Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật: Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh qua mạng internet

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:68

Thêm vào BST

Báo xấu

40
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung chính của luận văn gồm có 3 chương: Chương 1 - Tổng quan về đề tài. Chương 2 - Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua mạng internet. Chương 3 - Thiết kế màn hình giám sát, hiển thị nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật: Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh qua mạng internet

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN HUY TOÀN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM CỦA KHO LẠNH QUA MẠNG INTERNET Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 852 02 16 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật điều khiển tự động hóa Người hướng dẫn khoa học TS. Lê Hùng Linh Thái Nguyên - 2020
ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục ………………………………………………………………….………….i Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt…………………………..………………...iv Danh mục các hình vẽ (hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị, v.v……………………………...v Mở đầu………………………………………………………………………………1 Nội dung…………………………………………………………………...………...2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ..................................................................3 1.1. Mục đích của việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong kho lạnh ........................3 1.1.1. Giới thiệu chung về kho lạnh. ...................................................................3 1.1.2. Phân loại kho lạnh .....................................................................................3 1.1.3. Yêu cầu chung của kho lạnh .....................................................................8 1.1.4. Mục đích của việc giám sát nhiệt độ độ ẩm trong kho lạnh ...................10 1.2. Các phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm của kho lạnh đơn giản ...........11 1.3. Các phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm của kho lạnh tiên tiến ............12 1.3.1. Điều khiển hoạt động của bộ phận làm lạnh. ..........................................12 1.3.2. Có khả năng lưu trữ lịch sử thay đổi các thông số ..................................13 1.3.3. Giám sát từ xa thông qua máy tính, mạng Internet, sóng RF hoặc GSM ...........................................................................................................................14 1.3.4. Có khả năng ứng dụng hệ thống giám sát thời gian thực........................17 1.4. Kết luận chương 1 ..........................................................................................19
iii CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM QUA MẠNG INTERET ...........................................................................................20 2.1. Giới thiệu về internet......................................................................................20 2.2. Ứng dụng Internet vào giám sát và điều khiển. .............................................21 2.2.1. Nhà thông minh .......................................................................................21 2.2.2. Internet công nghiệp................................................................................23 2.2.3. Chăm sóc sức khỏe..................................................................................26 2.2.4. Chuỗi cung ứng thông minh ....................................................................27 2.2.5. Nông nghiệp thông minh.........................................................................29 2.2.6. Ứng dụng Internet vào giám sát kho lạnh. ..............................................31 2.3. Các phương pháp kết nối, hiển thị thông số lên mạng ...................................32 2.3.1 MQTT (Message Queue Telemetry Transport) .......................................32 2.3.2 HTTP ........................................................................................................35 2.4. Chuẩn giao tiếp RS485..................................................................................37 2.4.1 Khái niệm và nguyên lý Modbus RTU ....................................................37 2.4.2 Ưu nhược điểm của Modbus RTU ...........................................................38 2.4.3. Phân biệt RS485 và RS232 ....................................................................39 2.4.4. IC max485 ..............................................................................................41 