Tài liệu: Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ độ ẩm của kho lạnh qua

Tìm hiểu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm kho lạnh từ xa qua mạng Internet giúp quản lý hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí vận hành.

• Trường học: Đại học Công nghệ Thông tin và Truyền thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Giám Sát Nhiệt Độ, Độ Ẩm Của Kho Lạnh Qua Mạng Internet
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm

Giám sát nhiệt độ và độ ẩm là một yếu tố quan trọng trong quản lý kho lạnh hiện đại. Việc duy trì điều kiện nhiệt độ và độ ẩm ổn định giúp bảo quản thực phẩm, dược phẩm và các sản phẩm nhạy cảm khác. Các phương pháp giám sát truyền thống sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, kết hợp với các thiết bị điều khiển tự động. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, các hệ thống giám sát thực thời qua mạng Internet đã trở thành xu hướng chủ yếu. Điều này cho phép theo dõi các thông số từ xa, nâng cao hiệu quả quản lý và giảm rủi ro hư hỏng sản phẩm.

1.1. Mục đích của việc giám sát trong kho lạnh

Mục đích chính của giám sát nhiệt độ độ ẩm là đảm bảo chất lượng sản phẩm, tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Việc giám sát từ xa giúp phát hiện sớm các sự cố, tự động cảnh báo khi có bất thường. Hệ thống này cũng hỗ trợ lưu trữ dữ liệu lịch sử, phục vụ kiểm toán và đánh giá hiệu suất hoạt động của thiết bị làm lạnh.

1.2. Phân loại kho lạnh và yêu cầu kỹ thuật

Kho lạnh được phân loại thành nhiều loại: kho lạnh dân dụng, kho lạnh công nghiệp, kho lạnh nông nghiệp và kho lạnh sản xuất. Mỗi loại có yêu cầu chuyên biệt khác nhau về nhiệt độ, độ ẩm và thời gian bảo quản. Các phương pháp giám sát phải đáp ứng những tiêu chuẩn này, đồng thời có khả năng cảnh báo kịp thời khi thông số vượt quá giới hạn cho phép.

II. Các phương pháp giám sát truyền thống và hiện đại

Phương pháp giám sát nhiệt độ độ ẩm đã phát triển từ những cách thức đơn giản sang các hệ thống phức tạp. Phương pháp truyền thống sử dụng cảm biến analog, kết hợp với các bộ điều khiển và máy ghi dữ liệu. Tuy nhiên, những phương pháp này có nhược điểm là khó theo dõi từ xa, dễ mất dữ liệu và chi phí bảo trì cao. Ngày nay, giám sát qua mạng Internet bằng giao thức RS485, Modbus RTU, và MQTT đã cải thiện đáng kể. Các thiết bị giám sát thời gian thực cho phép quản lý tập trung, truyền dữ liệu liên tục và tích hợp với các hệ thống khác.

2.1. Giám sát đơn giản sử dụng bộ điều khiển tự động

Hệ thống điều khiển đơn giản gồm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và bộ PLC điều khiển. Khi thông số vượt giới hạn, bộ điều khiển tự động khởi động quạt làm lạnh hoặc hệ thống cấp ẩm. Phương pháp này hiệu quả nhưng chỉ có thể theo dõi tại chỗ, không hỗ trợ giám sát từ xa hoặc lưu trữ dữ liệu dài hạn.

2.2. Giám sát qua mạng Internet và truyền thông không dây

Giám sát qua Internet sử dụng các chuẩn giao tiếp như RS485, Modbus RTU, và giao thức MQTT. Dữ liệu từ cảm biến được truyền qua mạng Wi-Fi, GSM, hoặc sóng RF đến máy chủ. Người dùng có thể theo dõi thông số nhiệt độ độ ẩm trên máy tính, điện thoại từ bất kỳ nơi đâu. Hệ thống cảnh báo thời gian thực giúp phát hiện sự cố nhanh chóng.

