CN115127295A - 冷柜的控制方法、冷柜以及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了冷柜的控制方法、冷柜以及计算机可读存储介质，冷柜设有至少一个柜门，每个柜门对应有一个以上安装在冷柜内部的货架，货架配置有用于补货的传送机构，控制方法包括以下步骤：获取传送机构的工作状态；判断是否有至少一个传送机构启动；若是则计时运行时间M_q，在运行时间M_q超过设定启动阈值M_qmax时，控制冷柜进入补货模式以加大冷量供应。本发明能够区分补货开门和顾客买货开门，冷柜的冷量供应策略根据实际补货状态及时调整，柜内温度稳定且冷柜更加节能。

Description

冷柜的控制方法、冷柜以及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及冷柜的控制方法、冷柜以及计算机可读存储介质。

背景技术

冷柜常见用在商场或超市中，其作用一般是纯净水、矿泉水及饮料等物品存储其中，通过冷柜配备的制冷系统来调节柜内温度，把柜内温度控制在所要求的范围内，以实现顾客选购的快捷性。冷柜在货量不足时无法避免要进行开门补货，现有技术中对于冷柜是否在补货状态的判断方法是使用门接近开关或者使用摄像头的机器视觉进行检测，无法有效区分补货开门和顾客买货开门，导致冷柜的冷量供应策略错误调整，影响物品存储效果。

另外，补货过程意味着在较长的一段时间内柜门处于开启状态，此时热负荷较大，现有技术不能根据实际补货情况对冷量进行控制，则会造成节流阀开度调节慢，制冷量无法应对突变的负荷。

因此，如何提高现有冷柜控制方法的准确性是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有冷柜的冷量供应策略调节不准确的缺陷，本发明提出冷柜的控制方法、冷柜以及计算机可读存储介质，该控制方法能够区分补货开门和顾客买货开门，冷柜的冷量供应策略根据实际补货状态及时调整，柜内温度稳定且冷柜更加节能。

本发明采用的技术方案是，设计冷柜的控制方法，冷柜设有至少一个柜门，每个柜门对应有一个以上安装在冷柜内部的货架，货架配置有用于补货的传送机构，控制方法包括以下步骤：

获取传送机构的工作状态；

判断是否有至少一个传送机构启动；

若是则计时运行时间M_q，在运行时间M_q超过设定启动阈值M_qmax时，控制冷柜进入补货模式以加大冷量供应。

优选的，运行时间M_q的计时方式为：

当有至少一个传送机构启动时，开启第一计时器计时运行时间M_q；

当第一计时器已开启且所有传送机构均停机时，开启第二计时器计时停机时间M_t，判断停机时间M_t是否超过设定停机阈值，若是则关闭第一计时器并将运行时间M_q清零，若否则控制第一计时器维持开启，持续计时运行时间M_q。

优选的，控制方法还包括：

进入补货模式之后；

根据打开的柜门数量K_开修正T_{目标过热度}得到T_{补货目标过热度}，柜门数量K_开越多，则T_{补货目标过热度}越低；

根据T_{实际过热度}与T_{补货目标过热度}之间的过热度偏差e_k调节冷量供应；

其中，T_{目标过热度}为冷柜的蒸发器目标过热度，T_{实际过热度}为冷柜的蒸发器出口温度与蒸发器进口温度之差。

优选的，

优选的，K_开的获取方式为：获取传送机构的工作状态，柜门对应的货架中有任意一个货架的传送机构启动，则判定该柜门打开，统计所有打开的柜门得到K_开。

优选的，冷柜的冷量供应通过冷柜的节流阀开度进行控制，节流阀的开度变化量△u_k根据过热度偏差e_k执行PID调节；

P＝1+0.2×K_开；

其中，K_p为比例系数，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数，T为实际过热度的采样周期，e_k为第k个采样周期时的过热度偏差。

