酒廠酒糟/酒窖/發(fā)酵池無線溫度物聯(lián)網監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)酵池無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)

酒糟無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)

酒廠發(fā)酵池無線溫度

在線電子物聯(lián)網監(jiān)管系統(tǒng)方案

主要功能：主要監(jiān)測發(fā)酵池內各個階層的溫度，并通過無線信號，將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控中心，集中管理調控等。

目      錄

*章  背景及發(fā)展影響介紹 3

1.1酒工藝的背景 3

1.2酒發(fā)酵工藝簡述 4

1.3溫度對發(fā)酵的影響 5

1.4發(fā)酵對溫度的要求 6

第二章  具體方案設計 7

2.1 系統(tǒng)設計依據(jù) 7

2.2 系統(tǒng)方案設計原則 7

第三章、發(fā)酵罐整體控制 9

第四章、所采用的產品簡介 9

第五章、方案設計的詳細說明 10

第六章、所采用的主要產品詳細介紹 11

第七章、 系統(tǒng)拓展示意圖 13 

*章  背景及發(fā)展影響介紹

1.1酒工藝的背景

    酒是人類zui古老的酒*料，是水和茶之后世界上消耗量*三的飲料。酒的酒精含量低，營養(yǎng)十分豐富的特點深受廣大消費者的喜愛。特別是在歐洲和北美的一些國家的居民，對酒的喜愛更超出了其他國。然而進入20世紀，酒在中國的發(fā)展十分迅速，很快普及了人們日常生活的飯桌。同時也成為居于美國之后的第二的銷量國。

    面對中國13億人這么大的需求，因而酒的生產成為人們所要研究的課題。對于酒引入中國，是在19世紀，的輸入，在哈爾濱建酒廠，當時我國對酒的生產工藝*依賴于國外的技術。而且相對以美國為首的其他國家，我國的生產設備和生產工藝技術都處于落后的的水平。隨著我國的改革開放，經濟的快速發(fā)展，屬于中國制造的酒逐漸出現(xiàn)在人們的視野中。酒工業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展，到現(xiàn)在中國已成為世界*酒生產大國。

    目前，我國酒的生產廠家主要有：華潤雪花酒、燕京、金星、哈爾濱酒、珠江酒、中華酒等。其中燕京酒是中國zui大酒企業(yè)集團之一。在北京和內蒙的呼和浩特、包頭都有生產基地。全國*達到12%以上，華北市場45%，北京市場在85%以上。并且燕京酒被為“*國宴酒”、中國航空公司等四家航空公司配餐用酒?？梢娋频陌l(fā)展對我國的國民經濟有很大的促進作用。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國2002年以后的幾年里，我國的酒銷量一直處于世界*。雖然我國酒產銷量都位于水平，但是和國外相比，由于我國酒產業(yè)起步比較晚，自動化程度低，尤其是成套的過程控制設備和國外的差距較大，因此導致了產品生產效率比較低，生產質量也不高，酒能耗較大，這都是我國酒工業(yè)所面臨的問題。鑒于以上原因，提高我國酒設備的自動化水平和完善過程控制系統(tǒng)將會是一個非常重要的問題。在酒生產的過程控制中，溫度是一個非常重要的參數(shù)，因此對于酒發(fā)酵罐溫度的控制是過程控制的一個重要研究方面，所以在酒的生產工藝上實現(xiàn)“自動化”和“過程控制系統(tǒng)”，對提高酒生產效率和質量保證有重大意義。

1.2酒發(fā)酵工藝簡述

   酒發(fā)酵是酒生產過程中的關鍵工序，也是一個極其復雜的生化放熱反應過程。酒的發(fā)酵過程是否能按照工藝嚴格控制，以及其控制的效果，將會直接決定酒的質量。酒發(fā)酵過程是酒酵母在一定的條件下，利用麥汁中的可發(fā)酵性物質而進行的一個微生物代謝過程，簡單的說是把糖化麥汁經酵母發(fā)酵分解成C2H5OH， CO2， H2O的過程，同時還會產生種類繁多的中間代謝物雙乙酞、脂肪酸、高級醇、酮等，這些代謝產物的含量雖然極少，但它們對酒的質量和口味的影響很大，這就是我們所要zui終產品--酒。