III. Công nghệ và giao thức truyền thông hiện tại

Để thực hiện giám sát hiệu quả, cần sử dụng các công nghệ truyền thông phù hợp. Giao thức RS485 là chuẩn truyền thông phổ biến trong công nghiệp, cho phép truyền dữ liệu ổn định trên khoảng cách xa. Modbus RTU là giao thức ứng dụng được xây dựng trên RS485, hỗ trợ truyền dữ liệu từ nhiều thiết bị. MQTT là giao thức hiện đại, phù hợp cho Internet của Vật thể (IoT), cho phép truyền dữ liệu nhẹ và hiệu quả. Các giao thức này đều hỗ trợ tích hợp với mạng Internet, giúp xây dựng hệ thống giám sát toàn cầu và quản lý tập trung.

3.1. Chuẩn giao tiếp RS485 và Modbus RTU

RS485 là chuẩn giao tiếp nối tiếp với khả năng truyền tải xa, tối đa 1200 mét. Nó cho phép kết nối nhiều thiết bị trên cùng một đường truyền. Modbus RTU tận dụng RS485 để tạo giao thức liên lạc giữa các thiết bị. Ưu điểm là độ tin cậy cao, chi phí thấp, nhưng băng thông hạn chế. Phương pháp này thích hợp cho giám sát kho lạnh quy mô trung bình.

3.2. Giao thức MQTT và ứng dụng IoT

MQTT là giao thức xuất bản-đăng ký (publish-subscribe), lý tưởng cho hệ thống IoT. Nó hỗ trợ truyền dữ liệu qua Internet với tiêu thụ năng lượng thấp. MQTT broker đóng vai trò trung tâm, nhận dữ liệu từ cảm biến và phân phối cho các ứng dụng. Phương pháp này cho phép giám sát nhiều kho lạnh cùng lúc, tích hợp dễ dàng với ứng dụng web và di động.

IV. Triển khai hệ thống giám sát và các kết quả thực tiễn

Quá trình triển khai hệ thống giám sát bao gồm các bước thiết kế mạch cảm biến, module truyền thông, và giao diện hiển thị. Các cảm biến nhiệt độ như DS18B20 hoặc PT100, cảm biến độ ẩm như DHT22 được sử dụng để đo lường. Dữ liệu được xử lý bởi microcontroller (Arduino, PLC), sau đó truyền qua mạng Ethernet hoặc Wi-Fi đến máy chủ. Giao diện người dùng trên web hoặc ứng dụng di động hiển thị thông số theo thời gian thực. Các hệ thống này đã được triển khai thành công tại nhiều kho lạnh, nâng cao hiệu quả quản lý và giảm tổn thất sản phẩm.

4.1. Thiết kế mạch và lựa chọn thiết bị

Thiết kế mạch module cảm biến gồm cảm biến, bộ khuếch đại tín hiệu, và bộ chuyển đổi A/D. Mạch module truyền thông sử dụng IC MAX485 để giao tiếp RS485. Bộ xử lý trung tâm (PLC hoặc microcontroller) điều phối hoạt động của các module. Việc lựa chọn thiết bị phải đảm bảo độ chính xác cao, tính ổn định, và khả năng chịu nhiệt tốt.

4.2. Kết quả thực nghiệm và hiệu suất hệ thống

Các kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm đạt độ chính xác ±0.5°C và ±2% độ ẩm. Thời gian phản ứng cảnh báo là dưới 1 phút khi có sự cố. Hệ thống hoạt động ổn định 24/7, giảm 85% thời gian lao động giám sát thủ công. Chi phí triển khai dự kiến hoàn vốn trong 18-24 tháng nhờ tiết kiệm điện năng và giảm hư hỏng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về để ti - Chương 2: Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ âm qua mạng internet - Chương 3: Thiết kế màn ình giám sát, hiễn thị nhiệt độ, độ ẫm của kho lạnh. ‘Voi th gian và kiến thức cổ ạn, luận văn không thể trắnh khối sai sốt. Rất mong được sự gốpý của các thấy cổ, bạn bẻ và đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! ‘Thai Nguyên, ngây - thing năm 2020 Tác giã luận văn. CHUONG 1: TONG QUAN VE BETS 11.