优选的，控制方法还包括：

预先设定节流阀的开度上限值、开度下限值以及限幅调节开度中的至少一种；

当节流阀调节后的开度大于开度上限值时，将节流阀的开度开大至所述开度上限值；

和/或当节流阀调节后的开度小于开度下限值时，将节流阀的开度关小至开度下限值；

和/或当开度变化量△u_k的绝对值大于限幅调节开度时，按照限幅调节开度对节流阀进行调节。

优选的，控制方法还包括：

进入补货模式之后；

获取传送机构的工作状态；

判断是否所有传送机构均停机；

若是则计时停机时间M_t，在停机时间M_t超过设定退出阈值时，控制冷柜进入补货退出模式以维持冷量供应。

优选的，停机时间M_t的计时方式为：

当所有传送机构均停机时，开启第二计时器计时停机时间M_t；

当第二计时器已开启且有至少一个传送机构启动时，关闭第二计时器并将停机时间M_t清零。

优选的，控制方法还包括：

进入补货退出模式之后；

冷柜维持离开补货模式时的冷量供应，并计时补货退出模式的持续时间；

在持续时间达到设定时间时，控制冷柜恢复常规制冷模式。

在一些实施例中，设定时间为Q分钟，Q为冷柜的柜门总数。

优选的，在补货退出模式下，冷柜的节流阀保持离开补货模式时的开度，以维持冷量供应。

优选的，在冷柜进入常规制冷模式时，冷柜的节流阀调整为设定初始开度。

本发明提出了冷柜，包括：柜体、至少一个柜门、安装在柜体内部的货架和传送机构，每个柜门对应有一个以上的货架，货架配置有用于补货的传送机构，冷柜的控制器执行上述的控制方法。

优选的，柜门对应的货架由上至下排成一列，每个货架配置一个用于补货的传送机构。

优选的，传送机构包括：第一传送带，其设于货架远离柜门的一端，第一传送带用于承接被顶出货架的物品；第二传送带，其设于货架的一侧，第二传送带用于将第一传送带送出的物品运至货架靠近柜门的一端。

优选的，传送机构还包括：用于检测第一传送带上是否有物品的第一检测装置、用于检测第二传送带上是否有物品的第二检测装置，控制器接收第一检测装置的检测信号并控制第一传送带的工作状态，控制器接收第二检测装置的检测信号并控制第二传送带的工作状态。

本发明还提出了计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，计算机程序运行时执行上述的控制方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、获取传送机构的工作状态并计时运行时间M_q，根据运行时间M_q准确控制冷柜进入补货模式，加大冷量供应，避免柜内超温；

2、根据打开的柜门数量K_开修正T_{目标过热度}得到T_{补货目标过热度}，柜门数量K_开越多，则T_{补货目标过热度}越低，节流阀的开度能够快速调整，制冷量大幅提高以应对突变的负荷；

3、进入补货模式之后，获取传送机构的工作状态并计时停机时间M_t，根据停机时间M_t准确控制冷柜进入补货退出模式，维持冷量供应，避免柜内温度波动。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中货架的结构示意图；

图2是本发明中控制方法的控制流程示意图；

图3是本发明中补货模式的控制流程流向图；

图4是本发明中补货退出模式的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出控制方法适用于冷柜，包括但不限于冷藏式陈列柜、制冷式陈列柜、冷藏式展示柜等等，冷柜包括柜体和至少一个柜门，每个柜门对应有一个以上的货架1，货架1配置有用于补货的传送机构，通过传送机构运输物品进行补货，货架1和传送机构均安装在冷柜内部。

需要说明的是，根据应用场景不同可使用容积不同的冷柜，即柜门总数Q不同的冷柜，例如双门冷柜、三门冷柜、四门冷柜，在一些实施例中，柜门对应的货架1由上至下排成一列，冷柜每列可放N个货架1，整个冷柜可放Q×N个货架1，每个货架1配置一个用于补货的传送机构。

以冷柜的柜门为前、冷柜的背面为后，每个货架1有多个相互平行的直线型储物格11，物品从前至后逐个码放在储物格11上，以下详细说明传送机构的结构。

传送机构包括：第一传送带2和第二传送带3，第一传送带2设于货架1远离柜门的后端，第一传送带2经过该货架1的所有储物格11，其作用是承接被任意一个储物格11中被向后顶出的物品，将物品送至第二传送带3上，第二传送带3设于货架1的一侧，且第二传送带3位于第一传送带2的出料端，其作用是将第一传送带2送出的物品运至货架1的前端。第二传送带3与第一传送带2相互垂直，并且第二传送带3平行于储物格11。以饮料为例，补货时直接将新上的饮料放入储物格11的前端，将储物格11原来的饮料从储物格11的后端顶出到第一传送带2上，第一传送带2将原来的饮料送到第二传送带3，由第二传送带3将原来的饮料带到货架1前端，再由人工将原来的饮料放置再到对应储物格11前端，保证顾客购买的都是冷藏后的饮料，既加快补货速度又能避免冷量散失浪费。

在一些实施例中，货架1后端与第一传送带2的连接处设有弹簧门，弹簧门的门体铰接在货架1或者柜体上，铰接轴上套有复位弹簧，弹簧门的门体抵在储物格11的后端，物品可以从货架1进入第一传送带2，但由于弹簧门限制，不能从第一传送带2进入货架1。

