Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья Российский патент 2023 года по МПК A01F25/00 

Предлагаемое изобретение относится к области вентилируемого хранения растениеводческой продукции сельского хозяйства, преимущественно при хранении без постоянных ограждающих конструкций, такой как: сахарная свекла, картофель, морковь, зерновые, зернобобовые и др. Изобретение также может применяться в овощехранилищах и зернохранилищах напольного типа с ограждающими конструкциями.

Материальным объектом, над которым осуществляются действия, является насыпь растительного сырья: сахарной свеклы, картофеля, моркови, зерновых, зернобобовых и др.

Насыпь растительного сырья в поперечном сечении имеет форму равностороннего треугольника или трапеции высотой от 3 до 10 метров, шириной от 9 до 75 метров. Длина насыпи может превышать 100 метров. Насыпей может быть несколько.

Материальными средствами, которыми воздействуют на материальный объект, является поток воздуха, создаваемый вентиляторами, нагнетающими воздух в насыпь, а также другие устройства и их аппаратные части, обеспечивающие работу вентиляторов: шкафы управления вентиляторами, исполнительные устройства, датчики температуры и другие. Для управления работой устройств и их аппаратных частей используют программное обеспечение, создаваемое на основе алгоритмов описанных в предлагаемом изобретении, с помощью средств программирования позволяющих создание программного кода таких, как КРУГ-2000, ОВЕН, ЭНТЕК, КАСКАД, JavaScript, Python и другими.

Вентиляторы располагаются вдоль бокового края насыпи через каждые несколько метров, например, через 6 метров, и соединяются с воздуховодами, расположенными под насыпью или внутри нее. Количество вентиляторов может исчисляться десятками и сотнями. В верхней части насыпи напротив каждого из вентиляторов (или напротив группы из нескольких вентиляторов) устанавливается один или несколько кожухов радиомодулей с цифровыми датчиками температуры. Часть кожуха с датчиком погружается в толщу насыпи. Другая часть кожуха с радиомодулем возвышается над насыпью. Каждый радиомодуль имеет свой уникальный программный код, который он транслирует по радиоканалу вместе результатами замеров температуры насыпи в месте своей установки.

Влияя на процессы вентиляции материальными средствами - вентиляторами, изменяют состояние материального объекта: охлаждают или проветривают. Растительное сырье, поступающее на хранение в период уборки урожая, имеет более высокую температуру, чем это требуется для устойчивого хранения. Для его охлаждения используют атмосферный воздух. Предлагаемое изобретение позволяет, используя предлагаемый способ управления, изменять процессы вентилирования в зависимости от состояния насыпи - температуры насыпи растительного сырья и условий окружающей среды - температуры окружающего воздуха. Чтобы растительное сырье охлаждалось нужно, чтобы температура воздуха была ниже, чем температура сырья. При этом важно не переохлаждать сырье и не допускать гипервентиляции, так как это влечет за собой усушку и потери сырья. Предлагаемое изобретение позволяет подбирать баланс между необходимостью вентилирования, нежелательными последствиями избыточного охлаждения и гипервентиляцией. Благодаря возможности поочередного пуска и останова вентиляторов достигается значительная экономия материалоемкости энергетической инфраструктуры и электромощности при обустройстве хранилищ растительного сырья. Программное обеспечение сервера, программные модули контроллеров, уровни управления, режимы, уставки и алгоритмы предлагаемого изобретения позволяют решать комплекс задач по управлению вентиляцией насыпи растительного сырья для обеспечения его сохранности.

Известен способ управления вентиляцией кагатов сахарной свеклы с использованием комплексов ПАК-201 («Инструкция по приемке, хранению и учету сахарной свеклы» Министерство пищевой промышленности СССР, Главное управление сахарной промышленности, Москва, 1984г., стр.254-262 ) на основе сравнения данных измерений, получаемых с датчиков (терморезисторов) расположенных внутри насыпи сахарной свеклы и датчиков (терморезисторов) измеряющих температуру окружающего воздуха.

При превышении температуры растительного сырья над температурой воздуха на 3-4°С сравнивающее устройство дает сигнал, вызывающий автоматическое включение системы вентилирования. Если температура воздуха опускается ниже 0°С, то сравнивающее устройство дает сигнал, выключающий системы вентилирования.

Способ реализуется с использованием комплексов ПАК-201, в состав которого входят:

- Датчики температуры - терморезисторы (до 128 штук);

- Передающей части в виде шкафов, к которым кабелем подключаются терморезисторы, питающий кабель и кабель связи с приемной частью;

- Приемной части в составе пульта управления, блоков формирования команд управления, блоков аварийного отключения и др.;

- Связь между передающей и приемными частями обеспечивается многожильными гибкими кабелями большой длины и др.

Оператор имеет возможность переключать комплекс ПАК-201 в два режима:

- Автоматический режим;

- Ручной режим.

К недостаткам способа относятся:

- ограниченность в выборе режимов работы системы вентиляции;

- алгоритм автоматического режима, предлагающий непрерывную работу вентиляторов длительное время и без интервалов, что приводит к повышенным потерям свекломассы;

- отсутствие управления пусковыми токами, что приводит к перегрузке сетей электроснабжения выше допустимых значений

- отсутствие информации о состоянии элементов системы, что приводит к увеличению срока устранения неполадок и некорректной работе системы.

Известны некоторые условия работы активной вентиляции насыпи растительного сырья, описанные авторами Кольцов С.М. Жерлыкина М.Н. Инженерные системы для хранения сырья в свеклосахарном производстве [Электронный ресурс] // Фермер. Черноземье, электронный журнал. 2019. Апрель. стр. 51-56. URL: http://vfermer.ru/netcat_files/userfiles/FCH_PDF/2019/Farmer1_april_2019.pdf (дата обращения: 06.05.2022)

Авторами предлагаются условия включения системы активной вентиляции в автоматическом режиме:

- температура сырья выше уставки, задаваемой оператором

- температура окружающего воздуха ниже температуры сырья

- температура окружающего воздуха выше -3°С . Уставка выбирается в пределах от 0 до +3°С. Алгоритмы управления вентиляцией насыпи растительного сырья авторы не описывают. Количество уставок, предлагаемых авторами, недостаточно для эффективного управления вентиляцией.

Известны предложения группы авторов Кольцов С.М. Василевский Толстошеин С.С. Мамонтов Р.А. Иржавцев К.Ю. Кратное снижение энергопотребления систем активной вентиляции кагатов сахарной свеклы [Электронный ресурс] // Сахар. Электронный журнал. 2019. №4. стр.70-75. URL: http://saharmag.com/fix/magazine/jotnal_148.html (дата обращения: 06.05.2022).

Где рассматриваются вопросы уменьшения энергопотребления при вентилируемом хранении насыпей растительного сырья сахарной свеклы на призаводских свеклопунктах сахарных заводов и предлагается использование управлением вентиляции насыпи с применением дискретной схемы вентилирования, без указания продолжительности периодов работы и простоя, а также ряд общих характеристик режимов вентилирования и некоторых их уставок без детализации. Указывается, что данное решение по управлению вентиляцией насыпи растительного сырья было реализовано на основе СКАДА «Круг-2000» и приводится в качестве примера фрагмент интерфейса программного обеспечения. Алгоритмы управления авторы не описывают.