Mặc đích cña việc giám sắt nhiệt độ và độ âm trong kho lạnh 1. Giới thiệu chung về kho lạnh. Tho lạnh lã nhà một nhà kho được thiết kế cách nhiệt với mối trường bên "goài có chức năng làm lạnh, có thể điều chỉnh nhiệt độ phô hợp với đặc tính, vật lý, hóa học của lô hãng, trãnh được mọi tiêu cực tờ môi trường như nhiệt để, độ âm, ánh sáng,. gây ảnh hướng xấu tối chất lượng hang hóa.

Hay hiểu “một cảch đơn gián thi kho lạnh cũng giống như một chiếc tũ lạnh, nhưng cổ quy mô to và rông lớn hơn, được lấp đặt và thiếtkề với hệ thống dân lạnh công nghiệp với nhiệt độ thích hợp để bảo quản các loại thực phẩm, nông sân, rau quả, các sản phẩm của công nghiệp hoá chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhe, y tế.Trong đó, ứng dung rông rãi nhất của kho lạnh là để bảo quần thục phẩm và nông sẵn ĐỂ bảo quần thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều cách như: Phi, sấy khô, đồng hộp và báo quản lạnh. Tuy nhiên phương pháp bảo quản lạnh tô a có ưu điểm nỗi bật về ~ Hẳu hết thực phẩm, nông sẵn đều thích hợp đối với phương pháp này ~ Việc thực hiện bảo quân nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính chất mùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sẵn. Kho lạnh cần giữ cho thực phẩm, nông sẵn giữ ở nhiệt độ thấp, tránh quá trình phân hủy của chúng. Ở nhiệt độ thấp các phân ứng hod sinh trong thực phẩm bị úc chế.

Trong phạm ví nhiệt độ bình thường cứ giảm 10°C thi tốc độ phân 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. Phân loại kho lạnh CCó nhiều cách phân loại kho lạnh khác nhau, ở đây chúng ta sẽ khảo sát ‘va giới thiệu một số loại kho lạnh khác nhau đang có trên thị trường. Phan loại kho lạnh theo cong dung - Kho lạnh sơ bộ: Dòng làm lạnh sơ bộ hay bão quản tạm thời thực phẩm tại các nhà máy chế biển trước khi chuyễn sang một khâu chế biển khác, - Kho chế biến: Được sử dụng trong các nhà mấy chế biến và bão quản thực phẩm (nhà máy đỗ hộp, nhà máy sữa, nhà máy chế biến thuỷ sản, nhà máy xuất “khẩu thịc.

Các kho lạnh loại này thường có đụng ích lớn, cần phải trang bi tệ thống có công suất lạnh lớn. Phụ tãi của kho lạnh luôn thay đổi do phải xuất ship hằng thường xuyên. - Kho phân phối, trong chuyển: Dùng điều hoã cũng cấp thực phẩm cho các khu dân cơ, thành phổ và dự tr lau dai, Kho lạnh phân phối thường cỗ đung, tích lớn, trỡ nhiều mặt bảng và có ÿ nghĩa rất lớn đối với đồi sống sinh hoạt của cả một công đồng. - Kho thương nghiệp: Kho lạnh bão quản các mặt hãng thực phẩm của hệ thống thương nghiệp.

Kho đông bảo quần tạm thời các mặt hang đang được doanh, "nghiệp bn trên thị trường. - Kho vận tấi (tên tàu thuỷ, tầu hoá, ): Đặc điểm của kho lã dung tích lớn, hằng bảo quản mang tinh tam thời để vận chuyên tờ nơi ây đến nơi khác - Kho sinh hoạt: Đây là loại kho rất nhỏ ding trong các hộ gia đình, khách sạn, ‘nha hing ding bảo quân một lượng hàng nhỏ.2: Kho lạnh công nghiệp, Hình 1.3: Kho lạnh nông nghiệp b, Phân loại kho lạnh theo nhiệt độ ~ Kho bảo quản ạnh: Nhiệt độ bảo quần nằm trong khoảng -2*C đến S°C. Đối với một số rau quả nhiệt đổi cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (đổi với choố là 10C, đối với chanh là 4C). Nôi chung các mất hàng chỗ yếu là rao quả và các mất hàng nông sẵn - Kho bảo quản đông: Kho được sử dụng để bão quản các mất hằng đã qua cấp đếng, Đồ là hãng thọc phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bao qui uy thuộc vào thời gian, loại thực phẩm báo quản.

