酒廠酒糟/酒窖/發(fā)酵池?zé)o線溫度物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)酵池?zé)o線溫度監(jiān)控系統(tǒng)

酒糟無(wú)線溫度監(jiān)控系統(tǒng)

酒廠發(fā)酵池無(wú)線溫度

在線電子物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管系統(tǒng)方案

主要功能：主要監(jiān)測(cè)發(fā)酵池內(nèi)各個(gè)階層的溫度，并通過(guò)無(wú)線信號(hào)，將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控中心，集中管理調(diào)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(jiǎn)述 4

1.3溫度對(duì)發(fā)酵的影響 5

1.4發(fā)酵對(duì)溫度的要求 6

第二章  具體方案設(shè)計(jì) 7

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù) 7

2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則 7

第三章、發(fā)酵罐整體控制 9

第四章、所采用的產(chǎn)品簡(jiǎn)介 9

第五章、方案設(shè)計(jì)的詳細(xì)說(shuō)明 10

第六章、所采用的主要產(chǎn)品詳細(xì)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(lèi)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(yíng)養(yǎng)十分豐富的特點(diǎn)深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。特別是在歐洲和北美的一些國(guó)家的居民，對(duì)酒的喜愛(ài)更超出了其他國(guó)。然而進(jìn)入20世紀(jì)，酒在中國(guó)的發(fā)展十分迅速，很快普及了人們?nèi)粘Ｉ畹娘堊?。同時(shí)也成為居于美國(guó)之后的第二的銷(xiāo)量國(guó)。

    面對(duì)中國(guó)13億人這么大的需求，因而酒的生產(chǎn)成為人們所要研究的課題。對(duì)于酒引入中國(guó)，是在19世紀(jì)，的輸入，在哈爾濱建酒廠，當(dāng)時(shí)我國(guó)對(duì)酒的生產(chǎn)工藝*依賴(lài)于國(guó)外的技術(shù)。而且相對(duì)以美國(guó)為首的其他國(guó)家，我國(guó)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝技術(shù)都處于落后的的水平。隨著我國(guó)的改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，屬于中國(guó)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(jìn)的發(fā)展，到現(xiàn)在中國(guó)已成為世界*酒生產(chǎn)大國(guó)。

    目前，我國(guó)酒的生產(chǎn)廠家主要有：華潤(rùn)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(guó)zui大酒企業(yè)集團(tuán)之一。在北京和內(nèi)蒙的呼和浩特、包頭都有生產(chǎn)基地。全國(guó)*達(dá)到12%以上，華北市場(chǎng)45%，北京市場(chǎng)在85%以上。并且燕京酒被為“*國(guó)宴酒”、中國(guó)航空公司等四家航空公司配餐用酒?？梢?jiàn)酒的發(fā)展對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)有很大的促進(jìn)作用。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)2002年以后的幾年里，我國(guó)的酒銷(xiāo)量一直處于世界*。雖然我國(guó)酒產(chǎn)銷(xiāo)量都位于水平，但是和國(guó)外相比，由于我國(guó)酒產(chǎn)業(yè)起步比較晚，自動(dòng)化程度低，尤其是成套的過(guò)程控制設(shè)備和國(guó)外的差距較大，因此導(dǎo)致了產(chǎn)品生產(chǎn)效率比較低，生產(chǎn)質(zhì)量也不高，酒能耗較大，這都是我國(guó)酒工業(yè)所面臨的問(wèn)題。鑒于以上原因，提高我國(guó)酒設(shè)備的自動(dòng)化水平和完善過(guò)程控制系統(tǒng)將會(huì)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。在酒生產(chǎn)的過(guò)程控制中，溫度是一個(gè)非常重要的參數(shù)，因此對(duì)于酒發(fā)酵罐溫度的控制是過(guò)程控制的一個(gè)重要研究方面，所以在酒的生產(chǎn)工藝上實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)化”和“過(guò)程控制系統(tǒng)”，對(duì)提高酒生產(chǎn)效率和質(zhì)量保證有重大意義。