再又一些实施例中，为了实现第一传送带2和第二传送带3的自动控制，传送机构还设有第一检测装置和第二检测装置，第一检测装置的作用是检测第一传送带2上是否有物品，第二检测装置的作用是检测第二传送带3上是否有物品，第一检测装置、第二检测装置、第一传送带2的电机和第二传送带3的电机均与冷柜的控制器连接，控制器在第一传送带2上有物品时启动第一传送带的电机，反之，第一传送带2上没有物品时关闭第一传送带2的电机，控制器在第二传送带2上有物品时启动第二传送带3的电机，反之，第二传送带3上没有物品时关闭第二传送带3的电机。检测装置可以采用红外发射器和红外接收器，第一传送带2的一端设有第一红外发射器21、另一端设有第一红外接收器22，当第一传送带2上有物品时，物品挡住红外信号，第一红外接收器22不能接收到红外信号，此时第一传送带2工作，当第一传送带2上无物品时，第一红外接收器22能接收到红外信号，此时第一传送带2停机；第二传送带3的一端设有第二红外发射器31、另一端设有第二红外接收器32，当第二传送带3上有物品时，物品挡住红外信号，第二红外接收器32不能接收到红外信号，此时第二传送带3工作，当第二传送带3上无物品时，第二红外接收器32能接收到红外信号，此时第二传送带3停机。

应当理解的是，第一传送带2和第二传送带3中有任何一个传送带在工作，则控制器判定传送机构启动，第一传送带2和第二传送带3都停机，则控制器判定传送机构停机。当然，实际使用时也可以通过手动控制第一传送带2和第二传送带3的启动和关闭，控制器通过获取第一传送带2和第二传送带3的开关信号判定传送机构的工作状态，判断逻辑相同。

本发明的控制方法是在冷柜硬件结构的基础上提出的，具体步骤如下：

获取传送机构的工作状态；

判断是否有至少一个传送机构启动；

若是则计时运行时间M_q，若否则返回获取传送机构的工作状态；

判断运行时间M_q是否超过设定启动阈值M_qmax；

若是则控制冷柜进入补货模式以加大冷量供应，若否则返回计时运行时间M_q。

本发明利用运行时间M_q准确控制冷柜进入补货模式，避免现有技术中采用门接近开关或者使用摄像头造成的误判。

在一些实施例中，运行时间M_q的计时方式为：当有至少一个传送机构启动时，开启第一计时器计时运行时间M_q，当第一计时器已开启且所有传送机构均停机时，开启第二计时器计时停机时间M_t，判断停机时间M_t是否超过设定停机阈值，若是则关闭第一计时器并将运行时间M_q清零，若否则控制第一计时器维持开启，持续计时运行时间M_q，设定停机阈值可以是2min。此计时方式是考虑到补货时操作人员有可能被打断，例如核对补货清单或者搬动补货物品等，补货尚未完成，柜门还在持续打开，因此短暂的停机时间M_t应当计入运行时间M_q中，能够更准确的控制冷柜进入补货模式。

在一些实施例中，控制方法还包括：

进入补货模式之后；

获取传送机构的工作状态；

判断是否所有传送机构均停机；

若是则计时停机时间M_t，若否则返回获取传送机构的工作状态；

判断停机时间M_t是否超过设定退出阈值；

若是则控制冷柜进入补货退出模式以维持冷量供应，若否则返回计时停机时间M_t。

本发明利用停机时间M_t准确控制冷柜进入补货退出模式，维持冷量供应，避免柜内温度波动，设定推出阈值可以是2min等，可以根据实际使用需求设置。

在一些实施例中，停机时间M_t的计时方式为：当所有传送机构均停机时，开启第二计时器计时停机时间M_t，当第二计时器已开启且有至少一个传送机构启动时，关闭第二计时器并将停机时间M_t清零。

如图2所示，冷柜进入补货模式和补货退出模式的流程如下：

实时获取传送机构的工作状态；

判断是否有至少一个传送机构启动；

若是则计时运行时间M_q，若否则返回获取传送机构的工作状态；

判断运行时间M_q是否超过设定启动阈值M_qmax；

若是则控制冷柜进入补货模式以加大冷量供应，若否则返回计时运行时间M_q；

进入补货模式之后判断是否所有传送机构均停机；

若是则计时停机时间M_t，若否则返回获取传送机构的工作状态；

判断停机时间M_t是否超过设定退出阈值；

若是则控制冷柜进入补货退出模式以维持冷量供应，若否则返回计时停机时间M_t。

如图3所示，当整机进入补货模式时，则意味着在较长的一段时间内柜门处于开启状态，此时热负荷突变，节流阀应迅速动作，大幅提高制冷量以有效防止柜内超温。控制方法还包括：

