CN112858773A - 一种基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法 - Google Patents

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揭育胜
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Abstract

一种基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法，根据冷库封闭储藏作业维持恒温状态的特性，确定冷库运转的热平衡状态时间点，然后根据构成冷库热平衡状态单位时间内的全部稳定热量因素制冷设备制冷量Q冷、冷库的维护结构传入热量Q1、冷库内风机发热量Q2、冷库内置其它带功设备发热量Q3以及冷库内果蔬呼吸热量Q4，利用冷库热平衡状态下制冷设备制冷量Q冷等于冷库的维护结构传入热量Q1、冷库内风机发热量Q2、冷库内置其它带功设备发热量Q3以及冷库内果蔬呼吸热量Q4总和的平衡关系，计算出冷库内果蔬呼吸热量Q4，从而根据冷库内果蔬的单位质量呼吸热计算出冷库内的果蔬质量。有益效果在于计算过程简单方便准确，提高了物联网的信息化运行数据的准确性。

Description

一种基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法
技术领域
本发明具体涉及一种冷库储藏信息技术。
背景技术
物联网冷库技术的使用，极大地提高了果蔬行业的发展。现有的物联网冷库监控系统能够实时对冷库的使用状态进行监测，监测的内容包括了冷库所在地理位置、外部环境天气状况、冷库内储藏果蔬的种类和储量、冷库内运行温度、冷库实时耗电状况等。通过物联网整合农户冷库使用信息不但可以有效的对农户果蔬储量进行监管和统计，而且可以根据监管信息对果蔬市场及农户的种植情况进行合理指导，从而提高果蔬行业的发展。但是，在冷库的实际运作过程中，冷库中装入的果蔬种类和重量信息是由使用农户进行信息录入的，部分冷库用户对冷库信息的记录不够重视，经常出现漏记和错记的问题，尤其是对果蔬入库重量的信息录入，不能及时的将正确的信息反馈到终端系统上，致使物联系统不能得到精准的信息数据。
造成上述问题的原因在于，果蔬入库时称量不便，农户因为称量过于麻烦，往往选择不称量或是估量来敷衍，致使冷库中果蔬储量信息记录不清楚。然而冷库储量信息对终端的监管和统一指导调配尤为重要，此信息直接使物联网的运作效果和意义大打折扣。
发明内容
本发明的目的是为了解决物联网冷库果蔬储量信息不准确的问题，提供一种通过冷库运作平稳状态下，通过制冷设备压缩机单位时间内耗电量即可测算出冷库内果蔬储量的方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是根据冷库封闭储藏作业维持恒温状态的特性，确定冷库运转的热平衡状态时间点，然后根据构成冷库热平衡状态单位时间内的全部稳定热量因素制冷设备制冷量Q冷、冷库的围护结构传入热量Q1、冷库内风机发热量Q2、冷库内置其它带功设备发热量Q3以及冷库内果蔬呼吸热量Q4，利用冷库热平衡状态下制冷设备制冷量Q冷等于冷库的围护结构传入热量Q1、冷库内风机发热量Q2、冷库内置其它带功设备发热量Q3以及冷库内果蔬呼吸热量Q4总和的平衡关系，计算出冷库内果蔬呼吸热量Q4，从而根据冷库内果蔬的单位质量呼吸热计算出冷库内的果蔬质量。
本发明基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法，包括了以下具体步骤，
S1：监测冷库封闭状态下的运行情况，确定冷库内温度和湿度保持恒定、冷库外环境温度保持平稳、制冷设备压缩机单位时间内耗电量D电保持平稳，确保在此单位时间点冷库处于热平衡状态，单位时间内的制冷设备制冷量Q冷等于冷库的围护结构传入热量Q1、冷库内电机发热量Q2、冷库内置其它带功设备发热量Q3以及冷库内果蔬呼吸热量Q4的总和；
S2：在步骤S1监测到的时间点计算出单位时间内冷库的围护结构传入热量Q1，Q1＝K·F·a(Tw-Tn)·t，其中，K为冷库围护结构传热系数(单位W/㎡·℃)，F为围护结构传热面积(单位㎡)，a为冷库围护结构两侧温差修正系数，Tw为围护结构外侧测量温度(单位℃)，Tn为冷库内测量温度(单位℃)，t为时间(单位h)；
S3：在步骤S1监测到的时间点计算出单位时间内冷库内风机发热量Q2，Q2＝n·P风·t，其中，n为冷库内电机数量，P风为冷库内风机的功率(单位kw)，t为时间(单位h)；
S4：在步骤S1监测到的时间点计算出单位时间内冷库内其它带功设备发热量Q3，Q3＝P功·t，其中，P功为冷库内其它带功设备功率(单位kw)，t为时间(单位h)；
S5：在步骤S1监测到的时间点计算出冷库单位时间内冷库制冷设备的制冷量Q冷，Q冷＝D电·ε，其中，D电为冷库制冷设备压缩泵单位时间内耗电量(单位kw·h)，ε为冷库制冷设备的压缩机制冷系数；
S6：在步骤S1监测到的时间点，根据冷库单位时间点热平衡公式Q冷＝Q1+Q2+Q3+Q4以及单位时间点冷库内果蔬呼吸热量Q4＝m·q·t计算出冷库内果蔬储量m，得出
Figure BDA0002890038980000031
其中，q为冷库内果蔬的单位质量呼吸热(单位kJ/(kg·h))。
所述步骤S2中的Q1包括了冷库墙板传入的热量Q墙、冷库顶板传入的热量Q顶和冷库底板传入的热量Q底，Q1＝Q墙+Q顶+Q底＝K墙·F墙·a墙(Tw-Tn)+K顶·F顶·a顶(Tw-Tn)+K底·F底·a底(Tw-Tn)，其中，K墙、K顶和K底分别为冷库的墙体、顶板和底板结构的传热系数(单位W/㎡·℃)，F墙、F顶和F底分别为冷库的墙板、顶板和底板结构的传热面积(单位㎡)，a墙、a顶和a底分别为冷库的墙板、顶板和底板两侧的温差修正系数。
