CN112197472A - 一种自动温控双冷源保温箱及其温控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动温控双冷源保温箱，其包括：箱体和箱盖，所述箱体和箱盖的外面具有保温板，其特征在于：所述箱体具有一个分隔板将箱体内部分为冷却室和设备室；所述设备室内设有一套制冷设备，所述冷却室内设有蓄冷部件，所述蓄冷部件和制冷设备协同向冷却室提供冷能；所述蓄冷部件包括设在所述冷却室内底部的底部蓄冷板和四周的蓄冷板以及设在所述箱盖的内部顶面设有顶部蓄冷板；一控制装置设在箱体上，用于检测温度、控制制冷设备进行制冷，使冷却室内的温度控制在2‑8℃之间。本发明能够有效解决现有的保温箱在2‑8℃范围内保持时间短，且温度场内温度不均衡的问题；本发明能够使保温箱的温度长时间保持在2‑8℃之间，且温度均衡。

Description

一种自动温控双冷源保温箱及其温控方法

技术领域

本发明涉及一种自动温控双冷源保温箱，属于医药冷链运输技术领域。

背景技术

生物医药的储存和运输是关系到我国人民生命安全的行业，随着预防接种 普及力度的增加，疫苗的需求量不断上升。疫苗在储存和运送过程中，需要维 持适宜的环境温度，保证药品不失去药效。冷藏药品要保障药品的质量，则必 须储存在温度较低的环境下，疫苗类储存温度要求更为精准，严格规定为2℃ 到8℃。而且冷藏药品在物流的所有环节包括运输、储存、装卸以及末端配送 过程中必须全程冷链，保证冷藏药品始终处于良好的状态。

目前市场上的保温箱运输大多使用相变蓄冷板加装在箱体内的单一方式， 这种方式在蓄冷板冷源短时释放完成后无法保障箱内温度达标。现有的采用冷 藏车做运输工具，冷藏车一般采用压缩机制冷，然而对于冷藏车无法到达的地 区或者离开了冷藏车后的保冷和运输仍需要保温箱进行储藏，同时，冷藏车当 压缩机断电或停机故障时容易造成的温度超标事故。特别是我国幅员辽阔、地 形复杂，气候温差变化大，特别在冬季北方温度最低为-10℃至-30℃，而南方 的温度却高达10℃多，地区温差在20℃到30℃之间，另外，在长距离使用保 温箱运输时，由于箱外极端冷热温差变化大的影响，因此，仅靠蓄冷板或单一压缩机制冷方式不能很好适应大跨度温差的变化，不具备疫苗安全运输的适应 功能。

201911285682.4号发明专利申请公开了一种疫苗运输装置，包括保温箱， 所述保温箱的顶部安装有保温盖，所述保温箱的正面安装有反光贴，所述保温 箱的侧面安装有第一把手，所述保温箱的侧面安装有保温箱，所述保温箱的内 壁底面连接有第一减震弹簧，所述第一减震弹簧的顶部连接有冷却箱。保温箱 内壁底面安装有制冷压缩机，通过连接管与水箱的连接可以使冷却液通过连接 管进入到水箱中，通过压力泵的工作可以使水箱内部的水通过抽水管进入到无 负压罐中从而从无负压罐进入到水管进水口出，通过水管安装在冷却箱的表 面，从而使水管对冷却箱进行了冷却。其存在以下缺点：由于，该疫苗运输装 置的制冷压缩机和水管是设在冷却箱和保温箱之间，特别是水管(即蒸发管) 是绕在冷却箱外设置，因此，空间占用较大，使得整个输送装置，体积大，而 且由于水管(蒸发管)设在冷却箱外表面，在急速制冷时，如果冷却箱采用导 热好的材料，会使得冷却箱体的温度骤降，导致箱体内部的温度过低；如果冷 却箱采用导热差的材料，会使得箱体内很难降温至所需温度，同时由于冷却箱 和保温箱之间的间隔使得其冷却效果不理想，同时不能很好实现自动控温。

现有的保温箱在实际运输操作时，保温箱温度的监测方法是使用一个温度 传感器探头布置在保温箱中心部位，这样只能提供保温箱中心部位一个监测点 的数据。这种监测方法只是得到了保温箱中心点的温度，并没有检测保温箱周 边和箱体上下部的温度，所以误差较大，不够精确。另外从保温箱内部温度的 分布来看是一个“非稳定状态温度场”，显然，单靠蓄冷方式的保温箱内部仅 设置一个监测点是不能保障箱内温度均衡的，更不能保障疫苗更加严格的质量 标准和活性要求。

疫苗在运输过程中最受关注的难点是如何保持疫苗在保温箱中的活性，即 需要长时间精确保持为2℃到8℃温度才能保证疫苗的活性，而国际标准规定 保温箱在验证报告中设置五个测点温度均应保持在2-8度范围。

在生物药品冷链行业使用保温箱运输操作中，单靠蓄冷一种方式在保温箱 内部很难实现五点温度均衡控制目标，现场实际作业中温度差异较大，一般平 均在2-3℃之间。也就是说保温箱内部温度场处于非稳定状态，因蓄冷板在保 温箱内部沿着周边布置的原因，致使保温箱中心点的温度均高于周边温度，导 致中心点的温度与周边点的温度差异大于3℃以上。201911285682.4号疫苗运 输装置，并未采用压缩机主动调控制冷，并未在保温箱内部的温度自动控制系 统设置五个监测点，也并未考虑保温箱内部温度场均衡问题。因此，如何精准 的监测控制疫苗运输保温箱内部的“非稳定状态温度场”，如何随时调节和控制两种冷源的效能优化，使得保温箱内部双冷源效果能够达到最佳状态，是本 专利的主要目的之一。

因此，一种结构合理的能够自动温控的双冷源的保温箱成为本领技术人员 追求的目标。

发明内容

本发明的首要目的是解决现有的用于运输疫苗的保温箱存在体积大，冷却 水管设在冷却箱体之外，冷却效果不好的问题。

本发明的另一目的是解决现有的用于运输疫苗的保温箱自动控温效果不 好，无法使温度在长途、长时间运输过程保证温度在2-8℃的问题；同时，本 发明的另一目的是解决保温箱内部温度不均衡问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动温控双冷源保温箱， 其包括：箱体和箱盖，所述箱体和箱盖的外面具有保温板，其特征在于：所述 箱体具有一个分隔板将箱体内部分为用于放置疫苗或药品的冷却室和用于设 置设备的设备室；所述设备室内设有一套制冷设备，所述冷却室内设有蓄冷部 件，所述蓄冷部件和制冷设备协同向冷却室提供冷能；所述蓄冷部件包括设在 所述冷却室内底部的底部蓄冷板和四周的蓄冷板以及设在所述箱盖的内部顶 面设有顶部蓄冷板；一控制装置设在箱体上，用于检测温度、控制制冷设备进 行制冷，使冷却室内的温度控制在2-8℃之间。

本发明所述的自动温控双冷源保温箱，所述制冷设备包括：压缩机、与压 缩机连接的冷凝器、与所述冷凝器连接的蒸发器，所述蒸发器嵌入设在所述蓄 冷板内；在所述冷凝器的外侧设有用于冷却的风扇；用于为压缩机提供能源的 电源设在所述设备室内。

本发明所述的自动温控双冷源保温箱，所述控制装置包括：

检测单元，用于冷却室内部以及蓄冷板的温度检测；

温控单元：用于接收检测单元的温度信息，并与温度阈值进行比较，发出 控制制冷设备的命令；

所述检测单元包括设在蓄冷板内的蒸发器附近的温度传感器一、二、设在 顶部蓄冷板和底部蓄冷板上的温度传感器三、四，设在冷却室中央位置的温度 传感器五；

信息存储单元，用于接收检测单元和控制单元的信息并存储；

打印接口，用于连接打印设备，打印信息存储单元存储的温度信息。

本发明所述的自动温控双冷源保温箱，其特征在于，所述顶部蓄冷板和底 部蓄冷板的外表面设有一层微胶囊相变蓄冷材料。

本发明还提供一种自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，其包 括：首先，将箱体内的蓄冷板的温度设定在H℃时，启动工作；采集蒸发器两 处的温度X1、X2，采集顶部蓄冷板和底部蓄冷板的温度X3、X4，采集冷却室 中心温度X5；通过如下公式计算激活函数：

Y＝f(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5-H1) (1)

其中：y是输出，

Wi是连接权重，

Xi是检测温度数据，

H1_阈值为压缩机弱启动的阈值；

当激活函数net≥0时，y输出值1，启动弱制冷；当激活函数net＜0 时，y输出值为0,net＝ΣWiXi-H1_阈值，其中H1_阈值＞H。

本发明所述的自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，

根据检测的X1、X2、X3、X4、X5计算冷却室的温度差值ΔX_实际，温度差 ΔX_实际采用下面的公式(2)或者公式(3)计算：

当温度差ΔX_实际≥ΔX_阈值时，压缩机启动弱制冷，使得温度保持均衡。

本发明所述的自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，检测中心 温度X5，当X5大于等于H2_阈值时，其中：H2_阈值>H1_阈值,压缩机进入强制冷状态， X5等于H1_阈值时，压缩机进入弱制冷状态；

当ΣWiXi＝(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5)低于3℃， 停止制冷,其中：H1_阈值>H3_阈值>H。

