Nghiên cứu phương pháp giám sát nhiệt độ, độ ẩm của kho lạnh qua mạng internet

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

NGUYỄN HUY TOÀN

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM CỦA KHO

LẠNH QUA MẠNG INTERNET

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Mã số: 852 02 16

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật điều khiển tự động hóa

Người hướng dẫn khoa học

TS. Lê Hùng Linh

Thái Nguyên - 2020

ii

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục ………………………………………………………………….………….i

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt…………………………..………………...iv

Danh mục các hình vẽ (hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị, v.v……………………………...v

Mở đầu………………………………………………………………………………1

Nội dung…………………………………………………………………...………...2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ..................................................................3

1.1. Mục đích của việc giám sát nhiệt độ và độ ẩm trong kho lạnh........................3

1.1.1. Giới thiệu chung về kho lạnh. ...................................................................3

1.1.2. Phân loại kho lạnh.....................................................................................3

1.1.3. Yêu cầu chung của kho lạnh .....................................................................8

1.1.4. Mục đích của việc giám sát nhiệt độ độ ẩm trong kho lạnh ...................10

1.2. Các phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm của kho lạnh đơn giản...........11

1.3. Các phương pháp giám sát nhiệt độ và độ ẩm của kho lạnh tiên tiến............12

1.3.1. Điều khiển hoạt động của bộ phận làm lạnh...........................................12

1.3.2. Có khả năng lưu trữ lịch sử thay đổi các thông số..................................13

1.3.3. Giám sát từ xa thông qua máy tính, mạng Internet, sóng RF hoặc GSM

...........................................................................................................................14

1.3.4. Có khả năng ứng dụng hệ thống giám sát thời gian thực........................17

1.4. Kết luận chương 1 ..........................................................................................19

iii

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM

QUA MẠNG INTERET ...........................................................................................20

2.1. Giới thiệu về internet......................................................................................20

2.2. Ứng dụng Internet vào giám sát và điều khiển. .............................................21

2.2.1. Nhà thông minh.......................................................................................21

2.2.2. Internet công nghiệp................................................................................23

2.2.3. Chăm sóc sức khỏe..................................................................................26

2.2.4. Chuỗi cung ứng thông minh....................................................................27

2.2.5. Nông nghiệp thông minh.........................................................................29

2.2.6. Ứng dụng Internet vào giám sát kho lạnh...............................................31

2.3. Các phương pháp kết nối, hiển thị thông số lên mạng...................................32

2.3.1 MQTT (Message Queue Telemetry Transport) .......................................32

2.3.2 HTTP........................................................................................................35

2.4. Chuẩn giao tiếp RS485..................................................................................37

2.4.1 Khái niệm và nguyên lý Modbus RTU ....................................................37

2.4.2 Ưu nhược điểm của Modbus RTU...........................................................38

2.4.3. Phân biệt RS485 và RS232 ....................................................................39

2.4.4. IC max485..............................................................................................41

2.5. Kết luận chương 2 ..........................................................................................43

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÀN HÌNH GIÁM SÁT, HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM

CỦA KHO LẠNH.....................................................................................................45

3.1 Mô tả bài toán..................................................................................................45

3.2. Sơ đồ khối thiết bị ..........................................................................................45

3.3. Mạch nguyên lý..............................................................................................48

iv

3.3.1 Mạch nguyên lý khối cảm biến ................................................................48

3.3.2 Mạch nguyên lý khối truyền thông ..........................................................49

3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống.................................................................50

3.5. Lưu đồ thuật toán ...........................................................................................53

3.5.1. Lưu đồ thuật toán khối cảm biến ............................................................53

3.5.2. Lưu đồ thuật toán khối truyền thông......................................................54

3.6. Giao diện website...........................................................................................54

3.7. Kết quả đạt được ............................................................................................55

3.7.1. Kết quả thiết kế trên phần mềm ..............................................................55

3.7.2. Kết quả thực nghiệm..………………………………………………….57

3.8. Kết luận chương 3 .........................................................................................59

KẾT LUẬN...............................................................................................................60

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................61

v

DANH MỤC

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

- EEPROOM: bộ nhớ

- IOT: mạng lưới thiết bị kết nối với internet

- M2M: tương tác giữa máy với máy

- MQTT: giao thức dạng gửi

- POE: cấp nguồn qua cáp internet

- PC: máy tính cá nhân

- RF: tần số radio

- RTU: thiết bị đầu cuối

- RS232: chuẩn truyền thông

- RS485:chuẩn truyền thông

- SMS: dịch vụ tin nhắn ngắn

- URL: đường dẫn

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

(Hình vẽ, ảnh chụp, đồ thị, ...)

Trang

Hình 1.1: Mô hình kho lạnh trong sinh hoạt……..…………………………………05

Hình 1.2: Kho lạnh công nghiệp…………………………………………………....05

Hình 1.3: Kho lạnh nông nghiệp …………………………………………………...06

Hình 1.4: Kho lạnh trong sản xuất công nghiệp…………………………………....10

Hình 1.5: Một loại cảm biến nhiệt độ thường được sử dụng trong kho lạnh……..….11

Hình 1.6: Một loại cảm biến độ ẩm thường sử dụng trong kho lạnh………...............12

Hình 1.7: Sơ đồ mạch khống chế nhiệt độ không dùng vi điều khiển…………................13

Hình 1.8: Mạch khống chế nhiệt độ W1209……………………..…………………14

Hình 1.9: Thiết bị giám sát kho lạnh thực phẩm với cảnh báo điện thoại của hãng

Vacker…………………………………………………………...……………........16

Hình 1.10: Một hệ thống giám sát thời gian thực cho kho lạnh của hãng Vacker….17

Hình 1.11: Màn hình giám sát nhiệt độ độ ẩm thời gian thực của hãng

Vacker ……………………………………………………………………………..18

Hình 2.1: Ứng dụng internet vào nhà thông minh……………..……………...........23

Hình 2.2: Mô hình một nhà máy điện tử của hãng siemens…………………..…….25

Hình 2.3: Ứng dụng internet vào chăm sóc sức khỏe…………...…………………..26

Hình 2.4: Ứng dụng internet vào chuỗi cung ứng, vận chuyển ……...……………27

Hình 2.5: Mô phỏng ứng dụng internet trong nông nghiệp ………………………. 29

Hình 2.6: Một hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm qua mạng internet……………………..32

Hình 2.7: Mô hình MQTT………………………………………………………….33