酒廠酒糟/酒窖/發酵池無線溫度物聯網監控系統

發酵池無線溫度監控系統

酒糟無線溫度監控系統

酒廠發酵池無線溫度

在線電子物聯網監管系統方案

主要功能：主要監測發酵池內各個階層的溫度，并通過無線信號，將溫度數據發送至監控中心，集中管理調控等。

目      錄

*章  背景及發展影響介紹 3

1.1酒工藝的背景 3

1.2酒發酵工藝簡述 4

1.3溫度對發酵的影響 5

1.4發酵對溫度的要求 6

第二章  具體方案設計 7

2.1 系統設計依據 7

2.2 系統方案設計原則 7

第三章、發酵罐整體控制 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、 系統拓展示意圖 13 

*章  背景及發展影響介紹

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，經濟的快速發展，屬于中國制造的酒逐漸出現在人們的視野中。酒工業得到了突飛猛進的發展，到現在中國已成為世界*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。可見酒的發展對我國的國民經濟有很大的促進作用。

據數據顯示，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，因此對于酒發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“自動化”和“過程控制系統”，對提高酒生產效率和質量保證有重大意義。

1.2酒發酵工藝簡述

   酒發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。酒發酵過程是酒酵母在一定的條件下，利用麥汁中的可發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。

酒發酵一般可分為傳統發酵和現代發酵。傳統發酵工藝采用兩段發酵，前發酵采用開放式的池，發酵時間為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。而現代發酵的整個發酵過程在一個大的錐形發酵罐內完成，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，而酒質與傳統發酵相似。目前，由于傳統的發酵以滿足不了生產的需要，所以酒發酵通常采用現代發酵，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，大部分發酵糖類分解。后酵是前酵的延續，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。

酒發酵過程是一個生化放熱過程，發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溫度對發酵的影響

由于酒發酵過程放熱，熱量就會使發酵罐內的溫度上升，因而影響酒的發酵。溫度對酒發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，發酵周期縮短，這對發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境，是過程控制參數；調節的是反應速度。這就是溫度在酒發酵工藝流程中的作用。

1.4發酵對溫度的要求

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適發酵溫度與菌種，培養基成分，培養條件和菌體生長階段有關。酒發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，需要讓發酵罐的溫度根據工藝溫度曲線變化。（如下圖）

由圖可見酒的發酵過程是時變的，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。發酵溫度直接影響著酒的風味、品質和產量，因此, 控制好酒發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酵生成熱的產生而逐漸上升，目前大多數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酵過程中不斷放出的熱量，從而維持適宜的發酵溫度。

第二章  具體方案設計

2.1 系統設計依據

★★★★★《JJG874-2007溫度指示控制儀》

★★★★★《GB50198-94計算機系統安全準則》

★★★★★《GBJ93-86自動化儀表選型規定》

★★★★★《GB 50054-95低壓配電設計規范》

★★★★★《JB/T5243-91工業控制計算機系統驗收大綱》

★★★★★《HG20507-92工業自動化儀表工程施工及驗收規范》

★★★★★《GB 50194-93建設工程施工現場供用電安全規范》

2.2 系統方案設計原則

?成熟性

本方案涉及的各系統以實用為原則，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采用開放的技術標準和標準的通訊協議，避免在系統互聯時產生障礙。

?標準化

本方案涉及的各系統的系統設計、系統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，各系統投入運行后，允許用戶根據工作要求，在有限范圍內方便的增加/減少系統功能及控制模塊，為系統的升級提供便利，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*系統運行的安全、系統使用中的人身安全以及系統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間，RS485總線、網絡通訊必須具有高可靠性，決不能出現單點故障。要對整個系統的庫房布局、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、控制手段和事故監控與安全保密等技術措施提高控制系統的安全可靠性

2.無線

采用通用標準2.4G無需申請無線頻段，傳出信號穩定，抗*力強。。

?高效、系統易用、互操作性

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

?經濟性

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

?可管理性

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

第三章、發酵罐整體控制

根據發酵罐的結構以及工藝發酵溫度控制要求，采用串級控制系統，充分發揮它的優點，高效、快速、準確的控制發酵罐溫度。發酵罐中溫度串級控制系統圖如下所示。

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代工藝發酵技術開發了無線多點pt100溫度傳感器（HB-WDP100），可直接插入到發酵池/發酵罐內部進行單點/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），而且根據不同用戶的需求定制目前市場上*的1個溫度監測點，2個溫度監測點，3個溫度監測點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，對于發酵池測點的選擇可根據現場情況隨時移動，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

溫度監測的主要流程是，HB-WDP100測量過來溫度數據通過無線技術將數據發送至監控室，監控室設有無線接收端，無線接收端將數據傳給電腦，由電腦統一管理傳輸過來的溫度數據，所有溫度數據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據均可自動記錄存儲，生成excel數據報表，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，當所測溫度點的數據值超過工作人員設置的溫度上限或者下限的時候，軟件系統會通過聯動控制裝置，觸發聲光報警器或者短信報警發送至通知相關工作人員，以便及時調整發酵池/發酵罐的溫度，以確保發酵池/發酵罐的工藝符合工廠的要求。

系統采用HB-V系列專業工業組態監測軟件，軟件方便操作，可同時對上千路的各種參數同時進行采集處理。期穩定的運行提供了保證，是一款功能豐富、性能穩定的溫濕度監測軟件。

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：具有實時數顯、實時曲線、歷史曲線、數據報表、組態報表等多種數據顯示方式。

組態靈活：畫面、文字及曲線根據測量需要，靈活組態，畫面具體生動。

數據存儲：數據自動存儲、數據導出（另存）Excel、TXT等格式。

數據打印：支持報表打印、歷史曲線打印及在Excel里打印。

數據查詢：通過輸入查詢時間，即可查詢所需被測點對應時間內的數據記錄和曲線記錄。

監測報警：當監測數值達到報警條件時，以改變相應數據顏色并閃爍方式發出警報。同時通過聲卡音箱輸出報警聲音。

穩定準確：軟件運行穩定，抗*力強，數據采集準確度高，滿足高標準數據監測要求。 
 

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：

測量范圍：熱電阻，PT100：-200~1650℃（可根據用戶需求訂制）；

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*，工業B級；

插入深度：50mm~2500mm（可根據客戶需要訂制）；

顯    示：4位低功耗LCD；

通信頻段：430-450MHz；

通信距離：zui大5000米（空曠環境下）；

環境溫度：-20℃~+60℃,濕度：<90%RH

供電電池：3.6V/8.5AH一節2號工業鋰電池

電池壽命：2年(每1分鐘傳輸一次)；（使用環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、 系統拓展示意圖

 源自……北京盛世宏博科技有限公司