ТЕХНИЧЕСКИМИ ЗАДАЧАМИ предлагаемого изобретения являются уменьшение материалоемкости энергетической инфраструктуры и электромощности при вентилируемом хранении растительного сырья. Увеличение сохранности растительного сырья при хранении.

ТЕХНИЧЕСКИМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ предлагаемого изобретения являются:

1. Уменьшение материалоемкости энергетической инфраструктуры кагатного поля для вентилируемого хранения растительного сырья. В том числе:

1.1. Уменьшение мощности трансформаторных установок;

1.2. Уменьшение сечения (материалоемкости) силовых кабелей ЛЭП на участке трансформаторная установка - распределительный шкаф;

2. Уменьшение потребляемой электромощности;

3. Уменьшение величины групповых пусковых токов;

4. Уменьшение материалоемкости технических средств для передачи информационных и управляющих сигналов вентиляционной системы за счет перехода от проводной передачи между отдельными элементами системы к локальной беспроводной сети Интранет.

5. Уменьшение в процессе хранения потерь массы и технологических свойств сырья. Например, свекломассы и содержания сахарозы для сахарной свеклы;

6. Увеличение продолжительности хранения растительного сырья навалом.

Технические результаты достигаются благодаря существенным отличительным признакам предлагаемого изобретения:

1. Управление вентиляцией насыпи на трех уровнях: системы в целом, шкафа управления вентиляцией, отдельного вентилятора;

2. Использование управления вентиляцией насыпи, реализованного в следующих режимах:

2.1. Режим №1, далее Р-1;

2.2. Режим №2, далее Р-2;

2.3. Режим №3, далее Р-3;

3. Использование в указанных режимах комбинации из пяти разных уставок в разном сочетании:

3.1. Максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора;

3.2. Минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями;

3.3. Включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха;

3.4. Минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается;

3.5. Максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается;

4. Применение алгоритма, ограничивающего электромощность, потребляемую при хранении растительного сырья в насыпи;

5. Применение алгоритма, ограничивающего пусковые токи в энергетической инфраструктуре, обеспечивающей работу вентиляционного оборудования насыпи растительного сырья;

6. Управление за счет выбора оператором одного из указанных выше режимов и назначения соответствующих уставок.

7. Беспроводная форма связи для обмена информационными и управляющими файлами между элементами, входящими в программно-аппаратный комплекс.

(п.1) Предлагаемое ИЗОБРЕТЕНИЕ РЕАЛИЗУЕТСЯ совокупностью действий оператора и алгоритмов программно-аппаратного комплекса, состоящего из программного обеспечения (далее ПО) и устройств, обменивающихся друг с другом информационными и управляющими файлами по каналам связи.

На основе информационных файлов отображается информация о параметрах и состоянии насыпи растительного сырья, температуре и влажности окружающего воздуха, привязке радиомодулей к исполнительным устройствам включения/выключения вентиляторов шкафа управления вентиляцией (далее ШУВ), состоянии прочих элементов системы вентиляции. По результатам обработки полученных данных программным обеспечением создаются управляющие файлы для исполнительных устройств.

На фиг. 1 показан интерфейс ПО, отображающий состояние насыпи растительного сырья, через который оператор взаимодействует с системой в целом, отдельным ШУВ и отдельным вентилятором, где главное меню программы 1; значение температуры насыпи растительного сырья, передаваемое отдельным радиомодулем 2; номер насыпи растительного сырья 3; значения температуры и влажности окружающего воздуха 4; отображение статуса вентилятора «Авария» с одновременным появлением условного обозначения аварии в виде буквы «А», например, красного цвета или изменением цвета заливки виждета вентилятора на, например, красный цвет 5; средняя температура насыпи в зоне работы отдельного ШУВ 6; отображение индивидуального номера ШУВ 7; индивидуальный номер радиомодуля 8; индивидуальный номер вентилятора 9; масса насыпи растительного сырья 10; отображение режима, которым управляется вентилятор в текущем моменте 11; текущие значения даты и времени 12; дата укладки насыпи растительного сырья 13; отображение статуса вентилятора «Выключен, не работает» с одновременным изменением цвета заливки виждета вентилятора, например, на белый цвет 14; отображение статуса вентилятора «Включен, работает» с одновременным изменением цвета заливки виджета вентилятора, например, на зеленый цвет 15; логотип ПО 16.

(п.2) СОСТАВ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ программно-аппаратного комплекса для управления вентиляцией насыпи растительного сырья:

1. Передающие радиомодули с цифровыми датчиками температуры в количестве от нескольких десятков до нескольких сотен штук;

2. Центральная станция связи (далее ЦСС), расположенная вблизи места хранения насыпи растительного сырья, в составе которой:

2.1. Всенаправленная приемо-передающая антенна радиосвязи, обеспечивающая обмен файлами с контроллерами шкафов управления;

2.2. Модем;

2.3. Контроллер;

2.4. Другие элементы.

3. Шкафы управления группами вентиляторов в количестве до нескольких десятков, в состав которых входят:

3.1. Приемо-передающие антенны, обеспечивающие обмен файлами между шкафами управления и ЦСС;

3.2. Контроллеры;

3.3. Программные модули контроллеров;

3.4. Исполнительные устройства (контакторы электромагнитные и другие элементы);

3.5. Другие элементы.

4. Вентиляторы в количестве от нескольких десятков до нескольких сотен штук;

5. Сервер;

6. Программное обеспечение, реализующее алгоритмы, являющееся предметом предлагаемого изобретения.

(п.3) ФОРМЫ СВЯЗИ, которые могут использоваться для обмена сигналами между устройствами, входящими в программно-аппаратный комплекс управления вентиляцией насыпи растительного сырья:

1. Беспроводная радиосвязь, используемая в локальной сети Интранет;

1.1. Wi-Fi;

1.2. ZigBee;

1.3. LPWAN, LoRa, LoRaWan;

1.4. Другие протоколы радиообмена;

2. Проводная связь между устройствами;

3. Беспроводная связь (3G, 3,5G, 4G, 5G другие протоколы мобильной связи) связи между ЦСС и сервером;

4. Спутниковая связь;

5. Сеть Интернет;

Площадь производственных площадок (полей) с размещенными на них насыпями растительного сырья, охваченных сетью Интранет и находящихся под управлением предлагаемого изобретения, может составлять от нескольких гектаров до нескольких десятков гектаров.

(п.4) СУЩЕСТВЕННЫМИ ПРИЗНАКАМИ предлагаемого изобретения являются:

1. Комбинированное применение проводной и беспроводной форм связи обмена информационными и управляющими файлами между элементами, входящими в программно-аппаратный комплекс;

2. Применение дискретных режимы вентилирования с чередованием коротких периодов включения вентиляторов с более длительными периодами простоев;

3. Рассинхронизация пусков и остановок каждого из вентиляторов на некоторое количество секунд с такими же действиями остальных вентиляторов:

4. Управление вентиляцией насыпи на трех уровнях: системы в целом, шкафа управления вентиляцией, вентилятора;

5. Использование трех разных алгоритмов управления вентиляцией насыпи, реализованных в следующих режимах:

5.1. Режим №1;

5.2. Режим №2;

5.3. Режим №3;

6. Режимы управления вентиляцией насыпи реализованы с набором из пяти уставок в разном сочетании:

6.1. Максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора;

6.2. Минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями;

6.3. Включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха;

6.4. Минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается;

6.5. Максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается;

7. Применение алгоритма, ограничивающего электромощность, потребляемую при хранении растительного сырья в насыпи;

8. Применение алгоритма, ограничивающего суммарные пусковые токи в энергетической инфраструктуре при хранении растительного сырья в насыпи;

9. Дублирование сигнала радиомодуля виртуальным сигналом программного обеспечения при нарушении радиосвязи между радиомодулем и ЦСС;

10. Задержка программным модулем контроллера на заданный интервал времени отключения вентиляторов при нарушении радиосвязи между ШУВ и ЦСС;

11. Привязка программными средствами радиомодулей к выходам контроллеров ШУВ, управляющим питанием отдельных вентиляторов.