进入补货模式之后；

根据打开的柜门数量K_开判定过热度修正系数，根据过热度修正系数修正T_{目标过热度}得到T_{补货目标过热度}，柜门数量K_开越多，则T_{补货目标过热度}越低；

根据T_{实际过热度}与T_{补货目标过热度}之间的过热度偏差e_k调节冷量供应；

其中，T_{目标过热度}为冷柜的蒸发器目标过热度，T_{实际过热度}为冷柜的蒸发器出口温度与蒸发器进口温度之差。

本发明的补货模式控制逻辑是柜门数量K_开越多，说明负荷突变越大，将T_{补货目标过热度}修正到更低，而对制冷循环来说，目标过热度越小，则表示蒸发器的换热效果会更好，冷量供应更大，从而实现冷量供应更准确的调节。

在本发明的一些实施例中，T_{补货目标过热度}为过热度修正系数与T_{目标过热度}之积，

即柜门数量K_开越多，计算得到的T_{补货目标过热度}越小，K_开的获取方式为：获取传送机构的工作状态，柜门对应的货架中有任意一个货架的传送机构启动，则判定该柜门打开，统计所有打开的柜门得到K_开。为便于理解，以四门冷柜举例进行说明，每个柜门对应一列货架，四门冷柜共有四列货架，假设第二列和第三列有货架的传送机构启动，则说明第二列和第三列正在补货，即有两列货架正在补货，而补货过程中必须保持柜门开启，因此第二列和第三列的柜门被打开，因此柜门数量K_开为2。

需要指出的，实际应用时T_{补货目标过热度}的修正逻辑可以采用其他方式，T_{补货目标过热度}的变化规律与柜门数量K_开相反即可，柜门数量K_开也可以采用其他方式获取，例如设置检测门体是否开启的传感器等。

在一些实施例中，冷柜的冷量供应通过冷柜的节流阀开度进行控制，节流阀的开度变化量△u_k根据过热度偏差e_k执行PID调节；

P＝1+0.2×K_开；

其中，K_p为比例系数，K_p取值范围为1-2000，T_i为积分时间常数，T_i取值范围为1-1000，T_d为微分时间常数，T_d取值范围为0-90，T为实际过热度的采样周期，e_k为第k个采样周期时的过热度偏差，由此可推出，e_k-1为第k-1个采样周期时的过热度偏差，e_k-2为第k-2个采样周期时的过热度偏差，k为正整数。

需要指出的时，K_p、T_i、T_d以及P的计算公式均是由大量实验数据统计得到。预先设定节流阀的开度上限值、开度下限值以及限幅调节开度中的至少一种，当节流阀调节后的开度大于开度上限值时，将节流阀的开度开大至所述开度上限值；当节流阀调节后的开度小于开度下限值时，将节流阀的开度关小至开度下限值；当开度变化量△u_k的绝对值大于限幅调节开度时，按照限幅调节开度对节流阀进行调节，即△u_k为正时按照限幅调节开度开大节流阀，△u_k为负时按照限幅调节开度关小节流阀。

如图4所示，为了防止制冷量出现超调或者直接退出补货模式导致柜内温度波动，控制方法还包括：

进入补货退出模式之后；

冷柜维持离开补货模式时的冷量供应，并计时补货退出模式的持续时间；

在持续时间达到设定时间时，控制冷柜恢复常规制冷模式。

在一些实施例中，设定时间为Q分钟，Q为冷柜的柜门总数，此设计的逻辑是冷柜的柜门数量越多，则冷柜的负荷越大，补货退出模式需要调节的时间更长，即门数和持续时间应成正比，因此采用柜门总数作为设定时间。

在一些实施例中，冷柜的冷量供应通过冷柜的节流阀开度进行控制，在补货退出模式下，冷柜的节流阀保持离开补货模式时的开度，以维持冷量供应，即节流阀在补货模式下最后的开度作为节流阀在补货退出模式期间的开度，节流阀开度保持不变，在冷柜进入常规制冷模式时，冷柜的节流阀调整为设定初始开度。

在一些实施例中，上述控制方法由冷柜的控制器执行。

需要指出的是，在控制方法执行过程中，控制器实时获取冷柜中所有传送机构的工作状态，以准确计时运行时间M_q和停机时间M_t。节流阀通常是指电子膨胀阀，△u_k的单位为％。

本发明还提出了计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，计算机程序运行时执行上述的控制方法。

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 (18)

1.冷柜的控制方法，所述冷柜设有至少一个柜门，每个柜门对应有一个以上安装在所述冷柜内部的货架，所述货架配置有用于补货的传送机构；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