所述K墙、K顶、K底以及a墙、a顶、a底为根据冷库的墙体、顶板和底板结构测定的恒定值。
所述步骤S4中的其它带功设备为设置在冷库内单独使用的功能设备，如照明设备、监测设备和监控设备。
所述步骤S6中的冷库内果蔬的单位质量呼吸热q根据冷库内具体果蔬种类参照GB/T 15912.1-2009进行选择。
本发明的有益效果在于：只需要确保冷库的性能运行稳定，监测冷库处于热量平衡状态的时间点，即可根据冷库运行环境及状态参数，通过制冷设备压缩机的耗电量测算出冷库中的果蔬储量，过程简单方便准确，提高了物联网的信息化运行数据的准确性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案结合实施例进行详细的描述。
本实施例为本发明基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法在一种物联网监控储藏冷库上的应用过程。现有的冷库通过物联网冷库监控系统直接监测到冷库的规格参数和设备实时运行数据，本实施例所用土豆储藏冷库的规格长*宽*高为15m*9m*4m，围护结构采用聚氨酯泡沫塑料复合板体结构制成，库体上均匀设置安装有两台最大额定功率为10.6kw的变频制冷机设备进行制冷作业，库体上设置有对库外温度、库内温度、库内湿度以及制冷设备运行参数进行监测的监测设备，并通过终端设备进行数据监测记录。在储藏土豆过程中，随着制冷机设备的制冷作业，库内储藏温度Tn达到0℃后长时间恒定维持在0℃，此时冷库内热量变化达到平衡状态，通过本发明基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法，根据冷库监测设备所示的运行参数，即可测算出冷库内土豆的储量，具体过程如下：
S1：冷库在封闭运行状态下，根据监测数据显示，库内的温度恒定保持在0℃，在库外温度保持稳定的情况下，制冷机压缩泵耗电功率在单位时间(以1h为单位)内始终保持在一个恒定值左右，冷库上的各运行设备具体参数如下表1：
Figure BDA0002890038980000041
此时库内热量变化达到热平衡状态，单位时间内的制冷设备制冷量Q冷＝冷库的围护结构传入热量Q1+冷库内电机发热量Q2+冷库内置其它带功设备发热量Q3+冷库内果蔬呼吸热量Q4；
S2：在步骤S1监测到的单位时间内冷库的围护结构传入热量Q1＝Q墙+Q顶+Q底＝K墙·F墙·a墙(Tw-Tn)·t+K顶·F顶·a顶(Tw-Tn)·t+K底·F底·a底(Tw-Tn)·t，冷库围护结构参数如下表2：
Figure BDA0002890038980000042
结合表1和表2数据，得出：
Q1＝Q墙+Q顶+Q底＝K墙·F墙·a墙(Tw-Tn)·t+K顶·F顶·a顶(Tw-Tn)·t+K底·F底·a底(Tw-Tn)·t＝(K墙·F墙·a墙+K顶·F顶·a顶+K底·F底·a底)·(Tw-Tn)·t＝(0.25*36*1.35+0.25*36*1.35+0.25*59.2*1.35+0.25*59.2*1.35+0.25*135*1.35+0.345*135*0.2)*(20-0)*1＝2382.75W·h；
S3：在步骤S1监测到的单位时间内冷库内电机发热量Q2＝n·P风·t，结合表1数据，得出：
Q2＝n·P风·t＝4*550*1＝2200W·h；
S4：冷库内无其他做功设备，所以冷库内置其它带功设备发热量Q3＝0；
S5：在步骤S1监测到的单位时间内冷库制冷设备的制冷量Q冷＝D电·ε·t，结合表1数据，得出：
Q冷＝D电·ε＝1200*2*2.4*1＝5760W·h；
S6：在步骤S1监测到的单位时间内果蔬呼吸热量Q4＝Q冷-Q1-Q2-Q3，根据步骤S2-S5计算数据，得出：
Q4＝Q冷-Q1-Q2-Q3＝7200-2382.75-2200-0＝1177.25W·h；
在步骤S1监测到的时间点冷库内温度为0℃，根据GB/T 15912.1-2009中土豆的单位质量呼吸热q参数如下表3所示：
Figure BDA0002890038980000051
根据冷库内果蔬呼吸热量Q4＝m·q·t，3600KJ/h＝1KW，结合表3数据，得出：
Figure BDA0002890038980000052
约为62.9吨。
综上所述，在冷库储藏果蔬期间，当冷库内温度较长时间处于恒定温度，外部环境相对稳定的情况下，根据本发明基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法，根据步骤S1冷库运行设备的具体参数，结合冷库中果蔬种类在此温度下的单位质量呼吸热，计算出冷库内果蔬的储量。此过程中，在冷库处于热平衡状态的情况下，单位时间内的冷库围护结构传入热量Q1、冷库内电机发热量Q2以及冷库内置其它带功设备发热量Q3均为固定不变的热量，制冷设备制冷量Q冷的大小仅仅与冷库内果蔬呼吸热量Q4的大小有关，而制冷设备制冷量Q冷大小的变化是通过压缩泵单位时间内耗电量D电得出的，冷库内果蔬呼吸热量Q4是由冷库内果蔬质量m的多少决定的，因此，根据上述步骤通过制冷设备压缩机的耗电量即可测算出冷库中的果蔬储量。本发明基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法的意义在于，通过物联网监测的冷库使用运行参数，可以快速计算出冷库中正确的果蔬储量，不但减少了冷库用户称量果蔬重量的工作量，同时保证了冷库中果蔬储量数据的准确性，避免了农户错误录入信息的缺陷。