(п.5) ОПИСАНИЕ ФАЙЛОВ, КОТОРЫМИ ОБМЕНИВАЮТСЯ ЭЛЕМЕНТЫ, ВХОДЯЩИЕ В ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС

(п.5.1) ИНФОРМАЦИОННЫЕ ФАЙЛЫ И ИХ ИСТОЧНИКИ:

Передающие радиомодули соединены с датчиками, измеряющими температуру растительного сырья. Каждый радиомодуль имеет собственный кожух в виде узкой трубки, который одним концом (с датчиком/датчиками) погружается в насыпь, на противоположном конце кожуха размещается радиомодуль. Количество радиомодулей с датчиками может исчисляться десятками и сотнями единиц и зависит от массы растительного сырья и плотности их расстановки. Радиомодуль регулярно, через заданные интервалы времени передает информационные файлы на ЦСС. Каждый файл, отражает результат замера температуры растительного сырья в конкретный момент времени. Форма связи радиомодулей с ЦСС беспроводная радиосеть Интранет, покрывающая площадь (поле), где размещаются насыпи растительного сырья по п.3.

Контроллер ЦСС, соединен с датчиками температуры и влажности окружающего воздуха. Через заданные интервалы времени контроллер через модем передает информационные файлы на сервер по сети Интернет с результатами замера температуры и влажности окружающего воздуха в конкретный момент времени. Форма связи ЦСС и сервера проводная или беспроводная (с использованием 3G, 3,5G, 4G, 5G, других протоколов мобильной связи) по п.3.

Контроллеры ШУВ через заданный интервал времени обращаются к исполнительным устройствам, например, к электромагнитным контакторам, для определения их статуса. Также могут опрашиваться защитные устройства электропитания вентиляторов (автоматические выключатели, тепловые реле, реле режима управления шкафом (местн./дис.)) для определения их статуса. По итогам очередного опроса создается информационный файл, отображающий состояние опрошенных устройств и передается на ЦСС. Полученный файл ЦСС пересылает на сервер, где файл обрабатывается, после чего в интерфейсе программы отображается статус вентиляторов: 1) «включен, работает»; 2) «выключен, не работает»; 3) «авария» и др. Виджет аварии в интерфейсе отображается в случае, если исполнительное устройство не выполнило команду контроллера или произошло отключение защитных устройств электропитания вентиляторов (автоматические выключатели, тепловые реле и др.). Указанная информация отображается в соответствии с привязкой аппаратных средств к программному обеспечению по пункту (п.6).

Форма связи ШУВ и ЦСС проводная или беспроводная радиосеть Интранет. Форма связи ЦСС и сервера проводная или беспроводная (с использованием 3G, 3,5G, 4G, 5G, других протоколов мобильной связи) по сети Интернет по пункту (п.3).

Программное обеспечение сервера может создавать виртуальный информационный файл вместо радиомодуля (радиомодулей), связь с которым нарушилась по какой-либо причине. Программное обеспечение вычисляет среднюю температуру всех рядом расположенных работающих радиомодулей, привязанных к вентиляторам, находящимся под управлением одного ШУВ и создает информационный файл со средней температурой насыпи для данной группы радиомодулей. В случае нарушения связи с радиомодулем (радиомодулями) связанные с ними вентиляторы начинают управляться по указанному виртуальному информационному файлу со средней температурой для данной группы радиомодулей.

(п.5.2) УПРАВЛЯЮЩИЕ ФАЙЛЫ И ИХ ИСТОЧНИКИ

Управляющие файлы по включению/выключению исполнительных устройств, генерируются программным обеспечением на основе уставок, заданных оператором. Управляющий файл отправляется с сервера на ЦСС по сети Интернет и далее по сети Интранет на все контроллеры ШУВ. В коде управляющего файла содержится информация по включению/выключению конкретного исполнительного устройства, входящего в состав того или иного ШУВ. Контроллеры ШУВ считывают полученный управляющий файл. Если файл адресован данному контроллеру, что определяется в коде файла, формируется сигнал на включение конкретного исполнительного устройства, входящего в состав данного ШУВ. Если контроллер получил файл, адресованный не ему, файл в данном ШУВ остается без исполнения.

Управляющие файлы, создаваемые по непосредственной команде оператора через интерфейс программы, на включение и выключение исполнительных устройств. Форма связи и алгоритм исполнения аналогичны, указанным выше (п.3).

Управляющие файлы, создаваемые программным обеспечением для поочередного, с задержкой во времени, включения исполнительных устройств, с целью уменьшения пусковых токов и для недопущения перегрузки электрических сетей по п.4. Данный алгоритм срабатывает в случаях, когда появляются условия для одновременного включения сразу нескольких вентиляторов, суммарная электромощность которых превышает величину, определяемую соответствующей уставкой. Форма связи и алгоритм исполнения аналогичны указанным выше (п.3).

Управляющие файлы, создаваемые программным обеспечением, запрещающие включение исполнительных устройств, если достигнуто максимально разрешенное количество одновременно работающих вентиляторов, определенное уставкой. Данный алгоритм предназначен для ограничения электромощности, когда электромощность всех вентиляторов превышает возможности электрических сетей. В этом случае выстраивается «очередь» из файлов на включение вентиляторов по мере того, как работающие вентиляторы достигают уставки на выключение. Ограничение электромощности задается уставкой по команде оператора. Форма связи и алгоритм исполнения аналогичны указанным выше (п.5.1).

Управляющий файл программного модуля контроллера, который задерживает отключение работающего вентилятора при нарушении радиосвязи между контроллером и центральной станцией связи в сети Интранет. Чтобы кратковременное нарушение радиосвязи не приводило к массовому отключению работе вентиляторов, выполняется программирование контроллера ШУВ по задержке отключения работающего вентилятора. Программное обеспечение контроллера, потерявшего связь с ЦСС, отдает команду на выключение вентилятора не сразу по факту нарушения связи, а спустя некоторый интервал времени. Если в течение этого интервала связь возобновляется, то вентилятор отрабатывает все заданное ему уставками время. Если связь не возобновляется, то по истечении некоторого интервала вентилятор выключается управляющим сигналом с контроллера на электромагнитный контактор вентилятора.

