控制器根据映射关系确定此位置关联的制冷机组并控制其动作降低温度，直至热量传递稳定；若否，则进入步骤(5)；
(5)判断该位置处的热量传递量是否变小，若是，则通过中央控制器根据映射关系确定此位置关联的制冷机组并控制其动作升高温度，直至热量传递稳定。
7.如权利要求6所述的冷库温度调节方法，其特征在于，所述步骤(4)中，若热量传递量变大，还通过控制与该位置关联的冷风口流量调节开关动作使冷风口开度增大，增大送入该位置对应库内空间的冷风量，直至热量传递稳定。
8.如权利要求6或7所述的冷库温度调节方法，其特征在于，所述步骤(5)中，若热量传递量变小，还通过与该位置关联的冷风口流量调节开关动作使冷风口开度减小，减少送入该位置对应库内空间的冷风量，直至热量传递稳定。
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