CN109460096B

CN109460096B - 一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统及方法

Info

Publication number: CN109460096B
Application number: CN201811575138.9A
Authority: CN
Inventors: 李强荣; 韦汝煌; 王磊; 曾令军; 何佳洪
Original assignee: Suzhou Jingchuang Measurement & Control Technology Co ltd
Current assignee: SUZHOU JINGCHUANG MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN109460096A

Abstract

本发明提供一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统及方法，所述控制系统包括试验测试方法读取、大数据学习库、测试试验自动化控制模块、温度自动化控制模块、湿度自动化控制模块、冷机组群、电加热组、加湿器、报告自动出具模块、遥控控制、变频电源、被测样机、温湿度采集、数据采集模块、报告存储；所述控制方法包括如下步骤：S1、数据调试阶段；S2、温湿度调控阶段；S3、信息更新阶段；S4、样品试验阶段；S5、试验测试整理阶段。本发明专利采用机器学习与智能判定的方式进行自动控制环境恒温恒湿设备，使用该系统及方法可以达到无人控制的方式，节约了人力成本，智能化水平提高。本自动化控制系统及方法可确保温度偏差在0.2摄氏度以内。

Description

一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统及方法

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体涉及一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统及方法。

背景技术

实验室设备是高等学府或研究单位赖以完成教学任务和科研项目必不可少的工具。而实验室的温湿度控制是保证教学任务与科研项目顺利进行完成实验的基础条件。

在模拟环境实验室的监控项目中，不同模拟环境实验室对温湿度都有要求，大部分实验都是在明确的温湿度环境中展开。在医药、生化、仪器校准、农业、建筑与电器等领域中，模拟环境实验室环境条件直接影响着各种实验或检测的结果，每项实验的进行都需要精确可靠的监测仪器来提供准确的环境参数数据。

目前模拟环境实验室在行业内已逐渐普遍化，对于模拟环境实验室的操作需要非常专业的人才来进行，对于操作人员的培训和能够独立操作往往需要半年，所以针对这个情况，设计出一种自动化操作环境实验室的系统及方法，实现对本系统及温度和湿度的自动化控制，显得尤为重要。节约了人才培养成本，提高了模拟环境实验室的智能化，并且对模拟环境实验室中温度和湿度的控制更精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统及方法，提供了一套完整的自动化控制系统系统，并针对实现模拟环境实验室的温度及湿度提出了具体的自动化控制方法，解决了目前模拟环境实验室智能化水平低，温湿度控制不精确的问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统及方法，所述环境恒温恒湿设备自动化控制系统包括试验测试方法读取、大数据学习库、测试试验自动化控制模块、温度自动化控制模块、湿度自动化控制模块、冷机组群、电加热组、加湿器、报告自动出具模块、遥控控制、变频电源、被测样机、温湿度采集、数据采集模块、报告存储。

所述环境恒温恒湿设备自动化控制方法包括如下步骤：

S1、数据调试阶段；S2、温湿度调控阶段；S3、信息更新阶段；S4、样品试验阶段；S5、试验测试整理阶段。

优选的，所述试验测试方法读取包含温湿度设置、电压设置、遥控设置、测试方法步骤和结果判定信息。所述大数据学习库包含冷机组群的学习数据，具体地包含设定温度信息、对应冷机开启的冷机信息、水冷却的水温信息、被测样机的容量以及样机运行的模式这5类信息的数据库；所述温度自动化控制模块根据设定温湿度、大数据学习库和实际实验室温湿度数据这3个数据进行判定进而自动控制冷机组设备和电加热设备；所述湿度自动化控制模块根据温度控制模块的结果自动控制加湿器的蒸汽量；所述冷机组群为由多个制冷压缩机系统组成的制冷系统；所述电加热由PID通用调节器和电加热条组成；所述加湿器由PID通用调节器和加湿装置组成；所述报告自动出具模块作用模式为：测试软件根据测试方法得到测试数据并对所述测试数据依据判定方法判断是否合格，然后把测试数据和测试结果放入测试模版中；所述遥控控制由测试软件控制的遥控模拟器组成；所述变频电源由实验室本身的可控变频电源组成；所述被测样机为在实验室测试的样品；所述温湿度采集由采集实验室的真实温湿度数据的设备完成；所述数据采集模块由对被测样品进行检测的设备完成；所述报告存储使用测试软件自动生成存储报告的文件夹。

优选的，所述S1、数据调试阶段，首先大数据学习库中的基础数据由实验室在调试阶段的数据提供，在使用阶段由安装人员把样品安装在实验室后，根据测试标准勾选测试的试验，测试软件根据测试试验的环境设定温度进行排序，按照顺序进行自动化控制试验。