2.5. Kết luận chương 2 ..........................................................................................43 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÀN HÌNH GIÁM SÁT, HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM CỦA KHO LẠNH.....................................................................................................45 3.1 Mô tả bài toán ..................................................................................................45 3.2. Sơ đồ khối thiết bị ..........................................................................................45 3.3. Mạch nguyên lý ..............................................................................................48
iv 3.3.1 Mạch nguyên lý khối cảm biến ................................................................48 3.3.2 Mạch nguyên lý khối truyền thông ..........................................................49 3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống.................................................................50 3.5. Lưu đồ thuật toán ...........................................................................................53 3.5.1. Lưu đồ thuật toán khối cảm biến ............................................................53 3.5.2. Lưu đồ thuật toán khối truyền thông. .....................................................54 3.6. Giao diện website ...........................................................................................54 3.7. Kết quả đạt được ............................................................................................55 3.7.1. Kết quả thiết kế trên phần mềm ..............................................................55 3.7.2. Kết quả thực nghiệm..………………………………………………….57 3.8. Kết luận chương 3 .........................................................................................59 KẾT LUẬN ...............................................................................................................60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................61
v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - EEPROOM: bộ nhớ - IOT: mạng lưới thiết bị kết nối với internet - M2M: tương tác giữa máy với máy - MQTT: giao thức dạng gửi - POE: cấp nguồn qua cáp internet - PC: máy tính cá nhân - RF: tần số radio - RTU: thiết bị đầu cuối - RS232: chuẩn truyền thông - RS485:chuẩn truyền thông - SMS: dịch vụ tin nhắn ngắn - URL: đường dẫn
vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ (Hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị, ...) Trang Hình 1.1: Mô hình kho lạnh trong sinh hoạt……..…………………………………05 Hình 1.2: Kho lạnh công nghiệp…………………………………………………....05 Hình 1.3: Kho lạnh nông nghiệp …………………………………………………...06 Hình 1.4: Kho lạnh trong sản xuất công nghiệp…………………………………....10 Hình 1.5: Một loại cảm biến nhiệt độ thường được sử dụng trong kho lạnh……..….11 Hình 1.6: Một loại cảm biến độ ẩm thường sử dụng trong kho lạnh………...............12 Hình 1.7: Sơ đồ mạch khống chế nhiệt độ không dùng vi điều khiển…………................13 Hình 1.8: Mạch khống chế nhiệt độ W1209……………………..…………………14 Hình 1.9: Thiết bị giám sát kho lạnh thực phẩm với cảnh báo điện thoại của hãng Vacker…………………………………………………………...……………........16 Hình 1.10: Một hệ thống giám sát thời gian thực cho kho lạnh của hãng Vacker….17 Hình 1.11: Màn hình giám sát nhiệt độ độ ẩm thời gian thực của hãng Vacker ……………………………………………………………………………..18 Hình 2.1: Ứng dụng internet vào nhà thông minh……………..……………...........23 Hình 2.2: Mô hình một nhà máy điện tử của hãng siemens…………………..…….25 Hình 2.3: Ứng dụng internet vào chăm sóc sức khỏe…………...…………………..26 Hình 2.4: Ứng dụng internet vào chuỗi cung ứng, vận chuyển ……...……………27 Hình 2.5: Mô phỏng ứng dụng internet trong nông nghiệp ………………………. 29 Hình 2.6: Một hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm qua mạng internet……………………..32 Hình 2.7: Mô hình MQTT………………………………………………………….33