本发明还提供一种自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，其具 体包括以下步骤：

S1.启动设备，起始工作温度值设定为H摄氏度；

S2.输入控制阈值H1_阈值、H2_阈值、H3_阈值，输入温度差阈值:ΔX_阈值；

S3.检测单元的温度传感器一、二、三、四、五检测温度X1、X2、X3、 X4、X5，并输送给温控单元；

S4-1.温控单元根据激活函数公式(1)，计算激活值ΣWiXi与阈值H1 _阈值比较，当net大于等于0，进入步骤S5；

S4-2.温控单元计算温度差ΔX_实际，与阈值ΔX_阈值比较，大于等于ΔX_阈值 时，进入步骤S5；

S5.启动制冷设备进入弱制冷工作状态，进入下一步；

S6.检测单元的温度传感器一、二、三、四、五检测温度，并输送给温 控单元；

S7-1.温控单元计算激活值ΣWiXi与阈值H3_阈值比较，当小于等于H3_阈值时，进入步骤S11；

S7-2，判断X5，是否大于等于H2_阈值，≥H2_阈值进入步骤S8；

S8.制冷设备启动强制冷，然后进入下一步S9；

S9.检测中心温度X5_实际，输送给温控单元；

S10.温控单元将X5_实际与阈值H1_阈值比较，等于H1_阈值进入步骤S5；

S11.制冷设备停止制冷，返回S2。

本发明所述的自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，所述的公 式(1)采用神经元自学习获得的权值Wi为：W1＝W2＝W3＝W4＝0.15,W5＝0.4。

其具体的学习过程是：首先，采集保温箱冷却室内部的五个监测温度：冷 却室的压缩机蒸发器盘管处的温度X1、X2；箱体冷却室上部的蓄冷板和底部蓄 冷板处的温度X3、X4；箱体冷却室中心部位温度X5；

将温度代入M-P模型公式中：

(1)y是输出

(2)ωi是连接权重

(3)xi是输入温度/℃数据

(4)h为阈值

根据373248组监测统计的X1、X2、X3、X4四个点位的温度(℃)数据， 预设体四周温度X1-4的初始权值为：w1＝w2＝w3＝w4＝0.11，根据93312组监测 统计第五点的温度X5确定箱体中心点位温度(℃)变化的初始权值w2＝0.32， 设置温度阈值为h1＝2℃。

将根据监测统计数据预设的初始权值和初始阈值代人工神经元M-P 模型公式中：Y＝f(w1·X1+w1·X2+w1·X3+w1·X4+w2·X5–h1)

＝f(0.11X1+0.11X2+0.11X3+0.11X4+0.32X5-2)

进行M-P均衡训练学习，均衡训练学习的目的在于将保温箱冷却室内部的 5点温度控制在较小的范围内，在保温箱内部实现压缩机制冷和蓄冷板释冷双 重功能作用下，把五个监测点的温度差异控制在最小的范围内，温度误差值控 制在≤1℃范围以内。

进行均衡训练学习：在公式(2)或(3)的前提条件下，进行如下自学 习：根据设定的初始权值w1-4＝0.11，w5＝0.32，初始阈值h1＝2，即：

经过感知机学习规则学习，实际训练集(1)至(8)的输出值为：

(1)代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f(0.110000X1.2+0.111428X1.4+0.112500X1.6+0.113333X1.8+0.320000X1.9-h1)

＝f(0.132+0.156+0.180+0.204+0.608-h1)＝f(1.280-2)

＝f(-0.720)

此时，y输出值为0；

(2)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.119166X1.2+0.120714X1.4+0.121875X1.6+0.122777X1.8+0.346000X1.9-h1)＝ f(0.143+0.169+0.195+0.221+0.657-h1)＝f(1.385-2)

＝f(-0.615)

y输出为0；

(3)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.128333X1.2+0.130000X1.4+0.131250X1.6+0.147368X1.9+0.353000X2.0-h1)＝f (0.154+0.182+0.210+0.280+0.706-h1)＝f(1.532-2)

＝f(-0.468)

y输出值为0；

(4)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.137500X1.2+0.139285X1.4+0.140625X1.6+0.141666X1.8+0.398947X1.9-h1)＝f (0.165+0.195+0.225+0.255+0.758-h1)＝f(1.598-2)

＝f(-0.402)

y输出值为0；

(5)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.146666X1.2+0.148571X1.4+0.150000X1.6+0.151111X1.8+0.405500X2.0-h1)＝ f(0.176+0.208+0.240+0.272+0.811-h1)＝f(1.707-2)

＝f(-0.293)

y输出值为0；

(6)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.143846X1.3+0.147333X1.5+0.170000X1.5+0.152105X1.9+0.394545X2.2-h1)＝f (0.187+0.221+0.255+0.289+0.868-h1)＝f(1.820-2)

＝f(-0.180)

y数值为0；

(7)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.141428X1.4+0.146250X1.6+0.142105X1.9+0.145714X2.1+0.403913X2.3-h1)＝ f(0.198+0.234+0.270+0.306+0.929-h1)＝f(1.937-2)

