專利名稱：一種新型果蔬運(yùn)輸箱體、智能變量通風(fēng)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及果蔬保鮮運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于氣調(diào)保鮮用新型果 蔬運(yùn)輸箱體、智能變量通風(fēng)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
運(yùn)輸箱體內(nèi)裝滿果蔬后，果蔬呼吸放熱，會(huì)導(dǎo)致箱體內(nèi)環(huán)境溫度升高，箱體內(nèi)溫度 升高會(huì)進(jìn)一步加速果蔬的呼吸作用，從而易導(dǎo)致果蔬品質(zhì)下降，果蔬保鮮期縮短。目前，傳 統(tǒng)果蔬保鮮運(yùn)輸箱體基本采用長方體的箱體，在箱體內(nèi)上前方安裝空調(diào)的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器 裝有內(nèi)置風(fēng)機(jī)。蒸發(fā)器的出風(fēng)口吹向箱體后部，然后當(dāng)箱體內(nèi)裝滿果蔬后，蒸發(fā)器出風(fēng)口的 風(fēng)吹到果蔬上遇到阻力，接著又進(jìn)入回風(fēng)口，造成通風(fēng)短路，箱體內(nèi)中后部的果蔬的通風(fēng)較 少，易造成箱體內(nèi)溫差過大，有研究表明，傳統(tǒng)箱體內(nèi)的溫差可達(dá)15°C，對果蔬保鮮不利，因 此亟需對目前的箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。另外，蒸發(fā)器內(nèi)置的風(fēng)機(jī)僅有一個(gè)風(fēng)速，當(dāng)制冷機(jī) 組不工作時(shí)，通風(fēng)即停止。特別是在果蔬液氮?dú)庹{(diào)保鮮運(yùn)輸裝備中，箱體內(nèi)的果蔬對風(fēng)速要 求較高。若采用液氮?dú)庹{(diào)，液氮噴出時(shí)，出口溫度低，為加速液氮出口與外界進(jìn)行熱交換，需 加大通風(fēng)量，加速液氮汽化并將液氮升溫至目標(biāo)值，防止液氮出口低溫對果蔬產(chǎn)生凍害。若 液氮未噴出時(shí)，則需根據(jù)箱體內(nèi)溫度和濕度情況進(jìn)行通風(fēng)。此外，溫度與濕度的設(shè)定值與目 標(biāo)值差距的大小不同時(shí)，選用的通風(fēng)風(fēng)量也不同。箱體通風(fēng)風(fēng)量的大小應(yīng)與箱體內(nèi)的實(shí)際 情況相結(jié)合。若箱內(nèi)通風(fēng)風(fēng)速恒定在較大值時(shí)，易導(dǎo)致果蔬干耗嚴(yán)重，降低果蔬品質(zhì)；若箱 內(nèi)通風(fēng)風(fēng)速恒定在較小值時(shí)，則箱內(nèi)環(huán)境不均勻，保鮮質(zhì)量差。改進(jìn)目前的箱體結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn) 風(fēng)機(jī)變量通風(fēng)控制是目前果蔬運(yùn)輸，特別是氣調(diào)保鮮運(yùn)輸中急需解決的問題之一，對提高 果蔬品質(zhì)、延長果蔬保鮮周期，增強(qiáng)我國果蔬國際競爭力有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種智能變量通風(fēng)系 統(tǒng)，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，有利于促進(jìn)果蔬保鮮環(huán)境均勻、 提高果蔬保鮮品質(zhì)。本發(fā)明的目的之二在于提供上述智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明的目的之三在于提供一種應(yīng)用上述智能變量通風(fēng)系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法的新 型果蔬運(yùn)輸箱體。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)，包括控 制模塊、變頻模塊、風(fēng)機(jī)、人機(jī)交互界面和信號(hào)采集模塊，所述人機(jī)交互界面、控制模塊、變 頻模塊和風(fēng)機(jī)依次相連，所述信號(hào)采集模塊和控制模塊相連。優(yōu)選的，所述控制模塊包括相連的主機(jī)模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和 數(shù)字量輸入輸出模塊。優(yōu)選的，所述信號(hào)采集模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、液氮罐出液管電磁閥。 所述溫度傳感器用于對環(huán)境的溫度進(jìn)行采樣；所述濕度傳感器用于對環(huán)境的濕度進(jìn)行采樣；所述液氮罐出液管電磁閥將自身的啟閉信號(hào)發(fā)送給控制模塊，實(shí)現(xiàn)控制模塊對液氮罐 出液管電磁閥的監(jiān)測。優(yōu)選的，所述的人機(jī)交互界面采用觸摸屏顯示。人機(jī)交互界面用于實(shí)時(shí)顯示果蔬 品種、保鮮參數(shù)(溫度、濕度和氣體成分)的目標(biāo)值和實(shí)際值，還可以通過人機(jī)交互界面添 加、修改、刪除果蔬品種及保鮮環(huán)境參數(shù)目標(biāo)值。