优选的，所述S2、温湿度调控阶段，通过试验方法读取把信息载入自动化控制模块中，先对环境实验室的温度进行自动化控制，根据试验设定的温度和实际反馈的真实数据进行比对；所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度高3摄氏度及以上，则电加热开启并进行PID控制，冷机组群开启最小系统；所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度低3摄氏度及以上，则冷机群组全部开启，电加热关闭；所述设定的温度比所述试剂反馈的真实温度差值在3摄氏度之内，则根据大数据学习库中的配置进行冷机组群、电加热的组合控制，共同协调控制温度趋于设定值，并在此时启动加湿器通过PID调节器控制湿度达到设定值。

优选的，所述S3、信息更新阶段，当S2步骤将所述温度差值调控在0.2摄氏度以内时，则把设定温度信息、对应冷机开启的冷机信息、水冷却的水温信息、被测样机的容量、样机运行的模式更新到大数据学习库中。

优选的，所述S4、样品试验阶段，设定所述变频电源配置启动电源给被测样品供电，所述遥控控制模块按照测试试验方法的步骤进行样品的运行模式控制，并控制样品按照测试方法运行，所述试验方法包括被测样品的电压控制和遥控控制，根据不同时段进行调整组合。

优选的，所述S5、试验测试整理阶段，当试验测试完成之后，测试软件根据国家标准GB/T 7725-2004中的描述自动生成报告，并对结论进行自动判定保存，结束试验之后，把样品遥控复位并断开变频电源，开始进入第二个试验，如此循环自动测试知道全部试验测试完毕。

进一步地，所述S3、数据调试阶段中，当大数据学习库的配置无法把温度差值控制在1摄氏度以内时，温度自动化控制模块启动智能修正，根据电加热的PID表输出百分比来重新控制冷机组群的输出，直到修正到温度差值在0.2摄氏度以内则把修正信息写入大数据学习库中。

本技术方案具有以下有益效果：

(1)与现有技术相比，本发明专利采用机器学习与智能判定的方式进行自动控制环境恒温恒湿设备，达到控制环境实验室测试试验的目的，使用该系统及方法无需操作人员进行操作，完全可以达到无人控制的方式，节约了人力成本，智能化水平提高。

(2)本自动化控制系统及方法可实现对温度及湿度精确控制，确保实际温度达到设定的温度或温度相差0.2摄氏度以内，确保环境实验室测试试验数据的准确和试验过程的管控。

附图说明

图1为本发明一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统的结构框图；

图中：1、试验测试方法读取，2、大数据学习库，3、测试试验自动化控制模块，4、温度自动化控制模块，5、湿度自动化控制模块，6、冷机组群，7、电加热组，8、加湿器，9、报告自动出具模块，10、遥控控制，11、变频电源，12、被测样品，13、温湿度采集，14、数据采集模块，15、报告存储。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，示出了一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统的结构框图，所述自动化控制系统包括试验测试方法读取1、大数据学习库2、测试试验自动化控制模块3、温度自动化控制模块4、湿度自动化控制模块5、冷机组群6、电加热组7、加湿器8、报告自动出具模块9、遥控控制10、变频电源11、被测样品12、温湿度采集13、数据采集模块14、报告存储15，其连接方式如图1所示，根据所述自动化控制系统还配备一种环境恒温恒湿设备自动化控制方法，所述自动化控制方法与所述自动化控制系统共同构成本发明的技术方案。

本发明一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统的结构说明：首先，所述被测样品12与温湿度采集13、数据采集模块14构成本发明自动化控制系统的测试参数采集组。所述试验测试方法读取1与所述测试试验自动化控制模块3相连，所述测试试验自动化控制模块3与所述遥控控制10及所述变频电源11相连，所述遥控控制10及所述变频电源11与所述被测样品12相连，构成一条支路。

第二条支路为主要控制系统线路，如下所述：所述试验测试方法读取1还与所述大数据学习库2、温度自动化控制模块4、湿度自动化控制模块5相连，所述大数据学习库与温度自动化控制模块4及湿度自动化控制模块5相连，所述温度自动化控制模块4分别与冷机组群6及电加热组7相连，用于控制所述自动化控制系统的温度，所述湿度自动化控制模块5与所述加湿器8相连，用于控制所述自动化控制系统的湿度，所述冷机组群6和所述电加热组7以及所述加湿器8全部连接于所述测试参数采集组，所述温湿度采集13还逆向与所述大数据学习库2、温度自动化控制模块4、湿度自动化控制模块5相连，起到反馈数据的作用。