Claims (5)

1.一种基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法,其特征在于：包括了以下具体步骤：
S1：监测冷库封闭状态下的运行情况，确定冷库内温度和湿度保持恒定、冷库外环境温度保持平稳、制冷设备压缩机单位时间内耗电量D电保持平稳，确保在此单位时间点冷库处于热平衡状态，单位时间内的制冷设备制冷量Q冷等于冷库的围护结构传入热量Q1、冷库内电机发热量Q2、冷库内置其它带功设备发热量Q3以及冷库内果蔬呼吸热量Q4的总和；
S2：在步骤S1监测到的时间点计算出单位时间内冷库的围护结构传入热量Q1，Q1＝K·F·a(Tw-Tn)·t，其中，K为冷库围护结构传热系数(单位W/㎡·℃)，F为围护结构传热面积(单位㎡)，a为冷库围护结构两侧温差修正系数，Tw为围护结构外侧测量温度(单位℃)，Tn为冷库内测量温度(单位℃)，t为时间(单位h)；
S3：在步骤S1监测到的时间点计算出单位时间内冷库内风机发热量Q2，Q2＝n·P风·t，其中，n为冷库内电机数量，P风为冷库内风机的功率(单位kw)，t为时间(单位h)；
S4：在步骤S1监测到的时间点计算出单位时间内冷库内其它带功设备发热量Q3，Q3＝P功·t，其中，P功为冷库内其它带功设备功率(单位kw)，t为时间(单位h)；
S5：在步骤S1监测到的时间点计算出冷库单位时间内冷库制冷设备的制冷量Q冷，Q冷＝D电·ε，其中，D电为冷库制冷设备压缩泵单位时间内耗电量(单位kw·h)，ε为冷库制冷设备的压缩机制冷系数；
S6：在步骤S1监测到的时间点，根据冷库单位时间点热平衡公式Q冷＝Q1+Q2+Q3+Q4以及单位时间点冷库内果蔬呼吸热量Q4＝m·q·t计算出冷库内果蔬储量m，得出
Figure FDA0002890038970000021
其中，q为冷库内果蔬的单位质量呼吸热(单位kJ/(kg·h))。
2.如权利要求1所述的基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法,其特征在于：所述步骤S2中的Q1包括了冷库墙板传入的热量Q墙、冷库顶板传入的热量Q顶和冷库底板传入的热量Q底，Q1＝Q墙+Q顶+Q底＝K墙·F墙·a墙(Tw-Tn)+K顶·F顶·a顶(Tw-Tn)+K底·F底·a底(Tw-Tn)，其中，K墙、K顶和K底分别为冷库的墙体、顶板和底板结构的传热系数(单位W/㎡·℃)，F墙、F顶和F底分别为冷库的墙板、顶板和底板结构的传热面积(单位㎡)，a墙、a顶和a底分别为冷库的墙板、顶板和底板两侧的温差修正系数。
3.如权利要求2所述的基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法,其特征在于：所述K墙、K顶、K底以及a墙、a顶、a底为根据冷库的墙体、顶板和底板结构测定的恒定值。
4.如权利要求1所述的基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法,其特征在于：所述步骤S4中的其它带功设备为设置在冷库内单独使用的功能设备，如照明设备、监测设备和监控设备。
5.如权利要求1所述的基于果蔬呼吸热量计算冷库果蔬储量的方法,其特征在于：所述步骤S6中的冷库内果蔬的单位质量呼吸热q根据冷库内具体果蔬种类参照GB/T 15912.1-2009进行选择。
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