本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方 法，具體包括以下步驟Si、初始化設(shè)置管理人員將控制模塊中的主機(jī)模塊開關(guān)推至ON檔，通過人機(jī)交 互界面設(shè)定溫度目標(biāo)值、濕度目標(biāo)值、氧氣濃度目標(biāo)值，進(jìn)入步驟S2 ；S2、信號(hào)采集模塊通過溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行采樣，通過濕度傳感器對環(huán)境 濕度進(jìn)行采樣，并監(jiān)測液氮罐出液管電磁閥啟閉信號(hào)，將所采集的溫度采樣值、濕度采樣值 和液氮罐出液管電磁閥啟閉信號(hào)發(fā)送給主機(jī)模塊，進(jìn)入步驟S3 ；S3、主機(jī)模塊根據(jù)液氮罐出液管電磁閥啟閉信號(hào)判斷液氮罐出液管電磁閥是否處 于開啟狀態(tài)，若否，則進(jìn)入步驟S4 ；若是，則管理員將風(fēng)機(jī)頻率設(shè)定為最佳頻率值，形成風(fēng) 機(jī)頻率控制信號(hào)，進(jìn)入步驟S6 ；S4、主機(jī)模塊判斷溫度采樣值是否與溫度目標(biāo)值相等，若是，則進(jìn)入步驟S5 ；若 否，則主機(jī)模塊根據(jù)溫度差和溫度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制量，形成風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)， 進(jìn)入步驟S6 ；S5、主機(jī)模塊判斷濕度采樣值是否與濕度目標(biāo)值相等，若是，則返回步驟S2 ；若 否，主機(jī)模塊根據(jù)濕度差和濕度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制量，形成風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)，進(jìn) 入步驟S6 ；S6、主機(jī)模塊通過模擬量輸出模塊將風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)以模擬量的形式輸出，進(jìn) 入步驟S7 ；S7、變頻模塊根據(jù)風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)改變輸出電壓，進(jìn)入S8 ；S8、風(fēng)機(jī)根據(jù)輸出電壓改變轉(zhuǎn)速，進(jìn)入S9 ；S9、主機(jī)模塊判斷是否收到管理員的關(guān)閉信號(hào)，若是，則退出操作；若否，則返回步 馬聚S2 ο優(yōu)選的，所述步驟S3中的最佳頻率值為50Hz。優(yōu)選的，所述步驟S4中主機(jī)模塊根據(jù)溫度差和溫度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制 量，是指采用模糊控制算法，求出控制量，具體包括以下步驟S4. 1、將量化因子置入主機(jī)模塊，其中量化因子具體包括模糊論域、模糊規(guī)則表和 隸屬函數(shù)，具體為S4. 1. 1、將模糊論域置入主機(jī)模塊溫度差值e與溫度變化率ec的基本論域均為 {-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，模糊輸出量1的基本論域?yàn)閧0、1、2、3、4、5、6} ；e、 ec和W的模糊集均取為{NB NM NS ZO PSPM PB}，其中NB代表負(fù)大，NM代表負(fù)中，NS代表 負(fù)小，ZO代表零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；進(jìn)入步驟S4. 1. 2 ；S4. 1. 2、將隸屬函數(shù)置入主機(jī)模塊e、eC和W的隸屬函數(shù)均選取為三角函數(shù)形式， 建立e、ec和W的隸屬函數(shù)，三角函數(shù)的通用表達(dá)式為
權(quán)利要求
一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，包括控制模塊、變頻模塊、風(fēng)機(jī)、人機(jī)交互界面和信號(hào)采集模塊，所述人機(jī)交互界面、控制模塊、變頻模塊和風(fēng)機(jī)依次相連，所述信號(hào)采集模塊和控制模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括相連 的主機(jī)模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和數(shù)字量輸入輸出模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)采集模塊包括 溫度傳感器、濕度傳感器、液氮罐出液管電磁閥。