Tuy nhiên nhiệt độ bảo quân tối thiểu công phải đạt -1S°C để các vỉ inh vật không thể phát trễn làm hơ hại thực phẩm trong quả trình báo quản. - Kho đa năng: Nhiệt độ bảo quân là -I2°C, bung bảo quẫn đa năng thường được thiết kể ở -12°C nhưng khi cần bảo quản lạnh cô thể đưa ên nhiệt độ bảo quân 0°C hoặc khi cần bảo quản đồng có thể đưa xuống nhiệt độ bảo quân - 18°C toỹ theo yêu cầu công nghệ. Khi cần có thế sở dụng buồng đa năng để gia lạnh sân phẩm, ‘Budng da năng thường được trang bi din quạt nhưng cũng có thể được trang bi din tring hode dân trẫn đối lơ không khí ty hiền. ~ Kho gia lạnh: Được đồng để làm lạnh sản phẩm từ nhiệt độ mỗi trường xuống “hit độ bảo quân ạnh hoặc để gia lạnh sơ bộ cho những sản phẩm lạnh đồng trong phương pháp kết đồng 2 pha.

Tuỷ theo yêu cầu quy trình công nghệ gia lạnh, nhiệt độ buông có thể hạ xuống -5°C và nâng lên vải độ trên nhiệt độ đồng bã 1g của các sân phẩm được gia lạnh. Buỗng gia lạnh thường được trang ‘bj dan quạt để tăng tốc độ gia lạnh cho sản phẩm. = Kho bio quan nước đá: Nhiệt độ tố thiêu -4°C. & Phân loại kho lạnh theo dung tích chia Xích thước kho lạnh bảo quản phụ thuộc chủ yÊu vào dung ích chứa hằng của nó, Do đặc điểm về khả năng chất tải cho mỗi loại hực phẩm khác “hao nên thường quy dong tích ra tin thit (MT - Meat Tons).

Vi do: Kho SOMT, kho 100MT, 200MT, 500MT là những kho cô khả năng chứa 50, 100, 200, 500 tắn 4. Phan loại theo phương pháp cách nhiệt - Kho xây: Là kho mã kết cấu là kiến trúc xây dung và bền trong người ta bọc lép cách nhiệt Kho xây chiếm diện tích lớn, giá thành tương đối cao, khí đẹp, khó tháo đỡ, và đi chuyển. Mặt khác về mặt thẳm mỹ và vệ sinh kho y không đảm bảo tốt. Vì vậy, hiện nay ở nước ta thường ít sử đụng kho xây 48 ‘bao quân thực phẩm.

- Kho panel: Bugs ấp ghépừ các tắm paneltền chế polyosstan và được lấp ghếp với nhau bẳng các móc khoá cam locking va méng im đương, Kho panel có hình thúc đẹp, gọn và giá thành tương đổi rẻ, tắt tiện lợi khi lắp đặt, tháo dỡ ‘vi bio quản các mặt hàng thc phẩm, nông sẵn thuốc men, dược in. Hiện "nay nhiều doanh nghiệp ở nước ta đã sân xuất các tim panel cách nhit đạt tiêu chuẩn cao. Vi thể bầu hết các xí nghiệp, công nghiệp thực phẩm đều sử đặt kho lạnh bằng panel để bảo quân hàng hoá. Yêu cầu chung cũa kho lạnh .Mặc dù cô nhiễu cách phân loại khác nhau, nhưng kho lạnh cổ những yêu cầu chung giếng 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 dung ở nơi cao ráo, không bị ngập hoặc đọng nước, thuận tên về giao thông, xa các nguôn gậy ô nhiễm có đã nguồn cung cấp điện ẩn định đảm báo cho sân xuất - Có mặt bằng đồ rộng cả trong lẫn ngoài, được bổ tí thuận tiên cho việc tiếp nhận, bốc đồ, vận chuyển sân phẩm, tránh được khả năng gây nhiễm chéo cho sin phẩm.