作为第三条支路，是本发明的数据处理及报告出具的实例，所述试验测试方法读取1与所述报告自动出具模块9连接，所述温湿度采集13与所述报告自动出具模块9相连，所述数据采集模块14与所述报告自动出具模块9相连，所述报告自动出具模块9与所述报告存储15相连。

再进一步的说明：所述试验测试方法读取1包含温湿度设置、电压设置、遥控设置、测试方法步骤和结果判定信息。所述大数据学习库2包含冷机组群6的学习数据，具体地包含设定温度信息、对应冷机开启的冷机信息、水冷却的水温信息、被测样品12的容量以及样机运行的模式这5类信息的数据库；所述温度自动化控制模块4根据设定温湿度、大数据学习库2和实际实验室温湿度数据这3个数据进行判定进而自动控制冷机组群6设备和电加热组7设备；所述湿度自动化控制模块5根据温度控制模块的结果自动控制加湿器8的蒸汽量；所述冷机组群6为由多个制冷压缩机系统组成的制冷系统；所述电加热组7由PID通用调节器和电加热条组成；所述加湿器8由PID通用调节器和加湿装置组成；所述报告自动出具模块9作用模式为：测试软件根据测试方法得到测试数据并对所述测试数据依据判定方法判断是否合格，然后把测试数据和测试结果放入测试模版中；所述遥控控制10由测试软件控制的遥控模拟器组成；所述变频电源11由实验室本身的可控变频电源组成；所述被测样品12为在实验室测试的样品；所述温湿度采集13由采集实验室的真实温湿度数据的设备完成；所述数据采集模块14由对被测样品12进行检测的设备完成；所述报告存储15使用测试软件自动生成存储报告的文件夹。

根据本发明自动化控制系统配备的一种环境恒温恒湿设备自动化控制方法，包括如下步骤：S1、数据调试阶段；S2、温湿度调控阶段；S3、信息更新阶段；S4、样品试验阶段；S5、试验测试整理阶段。

再进一步的说明：所述S1、数据调试阶段，首先大数据学习库2中的基础数据由实验室在调试阶段的数据提供，在使用阶段由安装人员把样品安装在实验室后，根据测试标准勾选测试的试验，测试软件根据测试试验的环境设定温度进行排序，按照顺序进行自动化控制试验。

依据上一步骤，所述S2、温湿度调控阶段，通过试验方法读取把信息载入测试试验自动化控制模块3中，先对环境实验室的温度进行自动化控制，根据试验设定的温度和实际反馈的真实数据进行比对；所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度高3摄氏度及以上，则电加热组7开启并进行PID控制，冷机组群6开启最小系统；所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度低3摄氏度及以上，则冷机群组6全部开启，电加热组7关闭；所述设定的温度比所述试剂反馈的真实温度差值在3摄氏度之内，则根据大数据学习库2中的配置进行冷机组群6、电加热组7的组合控制，共同协调控制温度趋于设定值，并在此时启动加湿器8通过PID调节器控制湿度达到设定值。

依据上一步骤，所述S3、信息更新阶段，当S2步骤将所述温度差值调控在0.2摄氏度以内时，则把设定温度信息、对应冷机开启的冷机信息、水冷却的水温信息、被测样机的容量、样机运行的模式更新到大数据学习库2中。

更具体的，所述S3、数据调试阶段中，当大数据学习库2的配置无法把温度差值控制在1摄氏度以内时，温度自动化控制模块4启动智能修正，根据电加热组7的PID表输出百分比来重新控制冷机组群6的输出，直到修正到温度差值在0.2摄氏度以内则把修正信息写入大数据学习库2中。

依据上一步骤，所述S4、样品试验阶段，设定所述变频电源11配置启动电源给被测样品12供电，所述遥控控制10模块按照测试试验方法的步骤进行样品的运行模式控制，并控制样品按照测试方法运行，所述试验方法包括被测样品12的电压控制和遥控控制，根据不同时段进行调整组合。

依据上一步骤，所述S5、试验测试整理阶段，当试验测试完成之后，测试软件根据国家标准GB/T 7725-2004中的描述自动生成报告，并对结论进行自动判定保存，结束试验之后，把样品遥控复位并断开变频电源11，开始进入第二个试验，如此循环自动测试知道全部试验测试完毕。