vii Hình 2.8: Giao thức http……………………………………..……………………...35 Hình 2.9: Cấu trúc đường dẫn theo giao thức http..………………………..………35 Hình 2.10. Nguyên lý hoạt động Modbus RTU …………………………...…......38 Hình 2.11. Kết nối dùng cổng RS232…………………………………………….....39 Hình 2.12. Mô hình giao tiếp RS485……………………………..…………….......40 Hình 2.13. IC max485……………………………………………………………....41 Hình 2.14. Sơ đồ nối chân của IC max 485…………………………………….......42 Hình 3.1. Sơ đồ khối toàn hệ thống………………………………..…………….....46 Hình 3.2. Sơ đồ khối module giám sát………………………………………………46 Hình 3.3. Sơ đồ khối khối truyền thông……………………………………………..47 Hình 3.4. Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến….….……………………………….……48 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý khối truyền thông………………………...……...…….49 Hình 3.6. Lưu đồ thuật toán khối cảm biến..………………………………….…...53 Hình 3.7. Lưu đồ thuật toán khối truyền thông…………………………………....54 Hình 3.8. Giao diện server khi truy cập bằng điện thoại………...………………...55 Hình 3.9. Thiết kế mạch module cảm biến..……..………………………………...56 Hình 3.10. Thiết kế mạch module truyền thông……………………………….......56 Hình 3.11. Khối truyền thông……………………………………………………...57 Hình 3.12.Khối cảm biến...….……………………………………………………..57 Hình 3.13. Kết nối module giám sát và khối truyền thông………………………...58 Hình 3.14. Hiển thị kết quả đo lên khối truyền thông…….………………………..58 Hình 3.15: Màn hình giám sát nhiệt độ và độ ẩm trên trang web………………….59
1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, các thiết bị điện tử và tự động hóa có mặt ở khắp nơi, chúng ta dễ dàng bắt gặp trong tất cả các lĩnh vực, từ những ứng dụng đặc biệt trong công nghiệp cho đến những sản phẩm dân dụng. Ban đầu, việc giám sát từ xa thông qua một hệ thống gồm các phần tử nối với nhau bằng dây dẫn với các chuẩn truyền thông phổ biến như RS-232, RS-485 và các chuẩn công nghiệp như ProfiBus. Tuy nhiên, việc mở rộng phạm vi điều khiển (tức số lượng các phần tử) của mô hình này khá khó khăn, và đặc biệt là khoảng cách điều khiển thì rất hạn chế. Sự ra đời của công nghệ truyền thông với giao thức TCP/IP đã làm thay đổi hoàn toàn suy nghĩ cũng như phạm vi ứng dụng của thiết bị giám sát từ xa. Mô hình mạng phổ biến đó là mạng nội bộ LAN (Local Area Network) và mạng diện rộng WAN (Wide Area Network), gọi chung là mạng Ethernet đã cho phép mở rộng dễ dàng phạm vi giám sát và quy mô của hệ thống. Không những thế, trong mạng Ethernet, có thể gắn nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau có cùng giao tiếp thông qua cổng truyền thông Ethernet như máy tính, máy in, camera, .. do đó, việc vận hành và giám sát trở nên cực kỳ dễ dàng. Sau hơn hai năm học tập tại trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông, tôi đã được đào tạo và tiếp thu được những kiến thức hiện đại và tiên tiến trong lĩnh vực tự động hóa. Trước khi tốt nghiệp cao học, tôi nhận được đề tài: “Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh qua mạng internet”.
2 NỘI DUNG CỦA BẢN LUẬN VĂN ĐƯỢC CHIA LÀM 3 CHƯƠNG - Chương 1: Tổng quan về đề tài. - Chương 2: Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua mạng internet. - Chương 3: Thiết kế màn hình giám sát, hiển thị nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh. Với thời gian và kiến thức có hạn, luận văn không thể tránh khỏi sai sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô, bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Huy Toàn
3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Mục đích của việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong kho lạnh 1.1.1. Giới thiệu chung về kho lạnh. Kho lạnh là nhà một nhà kho được thiết kế cách nhiệt với môi trường bên ngoài có chức năng làm lạnh, có thể điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với đặc tính vật lý, hóa học của lô hàng, tránh được mọi tiêu cực từ môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,... gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng hàng hóa. Hay hiểu một cách đơn giản thì kho lạnh cũng giống như một chiếc tủ lạnh, nhưng có quy mô to và rộng lớn hơn, được lắp đặt và thiết kế với hệ thống dàn lạnh công nghiệp với nhiệt độ thích hợp để bảo quản các loại thực phẩm, nông sản, rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y tế…Trong đó, ứng dụng rộng rãi nhất của kho lạnh là để bảo quản thực phẩm và nông sản. Để bảo quản thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều cách như: Phơi, sấy khô, đóng hộp và bảo quản lạnh. Tuy nhiên phương pháp bảo quản lạnh tỏ ra có ưu điểm nổi bật vì: + Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương pháp này. + Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính chất mùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản. Kho lạnh cần giữ cho thực phẩm, nông sản giữ ở nhiệt độ thấp, tránh quá trình phân hủy của chúng. Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 10°C thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3 lần. Ngoài ra, nhiệt độ xuống dưới 0°C, phần lớn hoạt động của enzim sẽ không hoạt động. 1.1.2. Phân loại kho lạnh Có nhiều cách phân loại kho lạnh khác nhau, ở đây chúng ta sẽ khảo sát và giới thiệu một số loại kho lạnh khác nhau đang có trên thị trường.