Управляющий файл, создаваемый программным обеспечением, определяющий приоритет последнего действия оператора. Например, если оператор выполнит действия по выбору основного режима и его уставок для системы в целом, а затем выполнит действия по выбору основного режима и его уставок для ШУВ, то ШУВ будет управляться назначенным ему локальным режимом и уставками, игнорируя режим и уставки системы в целом. При этом все остальные ШУВ будут управляться режимом и уставками, которые были выбраны для системы в целом. В случае, если после совершения выбора основного режима и его уставок для ШУВ, оператор совершает действия по выбору основного режима и его уставок для системы в целом, то вся система будет управляться данным режимом и его уставками, а режимы отдельных ШУВ будут игнорироваться. Аналогичный порядок действий выполняется в остальных комбинациях перехода между уровнями системы.

Управляющий файл, создаваемый программным обеспечением, для сохранения уставок. Например, если ранее оператор совершил действия по выбору уставок режима №1 для системы в целом, затем совершил действия по выбору уставок режима №2 для системы в целом, то при повторном выборе режима №1 в служебном окошке будут отображаться значения уставок, которые оператор уже задавал ранее для данного режима. По усмотрению оператора эти значения могут изменены или оставлены без изменений. Алгоритм обеспечивает сохранение уставок на всех уровнях (системы в целом, ШУВ и вентилятора), для всех режимов №1, №2 и №3.

(п.6) СОЗДАНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ СИСТЕМЫ ПРОГРАММНЫМИ СРЕДСТВАМИ

Программное обеспечение каждого контроллера в ШУВ содержит информацию об уникальном коде, присвоенном данному контроллеру и уникальных кодах выходов контроллера, через которые поступают команды на отдельные исполнительные устройства для включения/выключения вентиляторов, находящихся под управлением данного ШУВ. Благодаря наличию уникальных кодов программными средствами выполняется привязка каждого из выходов контроллера, управляющего отдельным вентилятором к радиомодулю, расположенному в зоне работы своего вентилятора. Таким образом, появляется возможность регистрировать и контролировать температуру насыпи в зоне работы каждого из вентиляторов.

В режиме №1 используется алгоритм сравнения информационных файлов с данными температуры растительного сырья и информационных файлов с данными температуры окружающего воздуха, которые собираются и обрабатываются на сервере программным обеспечением, после чего генерируются управляющие файлы (п.5.2). Управляющие файлы передаются от сервера по сети Интернет на ЦСС, расположенную рядом с местом хранения растительного сырья. ЦСС является связующим элементом между сетью Интернет (связь с сервером) и локальной сетью Интранет, построенной по проводному или беспроводному принципу (на основе обмена файлами по радиоканалу) между устройствами (п.3). Локальная проводная или беспроводная сеть Интранет связывает между собой ЦСС, радиомодули с датчиками температуры, и ШУВ по беспроводной сети Интранет. После получения от сервера управляющего файла ЦСС передает его на контроллер ШУВ. Контроллер подключен к исполнительным устройствам, включающим и выключающим вентиляторы (п.2). Получив управляющий файл, контроллер преобразует его в управляющий сигнал для исполнительных устройств, например, электромагнитных контакторов, включает или выключает вентиляторы.

Алгоритм обмена управляющими файлами между сервером, ЦСС и ШУВ, а также алгоритм формирования информационных файлов, отражающих статус и аварии вентиляторов одинаков для всех режимов.

(п.7) ОПИСАНИЕ УРОВНЕЙ УПРАВЛЕНИЯ

Предлагаемое изобретение включает в себя управление на трех уровнях:

- Уровень системы в целом. В уровень «системы в целом» может входить любое количество ШУВ и, соответственно, вентиляторов, находящихся под управлением программного обеспечения;

- Уровень шкафа управления вентиляцией (ШУВ). В уровень «ШУВ» может входить любое количество вентиляторов, подключенных непосредственно к данному ШУВ;

- Уровень вентилятора.

На каждом уровне оператор может задавать режимы вентилирования и их уставки. Разделение системы на уровни позволяет применять оптимальные режимы и уставки как для всей насыпи в целом, так для ее отдельных участков. Например, для участков с повышенной температурой сырья.

(п.8) ОПИСАНИЕ РЕЖИМОВ ВЕНТИЛИРОВАНИЯ И ИХ УСТАВОК

Предлагаемое изобретение включает в себя алгоритмы трех режимов управления:

- Режим №1;

- Режим №2;

- Режим №3.

Режимы управления вентиляцией насыпи реализованы с набором из пяти уставок в разном сочетании:

1. Максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора;

2. Минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями;

3. Включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха;

4. Минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается;

5. Максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается.

При употреблении термина «сырье» подразумевается «насыпь растительного сырья».

Независимо от уровня управления, режима вентилирования и уставок управление работой каждого вентилятора с помощью алгоритмов ПО является индивидуальным, а не групповым. Остановка или пуск одного из вентиляторов не синхронизированы с такими же действиями остальных вентиляторов и совершаются в зависимости от значения температуры сырья, передаваемой радиомодулем, расположенным в зоне работы данного вентилятора, чем достигается индивидуальное управление. Имея одинаковые уставки, но разную температуру сырья в зоне своей работы одни вентиляторы могут простаивать, а другие работать. Также для рассинхронизации пуска вентиляторов применяют уставку «поочередного пуска вентиляторов» (п.10).

Также может использоваться ручной местный режим, который является общеизвестным и не является предметом предлагаемого изобретения. В данном режиме оператор включает и выключает вентиляторы непосредственно воздействуя на переключатели, расположенные на панели управления ШУВ.

(п.8.1) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМОВ ВЫБОРА РЕЖИМА ВЕНТИЛИРОВАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ В ЦЕЛОМ, ОТДЕЛЬНОГО ШУВ И ОТДЕЛЬНОГО ВЕНТИЛЯТОРА

Действуя через интерфейс программного обеспечения (фиг. 1), в зависимости от состояния растительного сырья, оператор переключает, выбирает режим вентилирования для всей системы в целом, отдельных ШУВ или отдельных вентиляторов.

Например, для переключения в режим №1 всей системы в целом, действуя через интерфейс ПО (фиг. 2), оператор подводит курсор мыши к пункту главного меню «Выбор основного режима системы» и нажимает его (фиг. 5). В выпадающем окошке напротив режим №1 ставится отметка о выборе режима, после чего во всплывающем служебном окошке оператор подтверждает свое действие. После подтверждения все вентиляторы системы переключаются в режим №1.

После выбора режима системы в целом, раздел главного меню ПО «Выбор уставок основного режима системы» автоматически переключается на уставки того режима, который был выбран в качестве основного.

Для переключения в режим №2 отдельного ШУВ, действуя через интерфейс ПО (фиг. 1), оператор подводит курсор мыши к виджету соответствующего ШУВ (фиг. 3), в выпадающем меню выбирает «Выбор основного режима ШУВ» и нажимает его (фиг. 6). В выпадающем окошке напротив требующегося режима ставится отметка о выборе режима, после чего во всплывающем служебном окошке оператор подтверждает свое действие. После подтверждения все вентиляторы данного ШУВ переключаются в соответствующий режим.

После выбора основного режима ШУВ, раздел выпадающего меню «Выбор уставок основного режима ШУВ» автоматически переключается на уставки того режима, который был выбран в качестве основного.