4.一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，具體包括以下步驟51、初始化設(shè)置管理人員將控制模塊中的主機(jī)模塊開關(guān)推至ON檔，通過人機(jī)交互界 面設(shè)定溫度目標(biāo)值、濕度目標(biāo)值、氧氣濃度目標(biāo)值，進(jìn)入步驟S2 ；52、信號(hào)采集模塊通過溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行采樣，通過濕度傳感器對環(huán)境濕度 進(jìn)行采樣，并監(jiān)測液氮罐出液管電磁閥啟閉信號(hào)，將所采集的溫度采樣值、濕度采樣值和液 氮罐出液管電磁閥啟閉信號(hào)發(fā)送給主機(jī)模塊，進(jìn)入步驟S3 ；53、主機(jī)模塊根據(jù)液氮罐出液管電磁閥啟閉信號(hào)判斷液氮罐出液管電磁閥是否處于開 啟狀態(tài)，若否，則進(jìn)入步驟S4 ；若是，則管理員將風(fēng)機(jī)頻率設(shè)定為最佳頻率值，形成風(fēng)機(jī)頻 率控制信號(hào)，進(jìn)入步驟S6;54、主機(jī)模塊判斷溫度采樣值是否與溫度目標(biāo)值相等，若是，則進(jìn)入步驟S5；若否，則 主機(jī)模塊根據(jù)溫度差和溫度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制量，形成風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)，進(jìn)入步 驟S6 ；55、主機(jī)模塊判斷濕度采樣值是否與濕度目標(biāo)值相等，若是，則返回步驟S2；若否，主 機(jī)模塊根據(jù)濕度差和濕度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制量，形成風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)，進(jìn)入步驟 S6 ；56、主機(jī)模塊通過模擬量輸出模塊將風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)以模擬量的形式輸出，進(jìn)入步 驟S7 ；57、變頻模塊根據(jù)風(fēng)機(jī)頻率控制信號(hào)改變輸出電壓，進(jìn)入S8；58、風(fēng)機(jī)根據(jù)輸出電壓改變轉(zhuǎn)速，進(jìn)入S9；59、主機(jī)模塊判斷是否收到管理員的關(guān)閉信號(hào)，若是，則退出操作；若否，則返回步驟S2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S3 中的最佳頻率值為50Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟S4 中主機(jī)模塊根據(jù)溫度差和溫度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制量，是指采用模糊控制算法，求出 控制量，具體包括以下步驟S4. 1、將量化因子置入主機(jī)模塊，其中量化因子具體包括模糊論域、模糊規(guī)則表和隸屬 函數(shù)，具體為S4. 1. 1、將模糊論域置入主機(jī)模塊溫度差值e與溫度變化率ec的基本論域均為 {-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6}，模糊輸出量1的基本論域?yàn)閧0、1、2、3、4、5、6} ；e、 ec和W的模糊集均取為{NB NM NS ZOPS PM PB}，其中NB代表負(fù)大，NM代表負(fù)中，NS代表 負(fù)小，ZO代表零，PS代表正小，PM代表正中，PB代表正大；進(jìn)入步驟S4. 1. 2 ；`S4. 1.2、將隸屬函數(shù)置入主機(jī)模塊e、ec和W的隸屬函數(shù)均選取為三角函數(shù)形式，三角 函數(shù)的通用表達(dá)式為Ux-a)/(b-α)若fl <x <b{(χ-c)/(b-<x<c其中μ (x)表示隸屬度，a、b、c分別表示與模糊集元素對應(yīng)的論域值；建立e、ec和W 的隸屬函數(shù)，將e、ec和W的隸屬函數(shù)置入主機(jī)模塊；進(jìn)入步驟S4. 1. 3 ；S4. 1. 3、將模糊規(guī)則表置入主機(jī)模塊利用e、ec和W的模糊語言建立溫度控制的模糊 規(guī)則表，見表1 表1xV ec eXNBNMNSZOPSPMPBNBNBNMNMNSNSNSNMNMNMNSNSNSNSZONSNSNMNSNSNSNMNMNSZONSPSZOZOZONSZOPSZOPSZOZONSNMPMPMPSPSPSPMZOZOPMPBPSPSPMPMPBPBPB進(jìn)入步驟S4. 2 ；S4. 2、計(jì)算溫度差用溫度目標(biāo)值T減去溫度采樣值t，得出溫度差值e ；其中e = / T-t/，進(jìn)入步驟S4.3 ；S4. 3、計(jì)算溫度變化率；溫度變化率ec為第k次溫度采樣值tk與第k-Ι次溫度采樣值 tk_!的差值，即ec = tftH，進(jìn)入步驟S4. 4 ；`54.4、利用模糊輸入量e和ec，查找模糊規(guī)則表，得出相應(yīng)的模糊輸出量W ；采用重心法 對W進(jìn)行模糊判決，得出清晰的控制量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述S5主機(jī) 模塊根據(jù)濕度差和濕度變化率，進(jìn)行運(yùn)算求出控制量，具體是指采用模糊控制算法，求出控 制量，具體包括以下步驟`55.1、將量化因子置入主機(jī)模塊，其中量化因子具體包括模糊論域、模糊規(guī)則表和隸屬 函數(shù)，具體為`S5. 1. 1、將模糊論域置入主機(jī)模塊濕度差值f和濕度變化率fk的基本論域均為 {-2、-1、0、1、2}，模糊輸出量Q的基本論域均為{0、1、2、3、4}；其中f、fk和Q的模糊集均取 為{NB NS Z PS PB} ；NB代表負(fù)大，NS代表負(fù)小，Z代表零，PS代表正小，PB代表正大；`S5. 1. 