4 a. Phân loại kho lạnh theo công dụng - Kho lạnh sơ bộ: Dùng làm lạnh sơ bộ hay bảo quản tạm thời thực phẩm tại các nhà máy chế biến trước khi chuyển sang một khâu chế biến khác. - Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà máy chế biến và bảo quản thực phẩm (nhà máy đồ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất khẩu thịt,…). Các kho lạnh loại này thường có dung tích lớn, cần phải trang bị hệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tải của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất nhập hàng thường xuyên. - Kho phân phối, trung chuyển: Dùng điều hoà cung cấp thực phẩm cho các khu dân cư, thành phố và dự trữ lâu dài. Kho lạnh phân phối thường có dung tích lớn, trữ nhiều mặt hàng và có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống sinh hoạt của cả một cộng đồng. - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bảo quản các mặt hàng thực phẩm của hệ thống thương nghiệp. Kho dùng bảo quản tạm thời các mặt hàng đang được doanh nghiệp bán trên thị trường. - Kho vận tải (trên tàu thuỷ, tàu hoả, ôtô): Đặc điểm của kho là dung tích lớn, hàng bảo quản mang tính tạm thời để vận chuyển từ nơi này đến nơi khác. - Kho sinh hoạt: Đây là loại kho rất nhỏ dùng trong các hộ gia đình, khách sạn, nhà hàng dùng bảo quản một lượng hàng nhỏ.
5 Hình 1.1: Mô hình kho lạnh trong sinh hoạt Hình 1.2: Kho lạnh công nghiệp
6 Hình 1.3: Kho lạnh nông nghiệp b. Phân loại kho lạnh theo nhiệt độ - Kho bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản nằm trong khoảng -2°C đến 5°C. Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đối với chuối là 10°C, đối với chanh là 4°C). Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản. - Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông. Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật. Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản. Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18°C để các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản. - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quản là -12°C, buồng bảo quản đa năng thường được thiết kế ở -12°C nhưng khi cần bảo quản lạnh có thể đưa lên nhiệt độ bảo quản 0°C hoặc khi cần bảo quản đông có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quản - 18°C tuỳ theo yêu cầu công nghệ. Khi cần có thể sử dụng buồng đa năng để gia lạnh sản phẩm.
7 Buồng đa năng thường được trang bị dàn quạt nhưng cũng có thể được trang bị dàn tường hoặc dàn trần đối lưu không khí tự nhiên. - Kho gia lạnh: Được dùng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ môi trường xuống nhiệt độ bảo quản lạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đông trong phương pháp kết đông 2 pha. Tuỳ theo yêu cầu quy trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buồng có thể hạ xuống -5°C và nâng lên vài độ trên nhiệt độ đóng băng của các sản phẩm được gia lạnh. Buồng gia lạnh thường được trang bị dàn quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. - Kho bảo quản nước đá: Nhiệt độ tối thiểu -4°C. c. Phân loại kho lạnh theo dung tích chứa Kích thước kho lạnh bảo quản phụ thuộc chủ yếu vào dung tích chứa hàng của nó. Do đặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại thực phẩm khác nhau nên thường quy dung tích ra tấn thịt (MT – Meat Tons). Ví dụ: Kho 50MT, kho 100MT, 200MT, 500MT là những kho có khả năng chứa 50, 100, 200, 500 tấn. d. Phân loại theo phương pháp cách nhiệt - Kho xây: Là kho mà kết cấu là kiến trúc xây dựng và bên trong người ta bọc lớp cách nhiệt. Kho xây chiếm diện tích lớn, giá thành tương đối cao, không đẹp, khó tháo dỡ, và di chuyển. Mặt khác về mặt thẩm mỹ và vệ sinh kho xây không đảm bảo tốt. Vì vậy, hiện nay ở nước ta thường ít sử dụng kho xây để bảo quản thực phẩm. - Kho panel: Được lắp ghép từ các tấm panel tiền chế polyuretan và được lắp ghép với nhau bằng các móc khoá cam locking và mộng âm dương. Kho panel có hình thức đẹp, gọn và giá thành tương đối rẻ, rất tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ và bảo quản các mặt hàng thực phẩm, nông sản, thuốc men, dược liệu… Hiện nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sản xuất các tấm panel cách nhiệt đạt tiêu
8 chuẩn cao. Vì thế hầu hết các xí nghiệp, công nghiệp thực phẩm đều sử dụng lắp đặt kho lạnh bằng panel để bảo quản hàng hoá. 1.1.3. Yêu cầu chung của kho lạnh Mặc dù có nhiều cách phân loại khác nhau, nhưng kho lạnh có những yêu cầu chung giống nhau, ở phần này ta nêu một số yêu cầu chính của kho lạnh như sau: Yêu cầu về cấu trúc: - Kho lạnh được xây dựng ở nơi cao ráo, không bị ngập hoặc đọng nước, thuận tiện về giao thông, xa các nguồn gây ô nhiễm có đủ nguồn cung cấp điện ổn định đảm bảo cho sản xuất. - Có mặt bằng đủ rộng cả trong lẫn ngoài, được bố trí thuận tiện cho việc tiếp nhận, bốc dỡ, vận chuyển sản phẩm, tránh được khả năng gây nhiễm chéo cho sản phẩm. Nền kho lạnh phải cao hơn mặt bằng xung quanh. - Nền của kho lạnh, phòng đệm, phòng thay bao bì, đóng gói lại (nếu có) phải đảm bảo phẳng, chịu tải trọng, không trơn trượt. - Có tường bao hoặc vách ngăn cách với bên ngoài. - Thiết kế kho lạnh phải có kết cấu vững chắc, có mái che không dột, được cách nhiệt tốt. - Trần và tường của kho lạnh, phòng đệm và phòng thay bao bì, đóng gói lại (nếu có) được làm bằng vật liệu bền, không độc, không gỉ, không bị ăn mòn, không ngấm nước, cách nhiệt tốt; có bề mặt nhẵn, màu sáng; được cấu tạo dễ làm vệ sinh, khử trùng. - Cửa của kho lạnh, phòng đệm được làm bằng vật liệu bền, không độc, không gỉ, không ngấm nước, cách nhiệt tốt, có bề mặt nhẵn, được cấu tạo dễ làm vệ sinh, khử trùng; khi đóng cửa phải đảm bảo kín; các tấm màng che tại cửa kho lạnh được làm bằng vật liệu phù hợp.