1.2酒發(fā)酵工藝簡(jiǎn)述

   酒發(fā)酵是酒生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工序，也是一個(gè)極其復(fù)雜的生化放熱反應(yīng)過(guò)程。酒的發(fā)酵過(guò)程是否能按照工藝嚴(yán)格控制，以及其控制的效果，將會(huì)直接決定酒的質(zhì)量。酒發(fā)酵過(guò)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(zhì)而進(jìn)行的一個(gè)微生物代謝過(guò)程，簡(jiǎn)單的說(shuō)是把糖化麥汁經(jīng)酵母發(fā)酵分解成C2H5OH， CO2， H2O的過(guò)程，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生種類(lèi)繁多的中間代謝物雙乙酞、脂肪酸、高級(jí)醇、酮等，這些代謝產(chǎn)物的含量雖然極少，但它們對(duì)酒的質(zhì)量和口味的影響很大，這就是我們所要zui終產(chǎn)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(kāi)放式的池，發(fā)酵時(shí)間為7-8 天，溫度為8 攝氏度左右，前酵結(jié)束后，將上層酒輸入密閉的儲(chǔ)槽內(nèi)，保持低溫，貯藏60-90 天左右，稱(chēng)為后酵。這種生產(chǎn)方式設(shè)備周轉(zhuǎn)慢，要使用龐大的冷庫(kù)，效率低下，耗能也很大。而現(xiàn)代發(fā)酵的整個(gè)發(fā)酵過(guò)程在一個(gè)大的錐形發(fā)酵罐內(nèi)完成，前后酵集中在一個(gè)罐內(nèi)進(jìn)行，罐壁設(shè)有冷卻套，以便控制發(fā)酵過(guò)程中各階段的溫度，既取消了龐大的冷庫(kù)建筑，又降低了能耗，又便于控制不同階段罐內(nèi)發(fā)酵液所需的溫度，所以酒齡縮短，設(shè)備利用率提高，而酒質(zhì)與傳統(tǒng)發(fā)酵相似。目前，由于傳統(tǒng)的發(fā)酵以滿(mǎn)足不了生產(chǎn)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(gè)階段以及儲(chǔ)酒等階段均在同一大罐中進(jìn)行。前酵過(guò)程中，酵母通過(guò)有氧呼吸大量繁殖，大部分發(fā)酵糖類(lèi)分解。后酵是前酵的延續(xù)，進(jìn)一步使殘留的糖分解成二氧化碳溶于酒內(nèi)達(dá)到飽和，再降溫到-1~0攝氏度，使其低溫陳釀促進(jìn)酒的成熟和澄清。

酒發(fā)酵過(guò)程是一個(gè)生化放熱過(guò)程，發(fā)酵產(chǎn)生熱量直接影響著酒的風(fēng)味、 品質(zhì)和產(chǎn)量，因此, 控制好酒發(fā)酵過(guò)程中溫度及其升降速率是決定酒質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。

1.3溫度對(duì)發(fā)酵的影響

由于酒發(fā)酵過(guò)程放熱，熱量就會(huì)使發(fā)酵罐內(nèi)的溫度上升，因而影響酒的發(fā)酵。溫度對(duì)酒發(fā)酵過(guò)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(jìn)而影響生產(chǎn)效率和酒質(zhì)量。溫度過(guò)低將影響反應(yīng)速率，溫度太高將會(huì)產(chǎn)生不需要的代謝產(chǎn)物。除此之外，溫度還影響發(fā)酵液的理化性質(zhì)； 影響微生物細(xì)胞生長(zhǎng)，隨著溫度的上升，細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖加快。這是由于生長(zhǎng)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(duì)發(fā)酵生產(chǎn)是極為不利的；影響產(chǎn)物的生成量；還影響微生物的代謝調(diào)控機(jī)制；總之，發(fā)酵罐內(nèi)的溫度是酒廠家zui為關(guān)注的問(wèn)題，溫度提供的是生化反應(yīng)環(huán)境，是過(guò)程控制參數(shù)；調(diào)節(jié)的是反應(yīng)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(duì)溫度的要求