当然，上述实施例仅仅是本发明优选的实施方式，实际应用时，本发明还有更多的改变，例如：本发明环境恒温恒湿设备自动化控制系统中作用装置中冷机组群6、电加热组7、加湿器8、温湿度采集13装置等，均可根据不同的使用环境选择不同种类(或数量)的装置，诸如此类的显而易见的等效变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述环境恒温恒湿设备自动化控制系统包括试验测试方法读取、大数据学习库、测试试验自动化控制模块、温度自动化控制模块、湿度自动化控制模块、冷机组群、电加热组、加湿器、报告自动出具模块、遥控控制、变频电源、被测样机、温湿度采集、数据采集模块、报告存储；

所述试验测试方法读取包含温湿度设置、电压设置、遥控设置、测试方法步骤和结果判定信息；

所述大数据学习库包含冷机组群的学习数据，具体地包含设定温度信息、对应冷机开启的冷机信息、水冷却的水温信息、被测样机的容量以及样机运行的模式这5类信息的数据库；

所述温度自动化控制模块根据设定温湿度、大数据学习库和实际实验室温湿度数据这3个数据进行判定进而自动控制冷机组群和电加热组；

所述湿度自动化控制模块根据温度控制模块的结果自动控制加湿器的蒸汽量；

所述冷机组群为由多个制冷压缩机系统组成的制冷系统；

所述电加热组由PID调节器和电加热条组成；

所述加湿器由PID调节器和加湿装置组成；

所述报告自动出具模块作用模式为：测试软件根据测试方法得到测试数据并对所述测试数据依据判定方法判断是否合格，然后把测试数据和测试结果放入测试模版中；

所述遥控控制由测试软件控制的遥控模拟器组成；

所述变频电源由实验室本身的可控变频电源组成；

所述被测样机为在实验室测试的样品；

所述温湿度采集由采集实验室的真实温湿度数据的设备完成；

所述数据采集模块由对被测样品进行检测的设备完成；

所述报告存储使用测试软件自动生成存储报告的文件夹；

所述环境恒温恒湿设备自动化控制系统的控制方法包括如下步骤：

S1、数据调试阶段；

S2、温湿度调控阶段；

S3、信息更新阶段；

S4、样品试验阶段；

S5、试验测试整理阶段。

2.根据权利要求1所述的环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述S1、数据调试阶段，首先大数据学习库中的基础数据由实验室在调试阶段的数据提供，在使用阶段由安装人员把样品安装在实验室后，根据测试标准勾选测试的试验，测试软件根据测试试验的环境设定温度进行排序，按照顺序进行自动化控制试验。

3.根据权利要求1所述的环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述S2、温湿度调控阶段，通过试验方法读取把信息载入自动化控制模块中，先对环境实验室的温度进行自动化控制，根据试验设定的温度和实际反馈的真实数据进行比对；

所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度高3摄氏度及以上，则电加热组开启并进行PID控制，冷机组群开启最小系统；

所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度低3摄氏度及以上，则冷机组群全部开启，电加热组关闭；

所述设定的温度比所述实际反馈的真实温度差值在3摄氏度之内，则根据大数据学习库中的配置进行冷机组群、电加热组的组合控制，共同协调控制温度趋于设定值，并在此时启动加湿器通过PID调节器控制湿度达到设定值。

4.根据权利要求3所述的环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述S3、信息更新阶段，当S2步骤将温度差值调控在0.2摄氏度以内时，则把设定温度信息、对应冷机开启的冷机信息、水冷却的水温信息、被测样机的容量、样机运行的模式更新到大数据学习库中。

5.根据权利要求1所述的环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述S4、样品试验阶段，设定所述变频电源配置启动电源给被测样品供电，所述遥控控制模块按照测试试验方法的步骤进行样品的运行模式控制，并控制样品按照测试方法运行，所述试验方法包括被测样品的电压控制和遥控控制，根据不同时段进行调整组合。

6.根据权利要求1所述的环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述S5、试验测试整理阶段，当试验测试完成之后，测试软件根据国家标准GB/T 7725-2004中的描述自动生成报告，并对结论进行自动判定保存，结束试验之后，把样品遥控复位并断开变频电源，开始进入第二个试验，如此循环自动测试知道全部试验测试完毕。

7.根据权利要求4所述的环境恒温恒湿设备自动化控制系统，其特征在于，所述S3、信息更新阶段中，当大数据学习库的配置无法把温度差值控制在1摄氏度以内时，温度自动化控制模块启动智能修正，根据电加热组的PID表输出百分比来重新控制冷机组群的输出，直到修正到温度差值在0.2摄氏度以内则把修正信息写入大数据学习库中。