＝f(-0.063)

y数值为0；

(8)经过学习调整权值为：

代入公式：y＝f(w1·x1+w2·x2+w3·x3+w4·x4+w5·x5–h1)＝f (0.145714X1.4+0.150625X1.6+0.154444X1.8+0.149523X2.1+0.401250X2.4-h1)＝ f(0.204+0.241+0.278+0.314+0.963-h1)＝f(2-2)

＝f(0)

此时y输出为1，结束学习；得到优选权值：W⁸，将其四舍五入，得到优选 权值：W1＝W2＝W3＝W4＝0.15，W5＝0.4；此时使得保温箱内的初始温度最低点和温 度最高点的差值≈0.8℃，控制在小于等于1℃，也就是经过M-P训练学习步骤 一之中(1)至(8)的计算结果得出保温箱四周监测点X1、X2、X3、X4的权 值近似为W1＝0.15，保温箱中心部位监测点X5的权值近似为W2＝0.4。

根据优选权值，在温范围为2-8内进行M-P调控测试：其结果显示保温 箱内部温度基本均衡≤1℃范围内，并把温度场五个监测点的温度控制在2-8℃ 度范围内：

根据优选的温度权值为W1-4＝0.15，W2＝0.4，设定阈值为h2＝4℃，设定环 境温度10-35℃范围，运输时效72小时；实际训练集二(1)至(6)的输出值 为：

(1)Y＝f(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5–h2)

＝f(0.15X2.1+0.15X2.3+0.15X2.5+0.15X2.7+0.4X2.9-h2)

＝f(0.315+0.345+0.375+0.405+1.16-h2)＝f(2.6-4)

＝f(-1.4)

y输出为0；

(2)Y＝f(0.15X2.2+0.15X2.4+0.15X2.6+0.15X2.8+0.4X3-h2)

＝f(0.33+0.36+0.39+0.42+1.2-h2)＝f(2.7-4)

＝f(-1.3)

y输出为0；

(3)Y＝f(0.15X3.1+0.15X3.3+0.15X3.5+0.15X3.7+0.4X3.9-h2)

＝f(0.465+0.495+0.525+0.555+1.56-h2)＝f(3.6-4)

＝f(-0.4)

y输出为0；

(4)Y＝f(0.15X3.2+0.15X3.4+0.15X3.6+0.15X3.8+0.4X4-h2)

＝f(0.48+0.51+0.54+0.57+1.6-h2)＝f(3.7-4)

＝f(-0.3)

y输出为0；

(5)Y＝f(0.15X3.3+0.15X3.5+0.15X3.7+0.15X3.9+0.4X4.1-h2)

＝f(0.495+0.525+0.555+0.585+1.64-h2)＝f(3.8-4)

＝f(-0.2)

y输出为0；

(6)Y＝f(0.15X3.5+0.15X3.7+0.15X3.9+0.15X4.1+0.4X4.3-h2)

＝f(0.525+0.555+0.585+0.615+1.72-h2)＝f(4-4)

＝f(0)

y输出为1；即当激活函数值大于阈值4℃时，神经元呈兴奋状态。

同样，根据优选权值W1-4＝0.15，W2＝0.4，设定阈值h3＝5℃，设定环境温 度10-35℃范围，运输时效72小时；在保温箱内部温度差值≈0.8℃，温度误 差≤1℃情况下，即可判定保温箱内部处于“稳定状态温度场”，温度激活函 数值进行实际训练：

(1)温度值输入整数X1-5＝2℃：

Y＝f(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5–h3)

＝f(0.15X2+0.15X2+0.15X2+0.15X2+0.4X2-h3)

＝f(0.3+0.3+0.3+0.3+0.8-h3)＝f(2-5)

＝f(-3)

………

(7)温度值输入整数X1-5＝8℃：

Y＝f(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5–h3)

＝f(0.15X8+0.15X8+0.15X8+0.15X8+0.4X8-h3)

＝f(1.2+1.2+1.2+1.2+3.2-h3)＝f(8-5)

＝f(3)

计算过程及输出值详见下表：

M-P步骤三：控制训练学习计算表

本发明设计了一种自动温控双冷源保温箱，在保温箱内设置机械制冷和相 变释冷两种冷源，利用人工神经元原理实现自动控制双冷源温度调节功能；使 相变蓄冷材料和机械制冷相互补充，延长了箱内低温持续时间；并且可使箱体 内温度在外部极端冷热温差变化大于20℃到30℃之间时能够实现智能化自动 调控箱内温度，使箱内温度始终保持在2℃到8℃之间，特别是可以提供在2-8 度的范围内保证保温箱内部温度基本均衡，温度差ΔX≤1℃；能为我国在温度 差别大的环境下长距离跨区域运输疫苗和生物医药制品提供有效的安全保障。

应说明的是，本发明所述的保温箱内部的温度差ΔX是指：保温箱的冷藏 室的四周的冷源处的平均温度与中央位置的温度差的绝对值；或者是指：机冷冷源处的平均温度与蓄冷板的平均温度的差的绝对值。