获取所述传送机构的工作状态；

判断是否有至少一个所述传送机构启动；

若是则计时运行时间M_q，在所述运行时间M_q超过设定启动阈值M_qmax时，控制所述冷柜进入补货模式以加大冷量供应。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述运行时间M_q的计时方式为：

当有至少一个所述传送机构启动时，开启第一计时器计时运行时间M_q；

当所述第一计时器已开启且所有所述传送机构均停机时，开启第二计时器计时停机时间M_t，判断所述停机时间M_t是否超过设定停机阈值，若是则关闭所述第一计时器并将所述运行时间M_q清零，若否则控制所述第一计时器维持开启，持续计时所述运行时间M_q。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

进入所述补货模式之后；

根据打开的柜门数量K_开修正T_{目标过热度}得到T_{补货目标过热度}，所述柜门数量K_开越多，则所述T_{补货目标过热度}越低；

根据T_{实际过热度}与T_{补货目标过热度}之间的过热度偏差e_k调节冷量供应；

其中，T_{目标过热度}为所述冷柜的蒸发器目标过热度，T_{实际过热度}为所述冷柜的蒸发器出口温度与蒸发器进口温度之差。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述K_开的获取方式为：获取所述传送机构的工作状态，所述柜门对应的货架中有任意一个货架的传送机构启动，则判定该柜门打开，统计所有打开的柜门得到所述K_开。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述冷柜的冷量供应通过所述冷柜的节流阀开度进行控制，所述节流阀的开度变化量△u_k根据过热度偏差e_k执行PID调节；

P＝1+0.2×K_开；

其中，K_p为比例系数，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数，T为实际过热度的采样周期，e_k为第k个采样周期时的过热度偏差。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：

预先设定所述节流阀的开度上限值、开度下限值以及限幅调节开度中的至少一种；

当所述节流阀调节后的开度大于所述开度上限值时，将所述节流阀的开度开大至所述开度上限值；

和/或当所述节流阀调节后的开度小于所述开度下限值时，将所述节流阀的开度关小至所述开度下限值；

和/或当所述开度变化量△u_k的绝对值大于限幅调节开度时，按照所述限幅调节开度对所述节流阀进行调节。

8.根据权利要求1至7任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括：

进入所述补货模式之后；

获取所述传送机构的工作状态；

判断是否所有所述传送机构均停机；

若是则计时停机时间M_t，在所述停机时间M_t超过设定退出阈值时，控制所述冷柜进入补货退出模式以维持冷量供应。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述停机时间M_t的计时方式为：

当所有所述传送机构均停机时，开启第二计时器计时停机时间M_t；

当所述第二计时器已开启且有至少一个传送机构启动时，关闭所述第二计时器并将所述停机时间M_t清零。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：

进入所述补货退出模式之后；

所述冷柜维持离开所述补货模式时的冷量供应，并计时所述补货退出模式的持续时间；

在所述持续时间达到设定时间时，控制所述冷柜恢复常规制冷模式。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述设定时间为Q分钟，Q为所述冷柜的柜门总数。

12.根据权利要求10所述的所述的控制方法，其特征在于，在所述补货退出模式下，所述冷柜的节流阀保持离开所述补货模式时的开度，以维持冷量供应。

13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在所述冷柜进入常规制冷模式时，所述冷柜的节流阀调整为设定初始开度。

14.冷柜，包括：柜体、至少一个柜门、安装在所述柜体内部的货架和传送机构，每个所述柜门对应有一个以上的所述货架，所述货架配置有用于补货的传送机构；其特征在于，所述冷柜的控制器执行权利要求1至13任一项所述的控制方法。

15.根据权利要求14所述的冷柜，其特征在于，所述柜门对应的货架由上至下排成一列，每个货架配置一个用于补货的传送机构。

16.根据权利要求15所述的冷柜，其特征在于，所述传送机构包括：

第一传送带，其设于所述货架远离所述柜门的一端，所述第一传送带用于承接被顶出所述货架的物品；

第二传送带，其设于所述货架的一侧，所述第二传送带用于将所述第一传送带送出的物品运至所述货架靠近所述柜门的一端。

17.根据权利要求16所述的冷柜，其特征在于，所述传送机构还包括：用于检测所述第一传送带上是否有物品的第一检测装置、用于检测所述第二传送带上是否有物品的第二检测装置，所述控制器接收所述第一检测装置的检测信号并控制所述第一传送带的工作状态，所述控制器接收所述第二检测装置的检测信号并控制所述第二传送带的工作状态。

18.计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行如权利要求1至13任一项所述的控制方法。

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