選擇zui適溫度的控制是一種相對(duì)概念，是指在該溫度下zui適于發(fā)酵產(chǎn)物的生成。選擇zui適溫度控制應(yīng)該考慮微生物生長(zhǎng)的zui適溫度和產(chǎn)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(zhǎng)階段有關(guān)。酒發(fā)酵的全過(guò)程分成多個(gè)階段，各個(gè)階段都有對(duì)應(yīng)的溫度曲線。為了使酒有更好的品質(zhì)，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(jiàn)酒的發(fā)酵過(guò)程是時(shí)變的，并且存在很大的滯后。正是這種時(shí)變性和大的時(shí)滯性造成了溫度控制的難點(diǎn)。發(fā)酵溫度直接影響著酒的風(fēng)味、品質(zhì)和產(chǎn)量，因此, 控制好酒發(fā)酵過(guò)程中溫度及其升降速率是決定酒質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。如不加以控制，罐內(nèi)的溫度會(huì)隨著發(fā)酵生成熱的產(chǎn)生而逐漸上升，目前大多數(shù)對(duì)象是采用往冷卻夾套內(nèi)通入制冷酒精水混合物或液氨來(lái)吸收發(fā)酵過(guò)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(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

★★★★★《JJG874-2007溫度指示控制儀》

★★★★★《GB50198-94計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全準(zhǔn)則》

★★★★★《GBJ93-86自動(dòng)化儀表選型規(guī)定》

★★★★★《GB 50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》

★★★★★《JB/T5243-91工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)驗(yàn)收大綱》

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

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

2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則

?成熟性

本方案涉及的各系統(tǒng)以實(shí)用為原則，采用成熟的并且經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證的*技術(shù)和產(chǎn)品。

?開(kāi)放性

本方案涉及的各系統(tǒng)采用開(kāi)放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，避免在系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)產(chǎn)生障礙。

?標(biāo)準(zhǔn)化

本方案涉及的各系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)性能等符合中國(guó)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化的要求。

?可擴(kuò)展性

本方案涉及的各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，預(yù)留并開(kāi)放多個(gè)功能控制模塊，各系統(tǒng)投入運(yùn)行后，允許用戶(hù)根據(jù)工作要求，在有限范圍內(nèi)方便的增加/減少系統(tǒng)功能及控制模塊，為系統(tǒng)的升級(jí)提供便利，zui大限度的保護(hù)客戶(hù)投資的保值增值。

?安全性

本方案涉及的各系統(tǒng)*系統(tǒng)運(yùn)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(xiàng)目各子系統(tǒng)間，RS485總線、網(wǎng)絡(luò)通訊必須具有高可靠性，決不能出現(xiàn)單點(diǎn)故障。要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的庫(kù)房布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、日常維護(hù)等各個(gè)方面進(jìn)行高可靠性的設(shè)計(jì)和建設(shè)。在關(guān)鍵設(shè)備采用硬件備份、冗余等可靠性技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)的軟件技術(shù)提供較強(qiáng)的管理機(jī)制、控制手段和事故監(jiān)控與安全保密等技術(shù)措施提高控制系統(tǒng)的安全可靠性

2.無(wú)線

采用通用標(biāo)準(zhǔn)2.4G無(wú)需申請(qǐng)無(wú)線頻段，傳出信號(hào)穩(wěn)定，抗*力強(qiáng)。。

?高效、系統(tǒng)易用、互操作性

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

?經(jīng)濟(jì)性

在實(shí)現(xiàn)*性、可靠性的前提下，本方案系統(tǒng)的配置設(shè)計(jì)以性能和價(jià)格的優(yōu)化為目標(biāo)，本系統(tǒng)設(shè)置除考慮建設(shè)時(shí)的一次性投資外，還充分考慮系統(tǒng)運(yùn)行的運(yùn)行成本，并使之達(dá)到經(jīng)濟(jì)化。

?可管理性

本方案設(shè)計(jì)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)備和服務(wù)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)以及工藝發(fā)酵溫度控制要求，采用串級(jí)控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)，高效、快速、準(zhǔn)確的控制發(fā)酵罐溫度。發(fā)酵罐中溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖如下所示。