2、將隸屬函數(shù)置入主機(jī)模塊f、fk和Q的隸屬函數(shù)均選取三角函數(shù)形式，三角函 數(shù)的通用表達(dá)式為i(x -a) Kb- α)若 α <x<b [(χ-c)/(b-c)若b <x<c其中μ (X)表示隸屬度，a、b、c分別表示與模糊集元素對應(yīng)的論域值；建立f、fk和Q 的隸屬函數(shù)，將f、fk和Q的隸屬函數(shù)置入主機(jī)模塊；S5. 1. 3、將模糊規(guī)則表置入主機(jī)模塊利用f、fk和Q的模糊語言建立溫度控制的模糊 規(guī)則表，見表2 表2KNBNSZPSPBNBNBNBNSNSZNSNBNSPSNSNSZZPSZPSPSPSPSPSPSZZPBZPSPSPBPS進(jìn)入步驟S5. 2 ；S5. 2、計(jì)算濕度差用濕度目標(biāo)值H減去濕度采樣值h，得出濕度差值f，其中f = / H-h/，進(jìn)入步驟S5. 3 ；S5. 3、計(jì)算濕度變化率；濕度變化率fk為第k次濕度采樣值hk與第k-Ι次濕度采樣值 hk_!的差值，即fk = K-V1，進(jìn)入步驟S5. 4 ；S5. 4、利用模糊輸入量f和fk，查找模糊規(guī)則表，得出相應(yīng)的模糊輸出量Q，采用重心法 對Q進(jìn)行模糊判決，得出清晰的控制量。
8.一種新型果蔬運(yùn)輸箱體，包括箱體外殼和箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述箱體外殼由上面板、下 面板、左面板、右面板、前面板和后門板組成；其特征在于，還包括智能變量通風(fēng)系統(tǒng)，所述 智能變量通風(fēng)系統(tǒng)包括控制模塊、變頻模塊、風(fēng)機(jī)、人機(jī)交互界面和信號(hào)采集模塊，所述人 機(jī)交互界面、控制模塊、變頻模塊和風(fēng)機(jī)依次相連，所述信號(hào)采集模塊和控制模塊相連；所述箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括回風(fēng)道、風(fēng)機(jī)安裝板、開孔隔板，所述開孔隔板將箱體內(nèi)部空間 分為保鮮室和壓力室；所述回風(fēng)道安裝在箱體內(nèi)上面板中心線位置，回風(fēng)道一端與保鮮室相連，另一端與風(fēng) 機(jī)進(jìn)風(fēng)口相連；所述風(fēng)機(jī)安裝板上安裝有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)安裝板上的孔與風(fēng)機(jī)的出口相連，風(fēng)機(jī) 安裝板下方為壓力室，在壓力室靠近回風(fēng)道一側(cè)裝有開孔隔板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述新型果蔬運(yùn)輸箱體，其特征在于，所述箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)還包括底 部通風(fēng)槽，所述箱體內(nèi)的底部通風(fēng)槽安裝在保鮮室內(nèi)箱體外殼下面板上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述新型果蔬運(yùn)輸箱體，其特征在于，所述箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)還包括果 蔬隔離框架，所述果蔬隔離框架安裝在開孔隔板后，所述果蔬隔離框架通過開孔隔板和壓 力室相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能變量通風(fēng)系統(tǒng)，包括控制模塊、變頻模塊、風(fēng)機(jī)、人機(jī)交互界面和信號(hào)采集模塊，所述人機(jī)交互界面、控制模塊、變頻模塊和風(fēng)機(jī)依次相連，所述信號(hào)采集模塊分別和控制模塊、人機(jī)交互界面相連。本發(fā)明還公開了上述智能變量通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，控制模塊根據(jù)信號(hào)采集模塊采集的信號(hào)，采用模糊控制的方法，智能變量控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，獲得不同的箱體通風(fēng)量。本發(fā)明還公開了一種新型果蔬運(yùn)輸箱體，包括風(fēng)機(jī)，還包括箱體外殼和箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述箱體外殼由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板和后門板組成；所述箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括回風(fēng)道、風(fēng)機(jī)安裝板和開孔隔板；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、智能化高等優(yōu)點(diǎn)，利于提高果蔬保鮮品質(zhì)。
文檔編號(hào)B65D81/18GK101968049SQ20101027848
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者劉妍華, 呂恩利, 吳慕春, 張明幫, 楊洲, 陸華忠, 韓谞 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)