酒發(fā)酵一般可分為傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵。傳統(tǒng)發(fā)酵工藝采用兩段發(fā)酵，前發(fā)酵采用開放式的池，發(fā)酵時間為7-8 天，溫度為8 攝氏度左右，前酵結束后，將上層酒輸入密閉的儲槽內，保持低溫，貯藏60-90 天左右，稱為后酵。這種生產方式設備周轉慢，要使用龐大的冷庫，效率低下，耗能也很大。而現(xiàn)代發(fā)酵的整個發(fā)酵過程在一個大的錐形發(fā)酵罐內完成，前后酵集中在一個罐內進行，罐壁設有冷卻套，以便控制發(fā)酵過程中各階段的溫度，既取消了龐大的冷庫建筑，又降低了能耗，又便于控制不同階段罐內發(fā)酵液所需的溫度，所以酒齡縮短，設備利用率提高，而酒質與傳統(tǒng)發(fā)酵相似。目前，由于傳統(tǒng)的發(fā)酵以滿足不了生產的需要，所以酒發(fā)酵通常采用現(xiàn)代發(fā)酵，即前酵和后酵兩個階段以及儲酒等階段均在同一大罐中進行。前酵過程中，酵母通過有氧呼吸大量繁殖，大部分發(fā)酵糖類分解。后酵是前酵的延續(xù)，進一步使殘留的糖分解成二氧化碳溶于酒內達到飽和，再降溫到-1~0攝氏度，使其低溫陳釀促進酒的成熟和澄清。

酒發(fā)酵過程是一個生化放熱過程，發(fā)酵產生熱量直接影響著酒的風味、 品質和產量，因此, 控制好酒發(fā)酵過程中溫度及其升降速率是決定酒質量和生產效率的關鍵。

1.3溫度對發(fā)酵的影響

由于酒發(fā)酵過程放熱，熱量就會使發(fā)酵罐內的溫度上升，因而影響酒的發(fā)酵。溫度對酒發(fā)酵過程的影響是多方面的，溫度的高低主要影響的是酵母的活性，進而影響生產效率和酒質量。溫度過低將影響反應速率，溫度太高將會產生不需要的代謝產物。除此之外，溫度還影響發(fā)酵液的理化性質； 影響微生物細胞生長，隨著溫度的上升，細胞的生長繁殖加快。這是由于生長代謝以及繁殖都是酶參加的。但隨著溫度的上升，酶失活的速度也越大，使衰老提前，發(fā)酵周期縮短，這對發(fā)酵生產是極為不利的；影響產物的生成量；還影響微生物的代謝調控機制；總之，發(fā)酵罐內的溫度是酒廠家zui為關注的問題，溫度提供的是生化反應環(huán)境，是過程控制參數(shù)；調節(jié)的是反應速度。這就是溫度在酒發(fā)酵工藝流程中的作用。

1.4發(fā)酵對溫度的要求

選擇zui適溫度的控制是一種相對概念，是指在該溫度下zui適于發(fā)酵產物的生成。選擇zui適溫度控制應該考慮微生物生長的zui適溫度和產物合成的zui適溫度。zui適發(fā)酵溫度與菌種，培養(yǎng)基成分，培養(yǎng)條件和菌體生長階段有關。酒發(fā)酵的全過程分成多個階段，各個階段都有對應的溫度曲線。為了使酒有更好的品質，需要讓發(fā)酵罐的溫度根據(jù)工藝溫度曲線變化。（如下圖）

由圖可見酒的發(fā)酵過程是時變的，并且存在很大的滯后。正是這種時變性和大的時滯性造成了溫度控制的難點。發(fā)酵溫度直接影響著酒的風味、品質和產量，因此, 控制好酒發(fā)酵過程中溫度及其升降速率是決定酒質量和生產效率的關鍵。如不加以控制，罐內的溫度會隨著發(fā)酵生成熱的產生而逐漸上升，目前大多數(shù)對象是采用往冷卻夾套內通入制冷酒精水混合物或液氨來吸收發(fā)酵過程中不斷放出的熱量，從而維持適宜的發(fā)酵溫度。