第四章、所采用的產(chǎn)品簡(jiǎn)介

    北京盛世宏博科技有限公司結(jié)合現(xiàn)代工藝發(fā)酵技術(shù)開(kāi)發(fā)了無(wú)線多點(diǎn)pt100溫度傳感器（HB-WDP100），可直接插入到發(fā)酵池/發(fā)酵罐內(nèi)部進(jìn)行單點(diǎn)/多點(diǎn)溫度測(cè)量，HB-WDP100多點(diǎn)pt100溫度傳感器采用電池供電，功耗小，時(shí)間長(zhǎng)（30S/次，可達(dá)2年），而且根據(jù)不同用戶(hù)的需求定制目前市場(chǎng)上*的1個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，3個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)pt100型溫度傳感器；

HB-WDP100多點(diǎn)溫度探測(cè)器采用的是無(wú)需申請(qǐng)的2.4G無(wú)線傳輸技術(shù)，空曠距離可達(dá)1-5KM，傳輸距離遠(yuǎn)，抗*力強(qiáng)，對(duì)于發(fā)酵池測(cè)點(diǎn)的選擇可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況隨時(shí)移動(dòng)，不受工廠工藝的調(diào)整，安裝簡(jiǎn)單方便，實(shí)用性較強(qiáng)。

第五章、方案設(shè)計(jì)的詳細(xì)說(shuō)明

溫度監(jiān)測(cè)的主要流程是，HB-WDP100測(cè)量過(guò)來(lái)溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控室，監(jiān)控室設(shè)有無(wú)線接收端，無(wú)線接收端將數(shù)據(jù)傳給電腦，由電腦統(tǒng)一管理傳輸過(guò)來(lái)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(shí)時(shí)顯示，每一個(gè)溫度探測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)均可自動(dòng)記錄存儲(chǔ)，生成excel數(shù)據(jù)報(bào)表，實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，每一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)均可以設(shè)置溫度上限和下限，當(dāng)所測(cè)溫度點(diǎn)的數(shù)據(jù)值超過(guò)工作人員設(shè)置的溫度上限或者下限的時(shí)候，軟件系統(tǒng)會(huì)通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制裝置，觸發(fā)聲光報(bào)警器或者短信報(bào)警發(fā)送至通知相關(guān)工作人員，以便及時(shí)調(diào)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(zhuān)業(yè)工業(yè)組態(tài)監(jiān)測(cè)軟件，軟件方便操作，可同時(shí)對(duì)上千路的各種參數(shù)同時(shí)進(jìn)行采集處理。期穩(wěn)定的運(yùn)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(cè)軟件。

軟件主要功能介紹：

即裝即用：軟件安裝方便，直接點(diǎn)擊“Setup.exe”運(yùn)行完成安裝，無(wú)需其它設(shè)置，即可使用，真正的即裝即用。

多種界面：具有實(shí)時(shí)數(shù)顯、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表、組態(tài)報(bào)表等多種數(shù)據(jù)顯示方式。

組態(tài)靈活：畫(huà)面、文字及曲線根據(jù)測(cè)量需要，靈活組態(tài)，畫(huà)面具體生動(dòng)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)導(dǎo)出（另存）Excel、TXT等格式。

數(shù)據(jù)打印：支持報(bào)表打印、歷史曲線打印及在Excel里打印。

數(shù)據(jù)查詢(xún)：通過(guò)輸入查詢(xún)時(shí)間，即可查詢(xún)所需被測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)記錄和曲線記錄。

監(jiān)測(cè)報(bào)警：當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)值達(dá)到報(bào)警條件時(shí)，以改變相應(yīng)數(shù)據(jù)顏色并閃爍方式發(fā)出警報(bào)。同時(shí)通過(guò)聲卡音箱輸出報(bào)警聲音。

穩(wěn)定準(zhǔn)確：軟件運(yùn)行穩(wěn)定，抗*力強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確度高，滿(mǎn)足高標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)要求。 
 

第六章、所采用的主要產(chǎn)品詳細(xì)介紹

HB-WDP100多點(diǎn)測(cè)溫傳感器

主要參數(shù)：

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

溫度測(cè)點(diǎn)：1-8個(gè)溫度點(diǎn)

輸出信號(hào)：無(wú)線通信（2.4G 433HZ）；

精度等級(jí)： 工業(yè)*，工業(yè)B級(jí)；

插入深度：50mm~2500mm（可根據(jù)客戶(hù)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(hào)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(huì)降低）

過(guò)程連接：M27X2.0、M20X1.5（外螺紋），或用戶(hù)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