Nền kho lạnh phải cao hơn mặt bằng xung quanh. Nn cổa kho lạnh, phòng đềm, phòng thay bao bì, đồng gối lại (sê cö) phải đảm bảo phẳng, chịn tải trọng, không trơn trượt - Có trờng bao hoặc vãch ngăn cách với bền ngoài - Thiết kể kho lạnh phải cổ kết cấu võng chắc, có mãi che không đột, được cách nht tốt - Trần và tường của kho ạnh, phòng đệm và phòng thay bao bi, đồng gối Tại (udu cô) được lim bing vit liu bin, không độc, khô j, không bị ấn môn, không ngắm nước, cảch nhiệt tốc cổ bŠ mất nhẫn, mẫu sáng; được cấu tạo dễ làm vệ sinh, khử trùng, - Ca cổa kho lạnh, phòng đậm được làm bằng vật liệu bên, không độc, không g, không ngẫm nước, cách nhiệt tố, có bÈ mặt nhẫn, được cấu tạo dễ làm vệ sinh, khử trồng, ki đông cổa phải đảm bảo kín các ấm màng che tại cửa kho lạnh được làm bằng vật liệu phù hợp, - Kho lạnh được thiết kế sao cho khi xã băng, nước từ giản lạnh, trên trần kho, nền kho được chấy hết ra ngoài Yêu cầu về tuắtbị, phương tiện bão quấn, vận chuyển: ~ Thiết bị làm lạnh phải có công suất đỏ để đảm bảo sản phẩm ở nhiệt độ cần thiết và ến định, kể cả khi kho chứa hàng đạt mức tố đa, Môi chất sử dụng là loại môi chất được phép sử đọng, không ảnh hưởng đến môi trơờng - Các thiết bị ấp lực chữa mỗi chất lạnh, ống dẫn thiết bị trao đổi nhiệt phải đâm báo an toàn, không bị rò ỉ và phải kiểm tra định kỳ: - Thiết bi nâng hàng, bốc đỡ, phương tiện vận chuyển được sử dụng trong kho lạnh phải được àm bing vt lige phi hợp, khô: g đồ dẫu cổ cấu trúc chắc chắn, thuận tiện cho việc bốc đỡ hã "hồ vệ sinh. - Bộ báo nhiệt độ được đặt ở nơi dễ nhĩ, dễ đọc. Yêu cầu về hệ thống chiếu sáng: - Trang bị hệ thống chiến sáng đủ sáng cho mọi hoạt động bốc đỡ, vận chuyển sẵn phẩm.

- Đền chiếu sẵng trong kho lạnh phải đảm bảo an toản và cổ chụp bảo - Sản phim trước khi đưa vào bảo quản ở kho lạnh phải đạt các yêu cầu, về chất lượng, được đồng bao phù hợp và ghỉ nhăn theo quy định. ~ Không bảo quân nông sản lẫn với các thực phẩm khác, trường hợp cá. biệt nếu bảo quản thực phẩm khác trong kho lạnh nông sin thi cdc thực phẩm này phải được bao gối kín, xếplô riêng và không là nguồn lây nhiễm cho nông sin. - Phải có hệ thống quản lý, theo đối việc sắp xếp hàng hoá để sẵn phẩm trong kho được nhận dạng dễ dang 10 - Khi xếp hằng hoá trong kho lạnh, để không khí ạnh được lươ thông tốt phi đảm bão khoảng cách tối thiểu giöa hàng hoá với sàn, với tường, với trần, với giàn lạnh và với quạt gió; thể tích tờng nhóm phải thích hợp.