Для переключения в режим №3 отдельного вентилятора, действуя через интерфейс ПО (фиг. 1), оператор подводит курсор мыши к виджету соответствующего вентилятора (фиг. 4), в выпадающем меню выбирает «Выбор режима вентилятора» и нажимает его (фиг. 7). В выпадающем окошке напротив требующегося режима ставится отметка о выборе режима, после чего во всплывающем служебном окошке оператор подтверждает свое действие. После подтверждения данный вентилятор переключаются в соответствующий режим.

После выбора режима вентилятора, раздел выпадающего меню «Выбор уставок режима вентилятора» автоматически переключается на уставки того режима, который был выбран.

Алгоритм выбора и подтверждения основного режима вентилирования системы, ШУВ и отдельного вентилятора является одинаковым для всех трех режимов: №1, №2 и №3.

(п. 8.2) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА РАБОТЫ РЕЖИМА №1

Вентиляция насыпи растительного сырья (далее насыпь) в режиме №1 осуществляется следующим образом. Если в зоне работы вентилятора происходит повышение температуры насыпи на величину уставки, превышающую температуру окружающего воздуха, то программное обеспечение создает управляющий файл на включение вентилятора. Нагнетая воздух, вентилятор охлаждает насыпь в зоне своей работы. При понижении температуры насыпи до значения уставки на выключение вентилятора, он отключается. Температура насыпи разная в зоне работы разных вентиляторов. Каждому исполнительному устройству включения вентилятора соответствует один или несколько радиомодулей с датчиками температуры. Благодаря отказу от группового включения вентиляторов и переходу на индивидуальное управление каждым вентилятором снижается расход электроэнергии.

Время непрерывной работы вентилятора ограничивается уставкой на максимально разрешенную продолжительность работы. Время простоя вентилятора определяется уставкой на минимально разрешенную продолжительность простоя вентилятора между включениями. Таким образом, достигается дискретность режима работы вентиляции позволяющая уменьшить потребления электроэнергии, организовать эффективный тепломассообмен и избежать гипервентиляции насыпи.

Блок-схема алгоритма реализации режима №1 представлена на (фиг. 13)

(п.8.3) АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЙ ОПЕРАТОРА ПО ВЫБОРУ УСТАВОК, ЯВЛЯЮЩИХСЯ СУЩЕСТВЕННЫМИ ОТЛИЧИЯМИ РЕЖИМА №1

Уставки режима №1 оператор задает в интерфейсе ПО на уровне всей системы в целом (фиг. 8), отдельного ШУВ или отдельного вентилятора, в том числе:

Уставка «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора». Например, 2400 секунд или любое другое значение.

Уставка «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями», чтобы избежать гипервентиляции. Например, 3600 секунд или любое другое значение.

Уставка «включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха». По достижении уставки программное обеспечение формирует управляющий файл на включение вентиляции. Например, +2°С или любое другое значение.

Уставка «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается», чтобы не переохладить сырье. Например, 0°С или любое другое значение.

Для выбора уставок режима №1 всей системы в целом, действуя через интерфейс ПО (фиг. 1), оператор подводит курсор мыши к пункту главного меню «Выбор уставок основного режима системы» и нажимает его (фиг. 8). В выпадающем окошке напротив каждой из уставок проставляется соответствующее значение. По завершении выставления уставок появляется всплывающее служебное окошко, в котором оператор подтверждает свой выбор. После подтверждения все вентиляторы системы начинают работать в режиме №1 по сформированным оператором уставкам.

Для выбора уставок режима №1 отдельного ШУВ, действуя через интерфейс ПО, оператор подводит курсор мыши к виджету соответствующего ШУВ (фиг. 6), в выпадающем меню выбирает «Выбор уставок основного режима ШУВ» и нажимает его (фиг. 13). В выпадающем окошке напротив каждой из уставок проставляется соответствующее значение. По завершении выставления уставок появляется всплывающее служебное окошко, в котором оператор подтверждает свой выбор. После подтверждения все вентиляторы данного ШУВ начинают работать в режиме №1 по сформированным оператором уставкам.

Для выбора уставок режима №1 отдельного вентилятора, действуя через интерфейс ПО, оператор подводит курсор мыши к виджету соответствующего вентилятора (фиг. 7), в выпадающем меню выбирает «Выбор уставок вентилятора» и нажимает его (фиг. 14). В выпадающем окошке напротив каждой из уставок проставляется соответствующее значение. По завершении выставления уставок появляется всплывающее служебное окошко, в котором оператор подтверждает свой выбор. После подтверждения данный вентилятор начинает работать в режиме №1 по сформированным оператором уставкам.

Действуя через интерфейс программного обеспечения (фиг. 1) оператор (в зависимости от состояния растительного сырья) переключает в нужный режим всю систему целиком, отдельные ШУВ или отдельные вентиляторы. Алгоритм выбора уставок основного режима вентилирования системы, ШУВ и отдельного вентилятора является одинаковым для всех трех режимов: №1, №2 и №3. При этом состав уставок указанных трех режимов отличается друг от друга.

(п. 8.4) ОПИСАНИЕ И СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ АЛГОРИТМА РЕЖИМА №2

В отличие от режима №1, который работает на охлаждение, режим №2 используется для проветривания насыпи, когда краткосрочное выключение/включение вентилятора (вентиляторов) происходит в заданном диапазоне температур для сырья и для окружающего воздуха. Проветривание выполняется для обновления газовой среды внутри насыпи.

Блок-схема алгоритма реализации режима №2 представлена на (фиг. 14)

(п. 8.5) АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЙ ОПЕРАТОРА ПО ВЫБОРУ УСТАВОК, ЯВЛЯЮЩИХСЯ СУЩЕСТВЕННЫМИ ОТЛИЧИЯМИ РЕЖИМА №2

Уставки режима №2 оператор задает в интерфейсе ПО программы на уровне всей системы в целом, отдельного ШУВ или отдельного вентилятора (фиг. 9), в том числе:

Уставки режима №2 системы в целом оператор задает через главное меню интерфейса программы, в том числе:

Уставка «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора». Например, 900 секунд или любое другое значение.

Уставка «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями». Например, 5400 секунд или любое другое значение.

Уставка «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается». Например, +3°С или любое другое значение.

Уставка «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается», чтобы не переохладить сырье. Например, +1,2°С или любое другое значение.

По завершении выставления уставок появляется всплывающее служебное окошко, в котором оператор подтверждает выбор каждой новой уставки

Для перевода в режим №2 оператор подводит курсор мыши к соответствующему виджету на интерфейсе и нажимает его, после чего во всплывающем служебном окошке подтверждает свое действие

Действуя через интерфейс программного обеспечения оператор (в зависимости от состояния растительного сырья) переключает в режим №2 всю систему целиком, отдельные ШУВ или отдельные вентиляторы.

После перевода в режим №2 вентиляторы (вентилятор) начинают работать в дискретном режиме, отрабатывая заданное уставкой время работы и время простоя. В целях экономии электроэнергии работа в дискретном режиме эффективнее, чем в непрерывном. В начале работы вентилятора теплоотдача из кагата выше, чем после нескольких часов непрерывной работы.

(п.8.6) ОПИСАНИЕ И СУЩЕСТВЕННЫЕ ОТЛИЧИЯ АЛГОРИТМА РЕЖИМА №3

Режим №3 - это режим интенсивного охлаждения насыпи, когда вентиляция работает непрерывно, без применения дискретных алгоритмов. При этом, после срабатывания уставок разрешенных температур сырья, окружающего воздуха и временного интервала вентилирования вентиляция прекращается и впоследствии автоматически не возобновляется.