本发明在保温箱设置机械制冷和相变释冷两种工况下，利用人工神经元原 理来实现智能化自动控制双冷源温度的多种技术因素，从而可以提高我国保障 疫苗安全储存和运输的服务能力；控制保温箱内的温度在2-8℃之间，且能适应于复杂的环境和多个目标控制的要求。

附图说明

图1是本发明提供的自动温控双冷源保温箱的整体结构示意图；

图2是本发明提供的自动温控双冷源保温箱的左视图；

图3是图2的A-A水平剖视旋转图；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是图3的C-C剖视图；

图6a是本发明提供的自动温控双冷源保温箱的带有蒸发器的蓄冷板的示 意图；

图6b是图6a的D-D剖视图；

图7是本发明提供的自动温控双冷源保温箱的温控方法流程图。

附图标记说明：箱体1，分隔板11，冷却室12，设备室13，风扇排风口 14，提手15，金属框架16，滚塑板17，箱盖2，保温板100，蓄冷部件3，底 部蓄冷板31，蓄冷板32，顶部蓄冷板33；制冷设备4，压缩机41，冷凝器42， 蒸发器43，风扇44，电源45；控制装置5，检测单元51，温度传感器一511， 温度传感器二512，温度传感器三513，温度传感器四514，温度传感器五515； 温控单元52，温控调节器521，信息存储单元53，打印接口54。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的举例说明，但并不能使 用该优选实施例来限定本发明的保护范围。

实施例一，如图1、2、3、4、5、6a、6b所示，本发明提供一种自动温控 双冷源保温箱，其包括：箱体1和箱盖2，箱体1呈长方体状，箱体的两侧具 有用于手持的提手15，其可以为内陷凹槽结构或者为突出结构或者为两个外置 的吊环结构；箱体1和箱盖2的外面具有外保温板100，在箱体的保温板的边 缘角部设有金属框架16，以提高箱体1的强度；箱体的外保温板100外最好具 有滚塑板17，提高箱体壁的强度；本发明的特点在于：箱体1内具有一个分隔 板11，将箱体1内部分为用于放置疫苗或药品的冷却室12和用于设置设备的 设备室13；在设备室13内设有一个制冷设备4，冷却室12内设有蓄冷部件3， 所述蓄冷部件3和制冷设备4协同向冷却室12提供冷能，其中，蓄冷部件3 包括设在所述冷却室12内底部的底部蓄冷板31和四周的蓄冷板32以及设在 所述箱盖2的内部顶面设有顶部蓄冷板33；一控制装置5设在箱体1上，用于 检测温度、控制制冷设备进行制冷，使冷却室内的温度控制在2-8℃之间。

参见图3、4，所述制冷设备4包括：压缩机41、与压缩机41连接的冷凝 器42、与所述冷凝器42连接的蒸发器43，参见图6a、6b，所述蒸发器43的 盘管嵌入设在所述蓄冷板32内，冷却室12的四周蓄冷板中均具有蒸发器43， 蒸发器43的盘管彼此连接为一个环路；在所述冷凝器42的外侧设有用于冷却 的风扇44；用于为压缩机41提供能源的电源45设在所述设备室13内，风扇 44设在靠近箱体外壁侧，且在靠近风扇44处外壁上设有风扇排风口14。将蒸 发器43设在蓄冷板的蓄冷材料内，其制冷后，会将冷能提供给蓄冷材料，使 蓄冷材料的温度降低，而相比现有技术中将水管直接盘设在冷却室的外壁上， 通过冷却室的外壁直接传到冷量而言，本发明的制冷效果更均衡，不会使温度 骤降，导致箱体内部的温度过低，进而导致箱体内部存放物品的失效。

参见图5，为了使保温箱的冷却室12内的四周带有蒸发器的蓄冷板32和 顶部蓄冷板33、底部蓄冷板31之间温度均衡，提高顶部冷板33、底部蓄冷板31的传热性能，最好在箱体1的冷却室12的底部蓄冷板31和箱盖2内的顶部 蓄冷板33的外表面均设有一层微胶囊相变材料层(MCPCM)30。微胶囊相变材 料(MCPCM)是应用微胶囊技术在固液相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的高 分子膜而构成的具有核壳结构的新型复合相变材料。MCPCM在相变过程中，作 为内核的相变材料发生固液相转变，而其外层的高分子膜始终保持为固态，因 此该类相变材料在宏观上将一直为固态微粒。该微胶囊相变材料具有稳定性 高、导热性高，MCPCM颗粒微小且壁薄(0.2μm～10μm)，提高了相变材料的热 传递和使用效率。本发明所述微胶囊相变材料层30，可以选用现有的微胶囊相 变材料，例如：201410035306号申请公开的十二醇/三聚氰胺-甲醛树脂微胶囊 相变材料，201410582661.X号申请公开的一种以不饱和聚酯树脂为壳微胶囊相 变材料等现有技术中公开的相变材料，由于该微胶囊相变材料的特性，使得本 发明所述保温箱在控制温度时，特别是当随着外界温度升高，箱体1的冷却室 12内部的温度升高，因此需要通过制冷设备4进行制冷，冷却室12四周的蓄冷板32内设有蒸发器43，从而可以直接获得冷量，使得该四周的蓄冷板32的 温度得到改善，顶部蓄冷板33、底部蓄冷板31因不能直接获得制冷，因此在 其表面设置的微胶囊相变材料层30有利于其对于冷却室12内部的冷量的吸 收，从而使得四周蓄冷板32和顶部蓄冷板33、底部蓄冷板31的温度差得到控 制，使得整个冷却室12内部的温度更为均衡，形成一个均衡稳定的温度场。