9 - Kho lạnh được thiết kế sao cho khi xả băng, nước từ giàn lạnh, trên trần kho, nền kho được chảy hết ra ngoài. Yêu cầu về thiết bị, phương tiện bảo quản, vận chuyển: - Thiết bị làm lạnh phải có công suất đủ để đảm bảo sản phẩm ở nhiệt độ cần thiết và ổn định, kể cả khi kho chứa hàng đạt mức tối đa. Môi chất sử dụng là loại môi chất được phép sử dụng, không ảnh hưởng đến môi trường. - Các thiết bị áp lực chứa môi chất lạnh, ống dẫn, thiết bị trao đổi nhiệt phải đảm bảo an toàn, không bị rò rỉ và phải kiểm tra định kỳ. - Thiết bị nâng hàng, bốc dỡ, phương tiện vận chuyển được sử dụng trong kho lạnh phải được làm bằng vật liệu phù hợp, không dò dầu,có cấu trúc chắc chắn, thuận tiện cho việc bốc dỡ hàng hóa,vệ sinh. - Bộ báo nhiệt độ được đặt ở nơi dễ nhìn, dễ đọc. Yêu cầu về hệ thống chiếu sáng: - Trang bị hệ thống chiếu sáng đủ sáng cho mọi hoạt động bốc dỡ, vận chuyển sản phẩm. - Đèn chiếu sáng trong kho lạnh phải đảm bảo an toàn và có chụp bảo vệ. - Sản phẩm trước khi đưa vào bảo quản ở kho lạnh phải đạt các yêu cầu về chất lượng, được đóng bao phù hợp và ghi nhãn theo quy định. - Không bảo quản nông sản lẫn với các thực phẩm khác, trường hợp cá biệt nếu bảo quản thực phẩm khác trong kho lạnh nông sản thì các thực phẩm này phải được bao gói kín, xếp lô riêng và không là nguồn lây nhiễm cho nông sản. - Phải có hệ thống quản lý, theo dõi việc sắp xếp hàng hoá để sản phẩm trong kho được nhận dạng dễ dàng.
10 - Khi xếp hàng hoá trong kho lạnh, để không khí lạnh được lưu thông tốt phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa hàng hoá với sàn, với tường, với trần, với giàn lạnh và với quạt gió; thể tích từng nhóm phải thích hợp. Với những kho lạnh lớn phải có lối đi bảo đảm thuận tiện cho người và phương tiện khi xếp dỡ hàng. Hình 1.4: Kho lạnh trong sản xuất công nghiệp 1.1.4. Mục đích của việc giám sát nhiệt độ độ ẩm trong kho lạnh Bất kỳ kho lạnh nào cũng có những yêu cầu về nhiệt độ. Có những kho lạnh còn có những yêu cầu ngưỡng nhiệt trên và ngưỡng nhiệt dưới. Giám sát nhiệt độ rất quan trọng cho phòng lạnh. Điều này đặc biệt quan trọng đối với việc lưu trữ các loại thuốc, vắc-xin, ngân hàng máu, phòng thí nghiệm y tế, cũng như trái cây, rau, kem, thực phẩm đông lạnh, gà, thịt, pho mát, bơ, vv.. Việc giám sát nhiệt độ giúp cho người vận hành nắm được nhiệt độ hiện thời trong kho lạnh, từ đó có những phương án điều khiển cho hợp lý. Ví dụ như nhiệt độ trong kho quá cao thì phải điều khiển hệ thống làm mát, làm lạnh tăng công suất. Nếu nhiệt độ quá lạnh thì giảm công suất bộ phận làm
11 lạnh. Đồng thời nếu độ ẩm tăng thì phải bật quạt hoặc vừa sấy vừa làm lạnh để hơi nước ngưng tụ lại. Giám sát còn giúp người vận hành dễ dàng kiểm soát và phát hiện hệ thống đang chạy có bị trục trặc về phần cứng hay không. Trong nhiều trường hợp hệ thống đo và hệ thống làm lạnh, hệ thống điều khiển hoạt động không đồng bộ với nhau gây khó khăn trong quá trình sử dụng, điều này chỉ có thể phát hiện và sửa chữa nếu ta vận hành và giám sát thường xuyên. 