Актуальность работы заключается в необходимости поддержания требуемого микроклимата холодильной камеры складских помещений, а также снижение себестоимости хранения продукции за счет экономии тепловой энергии.
Объектом исследования являются холодильные камеры в складских помещениях.
Предметом исследования является температурный режим холодильной камеры.
Цель работы заключается в автоматизации контроля температурного режима холодильных камер складских помещений.
Достижение цели реализуется путем решения следующих задач :
- Разработать способ и алгоритм измерения температуры в заданном диапазоне.
- Спроектировать и создать автоматизированную систему.
- Провести натурные испытания. Получить экспериментальные результаты для подтверждения адекватности разработанного способа и алгоритма.
В пищевой промышленности, торговле продуктами питания, в складском хозяйстве сложно переоценить необходимость постоянного контроля состояния холодильного оборудования. Также сложно найти более эффективное инженерное решение, чем организация удаленного мониторинга температур, сбоев и прочих составляющих работы холодильника в режиме реального времени. Ведь затраты на создание и установку системы автоматизации и диспетчеризации пренебрежительно малы в сравнении с тем, сколько стоит испортившийся товар и срыв обязательств перед партнерами из-за того, что холодильный агрегат вышел из строя и это не удалось своевременно обнаружить. Для эффективной работы оборудования и предотвращения потерь, связанных с внезапными сбоями в его работе необходимо, как минимум, своевременное оповещение ответственных лиц о нештатных ситуациях.
Точность измерения температуры нашей разработки определяется выбором температурных датчиков. В нашем случае это 1–2 градуса. Поддерживаемая температура в холодильных камерах -4 градуса Цельсия.
Назначение системы
Система обеспечивает мониторинг температуры в холодильных камерах складских помещений. Измерение температуры воздуха производится датчиками температуры, установленными в холодильных камерах.
Основные функции системы
— мониторинг температуры в холодильных камерах с архивированием и отображением информации в виде трендов;
— оповещение оперативного персонала о превышении параметров заданных границ посредством отправки SMS-сообщений с информацией о возникших аварийных ситуациях температурного режима;
— ведение роллинга сообщений с отображением всех нештатных ситуаций, возникших в процессе эксплуатации системы.
Архитектура системы
В иерархии выделяются три функционально распределенных единицы:
— уровень датчиков температуры, расположенных непосредственно в холодильных камерах;
— уровень сбора данных, который включает в себя контроллер сбора данных на плате Arduino в комплекте с модулями ввода-вывода, осуществляющие опрос датчиков, а также коммуникационное оборудование связи;
— уровень централизованного сбора, хранения и обработки данных — сервер базы данных построенный на MySQL.
Система обеспечивает мониторинг температуры в реальном времени, аварийное оповещение о нарушении температурного режима и архивное хранение данных. Объём сохраняемого архива температурных данных определяется ёмкостью накопителей сервера.
Одной из особенностей системы является дополнительная отправка SMS-сообщений на служебный сотовый телефон в случае возникновения нештатных ситуаций — при достижении аварийных значений температуры в холодильных камерах.
Этапы создания системы
Для достижения поставленной цели и связанных с ней задач в работе использовались следующие языки программирования: Python, php, C++. Взаимодействие с человеком происходит посредством Telegram-бота. В силу большого объёма разработанного кода ниже приведём лишь некоторые его фрагменты, с пояснением их функционала.
Фрагмент кода, разработанного на С++:
void loop()
{
String nes="";
ds1.requestTemperatures();
float t1 = ds1.getTempC(sensor1);
float t2 = ds1.getTempC(sensor2);
float t3 = ds1.getTempC(sensor3);
float t4 = ds1.getTempC(sensor5);
if ((t1 > max_d) or (t1
nes=nes+"t1-"+t1;
}
if ((t2 > max_d) or (t2
nes=nes+",t2-"+t2;
}
if ((t3 > max_d) or (t3
nes=nes+",t3-"+t3;
}
if ((t4 > max_d) or (t4
nes=nes+",t4-"+t4;
}
Serial.print("T1-");
Serial.println(t1);
Serial.print("T2-");
Serial.println(t2);
Serial.print("T3-");
Serial.println(t3);
Serial.print("T4-");
Serial.println(t4);
delay(300);
Данный код выводит на экран показание датчиков и отправляет их в базу данных.
Следующий фрагмент кода разработан на Python:
for x in soft.dont_w_hours:
i = i + 1
if x == hous_now or x == hous_1plas or x == hous_1bac:
dat = ''.join(soft.dont_w[i])
time_dws = ''.join(soft.dont_w_time[i])
if not dat == '':
mark = types.ReplyKeyboardMarkup(resize_keyboard=True)
stop = types.KeyboardButton('стоп')
mark.add(stop)
nots = "Датчик " + dat + ' неработает в это время' + time_dws
bot.send_message(ids, nots, reply_markup=mark)
bot.polling(none_stop=True)
if mass.text == 'стоп':
dat = ''
else:
print('Все норм')
Веб-интерфейс для администрирования СУБД MySQL — phpMyAdmin:
Внедрение результатов исследования
Данная разработка внедрена в работу предприятия «РегионСнаб Сибирь», занимающаяся оптовой продажей продуктов питания и ингредиентов для японской кухни. В своей деятельности компания использует промышленное холодильное оборудование для хранения продаваемой продукции. Поддержание правильного температурного режима в холодильных камерах, является одной из главных задач компании. Отзыв о внедрении описываемой разработки прилагается (см. Приложение 1).
Перспективы использования разработки
Особые требования к условиям температурного режима и влажности воздуха актуальны для хранения:
— фармакологической продукции, в особенности иммунобиологических препаратов;
— скоропортящихся пищевых продуктов (мясо, рыба, птица, молокопродукты и пр.);
— плодоовощной продукции и многого другого.
Контроль температуры и влажности на складах и помещениях, где важен определенный режим: серверные, дата-центры, документальные архивы, продуктовые склады, фармакологические склады, аптеки, морозильные камеры глубокой заморозки. Отклонение от температурных режимов может повлечь значительное сокращение срока годности продукции или даже её порчу, выход из строя дорогостоящего оборудования. А нарушение норм хранения лекарств и детского питания связаны с риском для здоровья человека.
Контроль температурного режима хранения также важен для различных технологических процессов, например в виноделии или производстве сыров, и обуславливается необходимостью постоянного мониторинга важных для производства параметров: влажности и температуры, для некоторых процессов также анализируется уровень газов. Всё это является перспективой нашей дальнейшей работы, в том числе подключение разнообразных датчиков к системе. Нарушение условий производства, хранения и перевозки продуктов ведет к значительным финансовым потерям, а в случае с медицинскими препаратами несет угрозу здоровью и жизни людей.
Заключение
Таким образом, наш проект поможет компаниям, которые используют в своей деятельности промышленное холодильное оборудование. Основное назначение устройства — это контроль, мониторинг и учет данных температурного режима в холодильных (морозильных) камерах. С его помощью можно узнать как текущие показания температурного режима, так и статистику за предыдущие периоды. В момент превышения заданных значений система отправит на телефон уведомление с подробной характеристикой. Такой контроль поможет избежать проблем с порчей продуктов питания.
Приложение 1