第二章  具體方案設計

2.1 系統(tǒng)設計依據(jù)

★★★★★《JJG874-2007溫度指示控制儀》

★★★★★《GB50198-94計算機系統(tǒng)安全準則》

★★★★★《GBJ93-86自動化儀表選型規(guī)定》

★★★★★《GB 50054-95低壓配電設計規(guī)范》

★★★★★《JB/T5243-91工業(yè)控制計算機系統(tǒng)驗收大綱》

★★★★★《HG20507-92工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》

★★★★★《GB 50194-93建設工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范》

2.2 系統(tǒng)方案設計原則

?成熟性

本方案涉及的各系統(tǒng)以實用為原則，采用成熟的并且經過實際驗證的*技術和產品。

?開放性

本方案涉及的各系統(tǒng)采用開放的技術標準和標準的通訊協(xié)議，避免在系統(tǒng)互聯(lián)時產生障礙。

?標準化

本方案涉及的各系統(tǒng)的系統(tǒng)設計、系統(tǒng)性能等符合中國的有關標準化的要求。

?可擴展性

本方案涉及的各系統(tǒng)的設計采用模塊化設計，預留并開放多個功能控制模塊，各系統(tǒng)投入運行后，允許用戶根據(jù)工作要求，在有限范圍內方便的增加/減少系統(tǒng)功能及控制模塊，為系統(tǒng)的升級提供便利，zui大限度的保護客戶投資的保值增值。

?安全性

本方案涉及的各系統(tǒng)*系統(tǒng)運行的安全、系統(tǒng)使用中的人身安全以及系統(tǒng)信息傳遞安全等安全性要求。

?可靠性

1.有線

本方案項目各子系統(tǒng)間，RS485總線、網絡通訊必須具有高可靠性，決不能出現(xiàn)單點故障。要對整個系統(tǒng)的庫房布局、結構設計、設備選型、日常維護等各個方面進行高可靠性的設計和建設。在關鍵設備采用硬件備份、冗余等可靠性技術的基礎上，采用相關的軟件技術提供較強的管理機制、控制手段和事故監(jiān)控與安全保密等技術措施提高控制系統(tǒng)的安全可靠性

2.無線

采用通用標準2.4G無需申請無線頻段，傳出信號穩(wěn)定，抗*力強。。

?高效、系統(tǒng)易用、互操作性

本方案系統(tǒng)的基礎平臺成熟穩(wěn)定可靠，能夠提供不間斷的服務，所選用的產品均具有很強的穩(wěn)定性、差錯處理能力和抗*力。

?經濟性

在實現(xiàn)*性、可靠性的前提下，本方案系統(tǒng)的配置設計以性能和價格的優(yōu)化為目標，本系統(tǒng)設置除考慮建設時的一次性投資外，還充分考慮系統(tǒng)運行的運行成本，并使之達到經濟化。

?可管理性

本方案設計的整個網絡系統(tǒng)的設備和服務器的安全性、數(shù)據(jù)流量、性能等得到很好的監(jiān)視和控制，并可以進行遠程管理和故障診斷。

第三章、發(fā)酵罐整體控制

根據(jù)發(fā)酵罐的結構以及工藝發(fā)酵溫度控制要求，采用串級控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮它的優(yōu)點，高效、快速、準確的控制發(fā)酵罐溫度。發(fā)酵罐中溫度串級控制系統(tǒng)圖如下所示。

第四章、所采用的產品簡介

    北京盛世宏博科技有限公司結合現(xiàn)代工藝發(fā)酵技術開發(fā)了無線多點pt100溫度傳感器（HB-WDP100），可直接插入到發(fā)酵池/發(fā)酵罐內部進行單點/多點溫度測量，HB-WDP100多點pt100溫度傳感器采用電池供電，功耗小，時間長（30S/次，可達2年），而且根據(jù)不同用戶的需求定制目前市場上*的1個溫度監(jiān)測點，2個溫度監(jiān)測點，3個溫度監(jiān)測點pt100型溫度傳感器；