1.2. Các phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm của kho lạnh đơn giản Về cơ bản, muốn giám sát nhiệt độ và độ ẩm thì cần có cảm biến nhiệt độ và độ ấm. Sự phát triển của các phương pháp giám sát ở đây đi liền với sự phát triển của công nghệ các loại cảm biến cũng như các bộ điều khiển xử lý tín hiệu cảm biến được sử dụng. Những kho lạnh đơn giản chỉ sử dụng cảm biến nhiệt và độ ẩm dạng điện trở hoặc tính chất giãn nở của thủy ngân (cảm biến nhiệt độ thủy ngân) sau đó kết quả hiển thị lên thang chia vạch hoặc đèn báo. Một số loại hiện đại hơn có tích hợp vi xử lý thì phần hiển thị có thêm màn hình LCD hoặc LED bảy thanh. Tuy nhiên điểm chung của những hệ thống này đều là đơn giản, chỉ có tính chất giám sát cục bộ không có khả năng giám sát và điều khiển từ xa. Hình 1.5 Một loại cảm biến nhiệt độ thường sử dụng trong kho lạnh
12 Hình 1.6. Một loại cảm biến độ ẩm thường sử dụng trong kho lạnh 1.3. Các phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm của kho lạnh tiên tiến Như đã trình bày trong phần trước, các hệ thống giám sát kho lạnh đơn giản chỉ có chức năng đo và hiển thị thông số tại kho lạnh đồng thời cảnh báo bằng đèn và còi (nếu có). Điều này gây khó khăn bất tiện khi muốn cùng lúc giám sát nhiều điểm đo, nhiều kho lạnh khác nhau trong những hệ thống phức tạp. Để khắc phục những nhược điểm đó, ngày nay những kho lạnh được giám sát theo nhiều hình thức, phương tiện tiên tiến hơn. Trong phần này luận văn sẽ đưa một số phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong kho lạnh. 1.3.1. Điều khiển hoạt động của bộ phận làm lạnh. Đây là phương pháp cải tiến đầu tiên trong hệ thống giám sát kho lạnh. Trước đây những hệ thống giám sát chỉ dừng lại ở “giám sát”, còn phần điều khiển được tách rời hoặc là chỉ có thể điều khiển thủ công. Ví dụ với những hệ thống sử dụng nhiệt kế thủy ngân, khi đó người vận hành chỉ có thể theo dõi nhiệt độ bằng cách nhìn vào nhiệt kế, khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn ngưỡng đã quy định trước thì phải tiến hành tắt hoặc khởi động bộ phận làm mát để thay đổi nhiệt độ trong kho. Với sự ra đời của những cảm biến nhiệt độ, của linh kiện bán dẫn đã kết nối phần cảm biến và cơ cấu chấp hành lại với nhau. Sự thay đổi giá trị của
13 cảm biến nhiệt sẽ tác động trực tiếp đến phần công suất và điều khiển hoạt động của phần làm lạnh. Khi vi điều khiển chưa xuất hiện và phổ biến thì những hệ thống “thuần điện tử” như này là rất phổ biến. Dưới đây là một sợ đồ thiết bị như vậy. Hình 1.7. Sơ đồ mạch khống chế nhiệt độ không dùng vi điều khiển 1.3.2. Có khả năng lưu trữ lịch sử thay đổi các thông số Sau quá trình vận hành, nghiên cứu và thử nghiệm với những ứng dụng khác nhau, người ta chọn ra được những thông số, giới hạn nhiệt độ độ ẩm cho kho lạnh. Ví dụ như việc lưu trữ thuốc, nhiệt độ được lưu trữ trong phạm vi 2°C đến 8°C, trong lưu trữ vắc-xin thì độ ẩm thích hợp là 65%, vậy làm như nào để có thể giữ được những thông số thích hợp này cho kho lạnh? Phương án lựa chọn tối ưu nhất chính là dùng vi điều khiển, khi đó nhiệt độ đo được, cũng như nhiệt độ đặt có thể được hiển thị trực quan thông qua màn hình LCD hoặc LED bảy đoạn. Ngoài ra giá trị đặt hoặc phức tạp hơn là chế độ hoạt động của hệ thống có thể được thay đổi được thông qua những nút nhấn và chương trình điều khiển. Trên thực tế đây là những hệ thống giám sát và khống chế nhiệt độ, độ ẩm đang được sử dụng phổ biến nhất, do tính thuận tiện và giá thành hợp lý,