物联网技术在仓储冷库的实际应用解决方案

物联网冷库综合监控系统项目介绍1、项目背景：山东省金乡县全县辖8镇4乡，总面积885平方公里，年均种植大蒜50余万亩，是我国主要的大蒜、圆葱、蔬菜生产基地。金乡大蒜年均产量60万吨左右，大蒜出口合格率在90以上，出口量占全国的70以上。圆葱年均产量50万吨，远销日本、美国等三十八个国家和地区及国内各大市场。随着大蒜产量及价格的提升，冷库存储行业在金乡已成巨规模，目前建成冷库800多家约3500间，成为金乡大蒜、圆葱、蒜薹等蔬菜存储必不行少的存储方式。农产品的冷库存储系统关系到储存产品的质量跟踪管理，是农产品出库质量的保证。如大蒜的冷库存储，就要做到芽不超过1/4，无糖瓣、无脱水现象发生，做好长期储存、保证存储质量。只有做到保证了产品存储质量，才能保住产品的价值。这样就要求大蒜存储空间保持0至-3的恒温，同时既要加大库内二氧化碳浓度以削减大蒜的呼吸作用，又要保证工作人员入库后的人身平安。整个生产环节对温度、二氧化碳浓度的实时监控提出了严格要求。山东移动将现代化信息技术引入农村管理，建设和完善农村信息化管理及服务体系。针对金乡冷库的管理，山东移动制定了基于无线网络的物联网应用-智能冷库管理系统，把国家目前最前沿科学技术引入到农村，如数据实时展示、温度阀值设定及监控告警、二氧化碳阀值设定及监控告警、短信查询及定时发送、制冷及排风自动限制等，实现了农村信息化。2、系统构成物联网冷库综合监控系统主要由三大部分组成，分别是传感采集器、无线终端、监控软件平台。通过各组件功能，实现数据实时呈现、短信告警、机电自动限制等功能。图15 冷库报警系统拓扑图（1）传感终端实现数据采集 传感终端主要分为温度传感器、二氧化碳传感器、声光报警器三个部分，分别采集温度数据、二氧化碳浓度数据、发送声光警报信息。n 温度传感器：通过在冷库内布置温度传感器，实现库内温度数据的实时采集。为避开库内温度差过大，存储量在300吨以上的大中型冷库分散安装3部或3部以上温度传感器。电子温度传感器是诸多传感器中最为成熟一种传感器，价格较低。但考虑到库内高潮湿、低温的监控环境，应选取质量过硬的工业级传感器，同时要求精度误差0.01以内。图16 电子温度传感器n 二氧化碳传感器通过在冷库内布置二氧化碳传感器，实现库内二氧化碳浓度数据的实时采集。由于气体分布较为匀称，每间冷库安装1处二氧化碳传感器便可满意需求。二氧化碳为“下沉”气体，为保证二氧化碳浓度的数据精确性，传感器放置在地面1.5-2米处。二氧化碳传感器是较为常用一项气体传感器，目前市场上此类产品价格较高且种类繁多。出于用户接受实力和产品性能考虑，采纳模拟非分光红外传感技术，限制成本的同时最大程度保证设备测量精确度。传感器量程0-10000ppm，相对误差5%以内。图17 非分光红外检测二氧化碳传感器n 声光报警器声光报警器安装在库房上端，当温度、二氧化碳浓度超出设定阀值后，由限制终端触发声光报警器。 图18 安装完毕的声光报警器（2）无线终端实现数据计算及传输 无线传输终端包括业务模块及GPRS传输模块。实现传感器数据的收集与传输。 无线终端集成了模拟信号采集、过程IO限制和无线数据通信于一体的高性能测控装置，可以干脆接入标准变送器信号或仪表输出的模拟信号、电平信号、干触点、脉冲信号等，是小规模过程信号实施无线测控的最佳手段。同时GPRS网络具有实时在线、稳定高速的特点。图19 通信终端3、系统功能监控软件平台接受无线终端实时传输的温度、二氧化碳数据后，进行解码，将结果展示在用户运用界面上。并能依据用户需求，有选择性的调阅某个时间段的数据改变，表格、曲线图、柱状图等多种展示方法，实现数据实时展示。依据冷库存储的货物不同，用户可以设置冷库运行阀值。如库内存储的为大蒜，则上限阀值设定为-2，下线阀值设定为-3，如冷库内温度超出阀值范围，平台会发送报警。通过短信告警发送到预置人群的手机上，同时，平台发出的报警指令激活声光报警器，提示值守人员刚好打开/关闭制冷系统。为防止人员、存货二氧化碳中毒，设定二氧化碳的阀值。平台中的二氧化碳预设阀值为4000ppm，超出阀值将对人身造成损害。如为封闭型冷库，用户可以依据存储的货物不同设定相应的阀值。冷库内二氧化碳浓度超出阀值，平台发出的报警指令激活声光报警器，短信告警发送到预置人群的手机上，同时无线终端自动打开冷库排风系统。在平台中完成注册的用户，可以通过手机短信查询自有冷库的参数指标。同时也可以利用互联网登陆监控平台，设定定时信息发送。将冷库制冷、排风的配电系统与通信模块对接，实现手动、自动限制冷库制冷系统和排风系统。手动操作模式下，由工作人员依据冷库内温度和二氧化碳浓度状况手工开启/关闭制冷或排风系统。自动模式下，用户设定相关指标阀值，超出后由通信模块自动限制制冷与排风的开启/关闭。如当温度上线超出预设阀值0时，通信模块将自动开启制冷系统，当温度降低到阀值以内时关闭。当二氧化碳浓度超出预设阀值4000ppm时，通信模块自动开启排风系统，二氧化碳浓度降低到阀值内时，排风系统自动关闭。图20 手动/自动限制箱监控软件平台实现了多级管理，每个冷库业主仅对自己的冷库有权限监控、修改数据，同时为政府监管部门预留超级管理权限，以便将来对全部冷库数据的管理和查询。4、效益分析在工业化与信息化融合的时代，物联网应用已渗透各行业，同时为农村信息化奠定了良好的发展基础。“智能冷库监控系统”正是利用物联网这一先进技术，帮助农夫兄弟实现信息化生产、削减成本投入。该系统提升冷库管理信息化而开发的监控管理平台，主要实现了冷库监控自动化，实现冷库监控无人值守。通过该项目的实施不仅大大提升生产效率，而且节约总体运营成本20-30%，节电25%以上。该项目曾多次被中心电视台、人民网、中国邮电报、齐鲁晚报等多家媒体报道。