Блок-схема алгоритма реализации режима №3 представлена на (фиг. 15)

(п.8.7) АЛГОРИТМ ДЕЙСТВИЙ ОПЕРАТОРА ПО ВЫБОРУ УСТАВОК, ЯВЛЯЮЩИХСЯ СУЩЕСТВЕННЫМИ ОТЛИЧИЯМИ РЕЖИМА №3

В режиме №3 оператор задает уставки в интерфейсе ПО (фиг. 10), в том числе:

Уставка «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора». Например, 18000 секунд или любое другое значение.

Уставка «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается», чтобы не переохладить сырье. Например, 0°С или любое другое значение.

Уставка «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается». Например, +3°С или любое другое значение.

В данном режиме вентиляторы работают непрерывно, поэтому продолжительность простоя между включениями вентиляторов отсутствует.

По завершении выставления уставок появляется всплывающее служебное окошко, в котором оператор подтверждает выбор уставки

Для перевода в режим №3 оператор подводит курсор мыши к соответствующему виджету на интерфейсе и нажимает его, после чего во всплывающем служебном окошке подтверждает свое действие.

Действуя через интерфейс программного обеспечения, оператор (в зависимости от состояния растительного сырья) переключает в режим №3 всю систему целиком, отдельные ШУВ или отдельные вентиляторы.

(п.9) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ОГРАНИЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМОЩНОСТИ СИСТЕМЫ

Для ограничения электромощности вентиляционной системы оператор устанавливает максимально разрешенное количество одновременно работающих вентиляторов, как для всей системы в целом (фиг. 11), так и для каждого из ШУВ в отдельности (фиг. 15). В качестве единицы измерения ограничения электромощности могут использоваться как штуки, если исчисляется количество вентиляторов, так и киловатты (далее кВт). Количество разрешенных к одновременной работе вентиляторов может быть любым и определяется доступной электромощностью. При использовании кВт указывается их количество эквивалентное электромощности разрешенного количества одновременно работающих вентиляторов. Например, при мощности одного вентилятора равной 11 кВт во всей системе разрешается одновременная работа 30 вентиляторов, что эквивалентно 330 кВт (11 кВт х 30 = 330 кВт). При ограничении электромощности отдельного ШУВ, под управлением которого находятся, например, восемь вентиляторов оператор ограничивает максимально разрешенное количество одновременно работающих вентиляторов, например, четырьмя вентиляторами или любым другим количеством.

(п. 10) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ПООЧЕРЕДНОГО ПУСКА ВЕНТИЛЯТОРОВ

Чтобы избежать перегрузки энергетической инфраструктуры и ограничить групповые пусковые токи оператор устанавливает некоторый, например 10 секунд, минимально разрешенный интервал между включениями вентиляторов для случаев, когда в связи с достижением уставки ПО одновременно сформировало много управляющих файлов на включение большого количества вентиляторов (фиг. 12).

(п.11) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ЗАДЕРЖКИ ОТКЛЮЧЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРОВ ПРИ НАРУШЕНИИ СВЯЗИ

Чтобы кратковременное нарушение связи не приводило к массовому отключению вентиляторов, в контроллеры ШУВ устанавливается программный модуль по задержке отключения работающего вентилятора. Программный модуль контроллера, потерявшего связь с ЦСС, отдает команду на выключение вентилятора не сразу по факту нарушения связи, а спустя некоторый интервал времени, например, через 15 минут. Если в течение этого интервала связь возобновляется, то вентилятор отрабатывает все заданное ему уставками время. Если связь не возобновляется, то по истечении заданного интервала вентилятор выключается управляющим сигналом с контроллера на электромагнитный контактор вентилятора. Программные модули контроллеров могут быть реализованы в виде программного кода, содержащегося в запоминающем устройстве.

(п.12) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ПРИОРИТЕТА ПОСЛЕДНЕГО ДЕЙСТВИЯ ОПЕРАТОРА

Существенным отличием предлагаемого изобретения является алгоритм приоритета последнего действия оператора по выбору режима и его уставок, как для системы в целом, так и для отдельного ШУВ, так и для отдельного вентилятора.

В случае если оператор выполнит действия по выбору основного режима и его уставок для системы в целом, а затем выполнит действия по выбору основного режима и его уставок для ШУВ, то ШУВ будет управляться назначенным ему локальным режимом и уставками, игнорируя режим и уставки системы в целом. При этом все остальные ШУВ системы будут управляться режимом и уставками, которые были выбраны для системы в целом.

В случае если оператор выполнит действия по выбору режима и его уставок для отдельного вентилятора, то данный вентилятор будет управляться назначенным ему локальным режимом, а основные режимы как системы в целом, так и ШУВ, к которому относится данный вентилятор будут игнорироваться. При этом все остальные вентиляторы, находящиеся под управлением данного ШУВ, будут управляться режимом и уставками, которые были выбраны для системы в целом или режимом и уставками данного ШУВ, если они выбирались позже, чем режим и уставки системы в целом. Если после выбора режима и уставок отдельного вентилятора оператор выполнит действия по выбору режима и уставок для ШУВ, под управлением которого находится данный вентилятор, то в соответствии с алгоритмом приоритета последнего действия все вентиляторы данного ШУВ будут управляться режимом и уставками ШУВ, а режимы отдельных вентиляторов будут игнорироваться.

В случае, если после совершения выбора основного режима и его уставок для ШУВ или выбора режима и его уставок для отдельного вентилятора, оператор совершает действия по выбору основного режима и его уставок для системы в целом, то в соответствии с алгоритмом приоритета последнего действия вся система будут управляться данным режимом и его уставками, а режимы отдельных ШУВ и отдельных вентиляторов будут игнорироваться. Аналогичный порядок действий выполняется в остальных комбинациях перехода между уровнями системы.

(п.13) ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА СОХРАНЕНИЯ УСТАВОК

Существенным отличием предлагаемого изобретения является алгоритм сохранения уставок режимов при повторном к ним обращении. Если ранее оператор совершил действия по выбору уставок режима №1 для системы в целом, затем совершил действия по выбору уставок режима №2 для системы в целом, то при повторном выборе режима №1 в служебном окошке будут отображаться значения уставок, которые оператор уже задавал ранее для режима №1. По усмотрению оператора эти значения могут быть изменены или оставлены без изменений.

Данный алгоритм одинаков для всех трех режимов: №1, №2 и №3. Данный алгоритм работает на всех трех уровнях: система в целом, ШУВ, вентилятор.