参见图1、3、4，其中：控制装置5包括：

检测单元51，用于冷却室12内部以及各个蓄冷板的温度检测；

温控单元52：用于接收检测单元51的温度信息，并与温度阈值进行比较， 发出命令，通过温控调节器521控制制冷设备4进行弱、强制冷或停止制冷；

所述检测单元51包括设在蓄冷板32内的蒸发器43附近的温度传感器一、 二511、512、设在顶部蓄冷板33和底部蓄冷板31上的温度传感器三、四513、 514，设在冷却室12中央位置的温度传感器五515。

控制装置5还包括一个记录信息的信息存储单元53和用于打印温度信息 的打印接口54；设在箱体1的前侧。通过设置信息存储单元53和打印接口54， 可以将保温箱工作过程中的所有温度信息记录，并打印出来，避免运输过程中 出现温度失控无法查询的问题。

本发明采用上述保温箱进行运输药品或疫苗时，其自动控温的方法为：

首先，根据疫苗的存储条件要求的温度：2-8℃；故将箱体1内的蓄冷板： 底部蓄冷板31、四周的蓄冷板32和顶部蓄冷板33的温度H设定在2℃时，即 H＝2℃时启动工作，即此时才可以装入疫苗或药品；检测单元51的传感器一、 二、三、四、五511、512、513、514、515分别采集蒸发器43两处的温度X1、 X2，采集顶部蓄冷板33和底部蓄冷板31的温度X3、X4，采集冷却室21中心 温度X5；通过如下公式(1)控制压缩机弱制冷启动：

Y＝f(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5–H1_阈值) (1)

其中：y是输出；当(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5)大 于等于H1_阈值时，激活函数值net≥0，y输出值为1，神经元处于兴奋状态，启 动弱制冷，当激活函数值net＜0，y输出值为0，神经元处于抑制状态，压缩 机不启动；

Wi是连接权重；该权重值通过神经元自学习获得最优选值为：W1＝0.15， W2＝0.15，W3＝0.15，W4＝0.15，W5＝0.4；

Xi是检测温度数据，分别为X1、X2、X3、X4、X5；

H1_阈值为压缩机弱启动的阈值；本实施例中：H1_阈值为4℃，为弱制冷启动 优选的温度阈值，当温度升高至4℃时，即启动弱制冷，从而可以使得保温箱 的温度控制在适中的温度范围，避免温度升高过高(例如8℃)再启动制冷， 很难将温度快速降低在2-8范围内；

压缩机另一个弱制冷启动的条件是：ΔX_实际≥ΔX_阈值，本实施例中：ΔX_阈值＝1℃，即当温度差ΔX_实际≥1℃时，压缩机启动弱制冷，使得温度保持均衡；

其中所述的温度差是指：保温箱的冷藏室的四周的冷源处的平均温度与中 央位置的温度差的绝对值；或者是指：机冷冷源处的平均温度与蓄冷板的平均 温度的差的绝对值；通过以下公式(2)或者公式(3)计算得出：

其中：公式(2)用于检监测四周冷源处的平均温度与中央温度的差值， 可以使得箱体中心的温度与冷源之间的温度差控制在1℃以内；公式3用于监 测机冷冷源与蓄冷板冷源之间的平均温度差，可以将带有机冷的蓄冷板以及不 带机冷的蓄冷板之间的温度的差控制在1℃以内；在该情况下启动弱制冷，可 以使得冷却室的温度保持在稳定均衡的状态，避免了温差过大，导致冷源处的 温度较低而中央位置的温度已经升高超标的现象发生；通过温度差超过1℃启 动弱制冷，可以使得整个保温箱冷却室内的温度处于一个均衡稳定的状态，不 会发生温差过大，导致温度控制不准确的问题。

当外界的环境温度较高，弱制冷无法达到控制温度在一个中间温度范围 时，即当X5升高至大于等于H3_阈值时，H3_阈值＝6℃，压缩机进入强制冷状态；当 强制冷后，中央温度X5降低至4℃(H1_阈值)时，即X5＝H1_阈值＝4℃时，压缩机 进入弱制冷状态；