HB-WDP100多點溫度探測器采用的是無需申請的2.4G無線傳輸技術，空曠距離可達1-5KM，傳輸距離遠，抗*力強，對于發(fā)酵池測點的選擇可根據(jù)現(xiàn)場情況隨時移動，不受工廠工藝的調整，安裝簡單方便，實用性較強。

第五章、方案設計的詳細說明

溫度監(jiān)測的主要流程是，HB-WDP100測量過來溫度數(shù)據(jù)通過無線技術將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控室，監(jiān)控室設有無線接收端，無線接收端將數(shù)據(jù)傳給電腦，由電腦統(tǒng)一管理傳輸過來的溫度數(shù)據(jù)，所有溫度數(shù)據(jù)均可在電腦以及大的LED屏上實時顯示，每一個溫度探測點的溫度數(shù)據(jù)均可自動記錄存儲，生成excel數(shù)據(jù)報表，實時曲線和歷史曲線，每一個溫度測點均可以設置溫度上限和下限，當所測溫度點的數(shù)據(jù)值超過工作人員設置的溫度上限或者下限的時候，軟件系統(tǒng)會通過聯(lián)動控制裝置，觸發(fā)聲光報警器或者短信報警發(fā)送至通知相關工作人員，以便及時調整發(fā)酵池/發(fā)酵罐的溫度，以確保發(fā)酵池/發(fā)酵罐的工藝符合工廠的要求。

系統(tǒng)采用HB-V系列專業(yè)工業(yè)組態(tài)監(jiān)測軟件，軟件方便操作，可同時對上千路的各種參數(shù)同時進行采集處理。期穩(wěn)定的運行提供了保證，是一款功能豐富、性能穩(wěn)定的溫濕度監(jiān)測軟件。

軟件主要功能介紹：

即裝即用：軟件安裝方便，直接點擊“Setup.exe”運行完成安裝，無需其它設置，即可使用，真正的即裝即用。

多種界面：具有實時數(shù)顯、實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報表、組態(tài)報表等多種數(shù)據(jù)顯示方式。

組態(tài)靈活：畫面、文字及曲線根據(jù)測量需要，靈活組態(tài)，畫面具體生動。

數(shù)據(jù)存儲：數(shù)據(jù)自動存儲、數(shù)據(jù)導出（另存）Excel、TXT等格式。

數(shù)據(jù)打?。褐С謭蟊泶蛴　v史曲線打印及在Excel里打印。

數(shù)據(jù)查詢：通過輸入查詢時間，即可查詢所需被測點對應時間內的數(shù)據(jù)記錄和曲線記錄。

監(jiān)測報警：當監(jiān)測數(shù)值達到報警條件時，以改變相應數(shù)據(jù)顏色并閃爍方式發(fā)出警報。同時通過聲卡音箱輸出報警聲音。

穩(wěn)定準確：軟件運行穩(wěn)定，抗*力強，數(shù)據(jù)采集準確度高，滿足高標準數(shù)據(jù)監(jiān)測要求。 
 

第六章、所采用的主要產品詳細介紹

HB-WDP100多點測溫傳感器

主要參數(shù)：

測量范圍：熱電阻，PT100：-200~1650℃（可根據(jù)用戶需求訂制）；

溫度測點：1-8個溫度點

輸出信號：無線通信（2.4G 433HZ）；

精度等級： 工業(yè)*，工業(yè)B級；

插入深度：50mm~2500mm（可根據(jù)客戶需要訂制）；

顯    示：4位低功耗LCD；

通信頻段：430-450MHz；

通信距離：zui大5000米（空曠環(huán)境下）；

環(huán)境溫度：-20℃~+60℃,濕度：<90%RH

供電電池：3.6V/8.5AH一節(jié)2號工業(yè)鋰電池

電池壽命：2年(每1分鐘傳輸一次)；（使用環(huán)境溫度低的情況下電池壽命會降低）

過程連接：M27X2.0、M20X1.5（外螺紋），或用戶訂制。

第七章、 系統(tǒng)拓展示意圖

 源自……北京盛世宏博科技有限公司