СУЩЕСТВЕННЫМ ОТЛИЧИЕМ предлагаемого изобретения «способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья» от аналогов, в которых применяют вентиляторы, шкафы управления вентиляторами, исполнительные устройства (контакторы электромагнитные), датчики температуры, проводную форму связи является то, что: используют передающие радиомодули с цифровыми датчиками температуры, центральную станцию связи, модем, контроллеры, приемо-передающие антенны радиосвязи, сервер, программное обеспечение (п.2), проводную и беспроводную формы связи для обмена информационными и управляющими файлами между элементами системы (п.3, п.5); выполняют привязку программными средствами каждого из выходов контроллера, управляющего отдельным вентилятором к радиомодулю с цифровым датчиком температуры, расположенному в зоне работы этого вентилятора (п.6); отображают в интерфейсе программного обеспечения информацию о статусе вентилятора (включен / выключен / авария) (п.1); управляют активной вентиляцией насыпи с помощью алгоритмов программного обеспечения; управляют активной вентиляцией насыпи на трех разных уровнях: система в целом, шкафа управления вентиляцией, вентилятор; используют три разных режима управления, в том числе: режим №1, №2 и №3, с набором из пяти уставок в разном сочетании (п.8); задают уставками режимов на трех разных уровнях такие параметры как: «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора», «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями», «включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха», «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается», «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается»; действуют через интерфейс программного обеспечения: ограничивают электромощность вентиляционной системы в целом уставкой «ограничения электромощности системы» (п.9), ограничивают электромощность отдельного шкафа управления вентиляцией уставкой «ограничения электромощности шкафа управления вентиляцией» (п.9), ограничивают пусковые токи уставкой «поочередного пуска вентиляторов» (п. 10), устанавливают приоритет последнего действия оператора (п.12), сохраняют значения уставок при повторном общении к режиму на соответствующем уровне (п.13); задерживают отключение работающих вентиляторов при нарушении связи при нарушении связи между контроллером ШУВ и центральной станцией связи программным модулем контроллера шкафа ШУВ на интервал времени, заданный уставкой «задержка отключения вентиляторов при нарушении связи» (п.11), при этом программные модули контроллеров могут быть реализованы в виде программного кода, содержащегося в запоминающем устройстве; независимо от уровня управления, режима вентилирования и уставок управление работой каждого вентилятора с помощью алгоритмов программного обеспечения является индивидуальным, а не групповым, за исключением уставки, не допускающей одновременный пуск вентиляторов (п.10).

Реализация предлагаемого изобретения может быть выполнена различными средствами программирования, позволяющими создание программного кода на основе алгоритмов, описанных в предлагаемом изобретении, такими, как КРУГ-2000, ОВЕН, ЭНТЕК, КАСКАД, JavaScript, Python и другими.

(п.14) ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В период уборки урожая, в октябре, во время массовой копки сахарной свеклы, являющейся сырьем для сахарных заводов, заводы заготавливают сырье, чтобы продолжить работу после того, как уборка урожая закончится. Одним из способов хранения является вентилируемое хранение сахарной свеклы в кагатах. Для этого на трубы-воздуховоды укладывают большие насыпи сахарной свеклы высотой 6-7 метров, шириной 30-50 или 70-100 метров и длиной более ста метров. Воздуховоды соединяют с вентиляторами. При включении вентиляторов происходит нагнетание атмосферного воздуха в межкорневое пространство насыпи. Для обеспечения сохранности сахарной свеклы требуется, чтобы ее температура находилась в диапазоне от 0°С до +2°С. При этом поступающее на хранение сырье имеет более высокую температуру. Как правило, +10°С и выше. Если сахарную свеклу не охладить, то в ней развиваются гнилостные процессы. В октябре колебания температуры окружающего воздуха имеют большую амплитуду, повышаясь днем до +20°С и выше, и опускаясь ночью до минусовых значений. Условия для вентилирования, когда температура окружающего воздуха опускается ниже температуры сырья, возникают, как правило, ночью на короткий период времени в несколько часов. В течение этого периода нужно обеспечить включение всех имеющихся вентиляторов. При этом одновременное включение большого количества вентиляторов сопровождается очень большими пусковыми токами, что может привести к аварии системы электроснабжения. Одновременное выключение большого количества вентиляторов также может повлечь за собой падение напряжение и рост силы тока на работающих электродвигателях вентиляторов с последующим повреждением обмоток электродвигателей и коммутирующих устройств.

Непрерывное вентилирование вредно для сахарной свеклы, так как она начинает терять влагу и свекломассу. Более щадящим является дискретный режим с чередованим коротких периодов включения вентиляторов с более длительными периодами простоев. После вытеснения из межкорневого пространства теплого воздуха и замещения его на холодный, происходит процесс тепломассообмена между более холодным воздухом межкорневого пространства и более теплой насыпью сахарной свеклы. При завершении тепломассообмена вентиляторы включают вновь, чтобы подать в насыпь очередную порцию свежего холодного воздуха. Так, как вентилирование происходит в дискретном режиме и периоды включения чередуются с периодами простоев, появляется возможность, используя ограниченный лимит электроэнергии, поочередно включать все имеющиеся вентиляторы. Благодаря этому достигается значительная экономия энергетической инфраструктуры таких, как трансформаторные подстанции и силовые кабели. Появляется возможность использовать менее мощные трансформаторные подстанции и силовые кабели с меньшенным сечением.

Из-за неоднородности поступающего на хранение сырья отдельные участки кагатов сахарной свеклы могут иметь более высокую температуру, что может быть связано с очагами гниения. Чтобы ограничить развитие процесса на таких участках нужно применять особый режим вентилирования, с увеличенной подачей холодного воздуха, вплоть до непрерывной.

Предлагаемое изобретение позволяет воздействовать на материальный объект - насыпь растительного сырья посредством материальных средств - вентиляторов. Когда температура окружающего воздуха опускается ниже температуры сырья, обеспечивают включение вентиляторов и охлаждают насыпь.

Исходя из текущих погодно-климатических условий и состояния насыпи сахарной свеклы оператор, выбирает один из трех режимов вентилирования предлагаемого изобретения и задает необходимые значения уставок. Также программными средствами рассинхронизируют одновременное включение и выключение вентиляторов.

Реализация похожей упрощенной системы управлением вентиляцией с ограниченным функционалом отражена на схеме (фиг. 16) и описана на сайте agroxolod.ru [сайт компании АгроХолод. Электронный ресурс] // URL: http://agroxolod.ru/традиционный-и-новый-зерноток/новое-решение/асу-вентиляции/ (дата обращения: 06.05.2022)

Алгоритмы программного обеспечения, уровни управления, режимы, уставки, программные модули предлагаемого изобретения позволяют решать комплекс задач по управлению вентиляцией насыпи растительного сырья для обеспечения его сохранности.

Устройства и их части, упомянутые в описании, представляют собой части программно-аппаратного комплекса, при этом аппаратные части одних устройств могут отличаться, частично совпадать или полностью совпадать с частями других устройств.

Последовательность действий в описании способа носит иллюстративный характер и в различных вариантах осуществления предлагаемого изобретения эта последовательность может отличаться от описанной при условии сохранения выполняемой функции и достигаемого результата.

Названия уровней управления, уставок, алгоритмов и режимов в описании способа могут отличаться при условии сохранения выполняемой функции и достигаемого результата.