同时，为了避免过冷，当(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5 )等于H3_阈值，本实施例为3℃时，停止制冷。

具体地，参见图7，图中展示了所述自动温控双冷源保温箱的温控方法的 具体步骤：

S1.启动设备，起始工作温度值H设定为2℃；

S2.输入控制阈值H1_阈值＝4℃、H2_阈值＝6℃、H3_阈值＝3℃，输入温度差阈值:

ΔX_阈值＝1℃；

S3.检测单元51的温度传感器一、二、三、四、五检测温度X1、X2、 X3、X4、X5，并输送给温控单元52；

S4-1.温控单元52根据M-P激活函数公式1，计算激活值ΣWiXi并与 阈值H1_阈值(4℃)比较，当net(ΣWiXi-H1)大于等于0，其中：W1＝0.15，W2＝0.15， W3＝0.15，W4＝0.15，W5＝0.4；进入步骤S5；

S4-2.温控单元52计算温度差ΔX_实际，与阈值ΔX_阈值比较，大于等于ΔX _阈值时，进入步骤S5；

S5.启动制冷设备进入弱制冷工作状态，进入下一步；

S6.检测单元51的温度传感器一、二、三、四、五检测温度：X1、X2、 X3、X4、X5，并输送给温控单元52；

S7-1.温控单元52计算激活值ΣWiXi与阈值H3_阈值(3℃)比较，当小 于等于3℃时，进入步骤S11,停止制冷；

S7-2，判断X5_实际，是否大于等于H2_阈值(6℃)，≥H2_阈值进入步骤S8， 进入强制冷；

S8.制冷设备启动强制冷，然后进入下一步S9；

S9.检测中心温度X5_实际，输送给温控单元52；

S10.温控单元52将X5_实际与阈值H1_阈值(4℃)比较，等于H1_阈值进入步 骤S5，进入弱制冷状态；

S11.制冷设备停止制冷，返回S2。

下面通过模拟在25℃的工况下运输疫苗时，保温箱的温控过程为：

S11.启动设备，起始工作温度值设定为2℃；

S12.输入控制阈值H1_阈值＝4℃、H2_阈值＝6℃、H3_阈值＝3℃，输入温度差阈 值:ΔX_阈值＝1℃；

S13.检测单元51的温度传感器一、二、三、四、五检测温度X1、X2、 X3、X4、X5，并输送给温控单元52；当10小时后，X1＝4.1℃、X2＝4.0℃、 X3＝3.8℃、X4＝3.9℃、X5＝4.7℃，

S14.温控单元52根据M-P激活函数公式1，计算激活值：

ΣWiXi＝W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5

＝0.15*4.1+0.15*4.0+0.15*3.9+0.15*3.8+0.4*4.7

＝4.25℃

并与阈值H1_阈值(4℃)比较，当net(ΣWiXi-H1)大于等于0，进入步骤 S15；

S15.启动制冷设备进入弱制冷工作状态，进入下一步；

S16.检测单元51的温度传感器一、二、三、四、五检测温度：X1、X2、 X3、X4、X5，并输送给温控单元52；经过3个小时后，检测到5个测点的温度 为：X1＝3.7℃、X2＝3.7℃、X3＝3.8℃、X4＝3.8℃、X5＝4.3℃；

计算激活值：ΣWiXi＝3.97℃；

S17.经过12个小时后，检测到中心点的温度：X5＝6℃；判断X5_实际，≥ H2_阈值(6℃)进入步骤S18，进入强制冷；

S18.制冷设备启动强制冷，然后进入下一步S19；

S19.经过5个小时后，检测到中心点的温度：X5＝4℃；判断X5_实际等于 H1_阈值(4℃)进入步骤S15，进入弱制冷；

S20.经过8个小时后，X5升高至6℃再次启动强制冷，5个小时后X5 降低为4℃，再次进入弱制冷状态；

S21.关闭设备。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人 员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、 变化或等效，例如改变相变材料，改变温度阈值等；但都将落入本发明的保护 范围之内。

Claims (9)

1.一种自动温控双冷源保温箱，其包括：箱体(1)和箱盖(2)，所述箱体(1)和箱盖(2)的外面具有保温板(100)，其特征在于：所述箱体(1)具有一个分隔板(11)将箱体内部分为用于放置疫苗或药品的冷却室(12)和用于设置设备的设备室(13)；所述设备室(13)内设有一套制冷设备(4)，所述冷却室(12)内设有蓄冷部件(3)，所述蓄冷部件(3)和制冷设备(4)协同向冷却室(12)提供冷能；所述蓄冷部件(3)包括设在所述冷却室(12)内底部的底部蓄冷板(31)和四周的蓄冷板(32)以及设在所述箱盖(2)的内部顶面设有顶部蓄冷板(33)；一控制装置(5)设在箱体(1)上，用于检测温度、控制制冷设备进行制冷，使冷却室内的温度控制在2-8℃之间。