Использование: для управления вентиляцией насыпи растительного сырья. Сущность изобретения заключается в том, что воздействуют на материальный объект в виде насыпи растительного сырья потоком воздуха, являющимся материальным средством, создаваемым вентиляторами, нагнетающими воздух в насыпь, причем используют устройства и их аппаратные части, обеспечивающие работу вентиляторов, шкафы управления вентиляторами, исполнительные устройства - контакторы электромагнитные, датчики температуры, проводную форму связи, при этом задают на трех разных уровнях такие параметры, как: «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора», «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями», «включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха», «минимально разрешенная температура сырья», по достижении которой вентилятор отключается, «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха», по достижении которой вентилятор отключается. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения материалоемкости энергетической инфраструктуры и электромощности при вентилируемом хранении растительного сырья, а также увеличение сохранности растительного сырья при хранении. 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья, в котором воздействуют на материальный объект в виде насыпи растительного сырья такого, как сахарная свекла, картофель, морковь, зерновые, зернобобовые и другие сельскохозяйственные культуры, потоком воздуха, являющимся материальным средством, создаваемым вентиляторами, нагнетающими воздух в насыпь, при этом используются шкафы управления вентиляторами, исполнительные устройства, датчики температуры; для управления работой устройств и их аппаратных частей используют программное обеспечение, создаваемое с помощью средств программирования, позволяющих создание программного кода; управляют вентиляцией, определяя разницу температур между температурой растительного сырья и окружающим воздухом, отличающийся тем, что используют: дискретные режимы вентилирования, проводную и беспроводную формы связи, передающие радиомодули с цифровыми датчиками температуры, центральную станцию связи, модем, контроллеры, программные модули контроллеров, всенаправленные приемо-передающие антенны радиосвязи, сервер, программное обеспечение; управляют вентиляторами с помощью программного обеспечения сервера, контроллеров и исполнительных устройств, которые расположены в шкафу управления вентиляцией, сигнал от которых/к которым поступает от/на центральной станции связи, откуда сигнал через модем поступает с/на сервер с программным обеспечением; привязывают программными средствами радиомодули с цифровыми датчиками температуры к конкретным вентиляторам, используя уникальные коды радиомодулей, контроллера и его выходов; собирают данные радиомодулей с цифровыми датчиками температуры всенаправленной приемо-передающей антенной радиосвязи, откуда данные поступают на контроллер центральной станции связи, затем данные через модем поступают на сервер с программным обеспечением; управляют активной вентиляцией насыпи с помощью программного обеспечения на трех разных уровнях: система в целом, шкаф управления вентиляцией, вентилятор; используют три разных режима управления: режим №1, режим №2 и режим №3; с набором из пяти уставок в разном сочетании; задают уставками режимов на трех разных уровнях: система в целом, шкаф управления вентиляцией, вентилятор такие параметры, как: «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора», «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями», «включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха», «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается», «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается»; действуют через интерфейс программного обеспечения: ограничивают лимит электромощности вентиляционной системы в целом уставкой «ограничения электромощности системы», ограничивают лимит электромощности отдельного шкафа управления вентиляцией уставкой «ограничения электромощности шкафа управления вентиляцией», ограничивают групповые пусковые токи за счет минимально разрешенного интервала между включениями вентиляторов уставкой «поочередного пуска вентиляторов», устанавливают программными средствами приоритет последнего действия оператора на всех трех уровнях: системы в целом, шкафа управления вентиляцией, вентилятора, сохраняют последние значения уставок при повторном к ним обращении, изменяя их в случае необходимости; задерживают программным модулем контроллера отключение работающих вентиляторов при нарушении связи между контроллером шкафа управления вентиляцией и центральной станцией связи на интервал времени, заданный уставкой «задержка отключения вентиляторов при нарушении связи», до момента возобновления связи или выключают вентиляторы этого шкафа, если через заданный интервал времени связь не возобновилась; применяют режим №1, используют в нем уставки: «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора», «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями», «включение вентилятора по достижении минимально разрешенной разницы температур между температурой сырья и температурой воздуха», «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается»; применяют для проветривания насыпи режим №2, когда краткосрочное выключение/включение вентилятора (вентиляторов) происходит в заданном диапазоне температур для сырья и для окружающего воздуха, на основании уставок «минимально разрешенная продолжительность простоя вентилятора между включениями», «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора», «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается», «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается»; для интенсивного вентилирования насыпи применяют режим №3, когда вентиляция работает непрерывно, без применения дискретных алгоритмов, на основании уставок «максимально разрешенная продолжительность работы вентилятора», «минимально разрешенная температура сырья, по достижении которой вентилятор отключается», «максимально разрешенная разница температур между температурой сырья и температурой воздуха, по достижении которой вентилятор отключается»; при этом после срабатывания уставок разрешенных температур сырья, окружающего воздуха и временного интервала вентилирования вентиляция прекращается и впоследствии автоматически не возобновляется; независимо от уровня управления, режима вентилирования и уставок с помощью алгоритмов программного обеспечения управляют работой каждого вентилятора индивидуально: остановку или пуск каждого из вентиляторов рассинхронизируют с такими же действиями остальных вентиляторов, чем достигается индивидуальное управление; переключают уровни управления между режимами вентилирования и изменяют уставки через интерфейс программного обеспечения и всплывающие диалоговые окна; обеспечивают взаимодействие между элементами системы по беспроводной и проводной связи посредством обмена информационными и управляющими файлами между элементами системы, которые формируются в нескольких источниках: часть информационных файлов формируется через заданные интервалы времени от передающих радиомодулей, соединенных с датчиками, измеряющими температуру растительного сырья; часть информационных файлов поступает на контроллер центральной станции связи от датчика температуры и влажности окружающего воздуха через заданные интервалы времени; часть информационных файлов, отображающих статус защитных и исполнительных устройств: переключателей режимов управления шкафом, автоматических выключателей, электромагнитных контакторов, тепловых реле поступает на сервер от контроллеров шкафов управления вентиляцией; обрабатывают на сервере с помощью программного обеспечения информационные файлы, поступившие от контроллера шкафа управления вентиляцией с последующим отображением в интерфейсе статуса вентилятора «включен, работает», «выключен, не работает», «авария»; создают с помощью программного обеспечения виртуальные информационные файлы вместо радиомодуля/радиомодулей, связь с которым нарушилась по какой-либо причине, с последующим использованием созданного файла/файлов для управления включением и выключением соответствующих вентиляторов; создают с помощью программного обеспечения управляющие файлы по включению/выключению конкретных исполнительных устройств как на основе уставок, заданных оператором, так и по прямой команде оператора; создают с помощью программного обеспечения управляющие файлы поочередного, с задержкой во времени, включения исполнительных устройств для уменьшения групповых пусковых токов и для недопущения перегрузки электрических сетей, когда появляются условия для одновременного включения сразу нескольких вентиляторов, суммарная электромощность которых превышает величину, заданную соответствующей уставкой.

2. Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья по п. 1, отличающийся тем, что обмен информационными и управляющими файлами может производиться по проводной и беспроводной связи.

3. Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья по п. 1, отличающийся тем, что ограничивают электромощность на разных уровнях управления, создавая условия для поочередного включения вентиляторов.

4. Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья по п. 1, отличающийся тем, что применяют дискретные режимы вентилирования с чередованием коротких периодов включения вентиляторов с более длительными периодами простоев.

5. Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья по п. 1, отличающийся тем, что остановку или пуск каждого из вентиляторов рассинхронизируют на некоторое количество секунд с такими же действиями остальных вентиляторов.

6. Способ управления вентиляцией насыпи растительного сырья по п. 1, отличающийся тем, что программные модули контроллеров могут быть реализованы в виде программного кода, содержащегося в запоминающем устройстве.