2.根据权利要求1所述的自动温控双冷源保温箱，其特征在于，所述制冷设备(4)包括：压缩机(41)、与压缩机(41)连接的冷凝器(42)、与所述冷凝器(42)连接的蒸发器(43)，所述蒸发器(43)嵌入设在所述蓄冷板(32)内；在所述冷凝器(42)的外侧设有用于冷却的风扇(44)；用于为压缩机(41)提供能源的电源(45)设在所述设备室(13)内，所述电源(45)具有充电接口。

3.根据权利要求2所述的自动温控双冷源保温箱，其特征在于，所述控制装置(5)包括：

检测单元(51)，用于冷却室(12)内部以及蓄冷板的温度检测；

温控单元(52)：用于接收检测单元(51)的温度信息，并与温度阈值进行比较，发出控制制冷设备(4)的命令；

所述检测单元(51)包括设在冷却室(12)中央位置的温度传感器五(515)、设在顶部蓄冷板(33)和底部蓄冷板(31)上的温度传感器三、四(513、514)，设在蓄冷板(32)内的蒸发器(43)附近的温度传感器一、二(511、512)；

信息存储单元(53)，用于接收检测单元(51)和控制单元(52)的信息并存储；

打印接口(54)，用于连接打印设备，打印信息存储单元(53)存储的温度信息。

4.根据权利要求1-3其中任一项所述的自动温控双冷源保温箱，其特征在于，所述顶部蓄冷板(33)和底部蓄冷板(31)的外表面设有一层微胶囊相变材料层(30)。

5.一种自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，其包括：首先，将箱体内的蓄冷板的温度设定在H摄氏度，启动工作；采集蒸发器(43)两处的温度X1、X2，采集顶部蓄冷板(33)和底部蓄冷板(31)的温度X3、X4，采集冷却室(12)中心温度X5；通过如下公式计算激活函数：

Y＝f(W1·X1+W1·X2+W1·X3+W1·X4+W2·X5-H1) (1)

其中：y是输出，

Wi是连接权重，

Xi是检测温度数据，

H1为压缩机弱启动的阈值；

当激活函数net≥0时，y输出值1，启动弱制冷；当激活函数net＜0时，y输出值为0，net＝ΣWiXi-H1_阈值，H1_阈值>H。

6.根据权利要求5所述的自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，

根据检测的X1、X2、X3、X4、X5计算冷却室的温度差值ΔX_实际，温度差ΔX_实际采用下面的公式(2)或者公式(3)计算：

当温度差ΔX_实际≥ΔX_阈值时，压缩机启动弱制冷，使得温度保持均衡。

7.根据权利要求6所述的自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，检测中心温度X5，当X5大于等于H2_阈值时，其中：H2_阈值>H1_阈值,压缩机进入强制冷状态，X5等于H1_阈值时，压缩机进入弱制冷状态；

当ΣWiXi低于H3_阈值，停止制冷,其中：H1_阈值>H3_阈值>H。

8.一种自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，其具体包括以下步骤：

S1.启动设备，起始工作温度值设定为H；

S2.输入控制阈值H1_阈值、H2_阈值、H3_阈值，输入温度差阈值:ΔX_阈值,其中，H2_阈值＞H1_阈值＞H3_阈值＞H；

S3.检测单元(51)的温度传感器一、二、三、四、五检测温度X1、X2、X3、X4、X5，并输送给温控单元(52)；

S4-1.温控单元(52)根据激活函数公式(1)，计算激活值ΣWiXi与阈值H1_阈值比较，当net大于等于0，进入步骤S5；

S4-2.温控单元(52)计算温度差ΔX_实际，与阈值ΔX_阈值比较，大于等于ΔX_阈值时，进入步骤S5；

S5.启动制冷设备进入弱制冷工作状态，进入下一步；

S6.检测单元(51)的温度传感器一、二、三、四、五检测温度，并输送给温控单元(52)；

S7-1.温控单元(52)计算激活值ΣWiXi与阈值H3_阈值比较，当小于等于H3_阈值时，进入步骤S11；

S7-2，判断X5，是否大于等于H2_阈值，≥H2_阈值进入步骤S8；

S8.制冷设备启动强制冷，然后进入下一步S9；

S9.检测中心温度X5_实际，输送给温控单元(52)；

S10.温控单元(52)将X5_实际与阈值H1_阈值比较，等于H1_阈值进入步骤S5；

S11.制冷设备停止制冷，返回S2。

9.根据权利要求5-8其中任一项所述的自动温控双冷源保温箱的温控方法，其特征在于，所述的公式(1)采用神经元自学习获得的权值Wi为：W1＝W2＝W3＝W4＝0.15,W5＝0.4。

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