摘要：制冷系统在现代工业企业中得到广泛运用，冷库工作效果因此提升，技术进步则推动了制冷系统的进一步完善。基于此，本文以冷库制冷系统现有工作模式的不足作为切入点，予以简述，再以此为基础，论述基于多变量自适应模糊控制的冷库制冷系统优化方法，给出加强智能技术运用、采用分散控制和集中管理模式、重视多技术联用等可行措施，最后结合实例进行理论论证，服务后续工作。
关键词：多变量；自适应模糊控制；冷库制冷系统；智能技术
前言：冷库是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库，又称冷藏库，其工作的核心部分为制冷系统。冷库制冷系统工作受到多个因素影响，以提升其使用效果为着眼点，需尝试在多变量基础上，引入自适应模糊控制技术，对冷库制冷系统进行工作优化。传感器、智能控制等技术的提出，为上述工作提供了支持。
1、冷库制冷系统现有工作模式的不足
1.1工作效率不高
冷库制冷系统可通过对温度和湿度等参数的调节，保持库内存货得到妥善保存。如肉类需要低温保存，冷库启动后，往往可在较短时间内实现温度降低并维持低温环境（根据设定参数控制），但在低温保存肉类的过程中，昼夜温差、肉类库存量等因素的变化，使温度控制存在难度，且速冻线安装方式影响冷热交换效率、速冻机热气融霜等作业需要消耗热能，多个变量影响冷库制冷系统的工作效率，需要在现有基础上，谋求技术和工艺优化，予以改进[1]。
1.2过于依赖人员操作
冷库制冷系统的作业参数根据工作需要设定、调整，在此过程中，工作人员的作用不可替代。如冷库内的货物较多时，需对温度值进行调整，使其处于相对较低的水平，以加快冷热交换的速率，完成货物有效降温冷藏，空气中湿度较大时，则应重视调整湿度参数，避免产生大量水结晶、冰霜，增加热能消耗。由于影响冷库作业的变量较多，上述工作往往需要管理人员实时给予检测，根据环境和各类变量的实际情况进行冷库参数调整操作，制冷系统对人员依赖性较高[2]。
1.3风险控制效果较差
冷库制冷系统工作面临的风险相对较少，包括人员操作不当、参数调整不及时等，可造成经济损失，也有一定几率出现人员伤亡风险。如某企业建立冷链配送系统，冷库在该系统中处于核心位置，用以保证各类生鲜货物品质。在工作过程中，管理人员误将“4摄氏度冷藏”设定为“-4摄氏度冷冻”，导致大量蔬菜和水果完全冰冻、无法配送的情况，对企业造成了20余万元的经济损失。该事件中，缺乏自适应能力的冷冻系统弊端凸显[3]。
2、基于多变量自适应模糊控制的冷库制冷系统优化方法
2.1加强智能技术运用
智能技术的运用，在现代工业生产、货物存储中较多见，该技术的原理为捕捉工作中具有线性特点的环节，借助智能设备控制相关环节的作业过程，以替代人工、提升工作效率和风险控制能力。冷库制冷系统工作面临的变量较多，但其工作内容固定，即不断根据工作需求进行参数的自适应调整，以模糊控制保证系统工作的可靠性。假定某企业冷库内存放有若干热带水果，默认理想的保存参数为S，在冷库实际工作中，其实际参数会受到不同因素影响出现波动，也即多变量影响。在此影响下，保存参数可围绕S上下变化，呈现为一个非对称、带有模糊线性特点的数集，表达为：
S=[S-n……S-2;S-1;S;S1;S2……Sn]
其中，[S-n、Sn]分别代表该冷库中保存参数波动的两个极限值，当某个或几个参数过小（小于S-n）、过大（大于Sn）时，库内保存的水果将变质损坏。可在工作中借助大数据，了解[S-n、Sn]的具体值，将其代入智能系统中。由智能系统实施收集冷库内水果保存参数，每30min（或其他时间间隔，但不宜过长或过短）进行一次反馈，由计算机对系统收集的参数进行对照分析，对照目标为“S”，参数无异常，冷库常规工作；如果存在参数异常，则由智能系统下达指令，进行湿度、温度或其他异常参数的调整，保证冷库工作效果。智能技术的运用，可提升冷库制冷系统的工作效率、降低对人员的依赖，提升风险控制效果。
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2.2采用分散控制和集中管理模式
分散控制和集中管理，是指对冷库内不同分库、不同工作要求下的作业区域和环节，进行独立控制，再借助CAN总线系统，将各部分纳入到统一的系统下进行集中管理。如某企业建有一个大型冷库，其中1号库用于低温保存货物；2号库用于低温冷冻货物；3号库用于货物高湿度保存。可分别在1、2、3号库中放置智能控制设备，根据仓库大小等具体工作需要确定放置设备的数目。所有分库和设备，均采用并联方式进行连接，可独立进行室内工作参数的监控（工作模式见2.1），借以保证不同变量影响下的分库制冷系统，能够根据需求进行自适应模糊控制。CAN总线系统则用于不同设备的信息的管理，所有分库内的智能工作设备，均以独立线路与CAN总线系统进行连接，以30min为间隔，传输冷库内的工作信息，供管理人员查看和分析。
值得注意的是，所有智能设备均可根据冷库内实时情况的变化进行自适应模糊控制，CAN总线系统仅将冷库工作情况和控制结果传递给控制台或管理人员。如果分库内出现参数异常、但智能设备未能给予处理的情况，再由管理人员进行故障排查。该模式下，多变量的冷库制冷系统，能够高效率进行相关参数的自适应模糊控制，且管理人员能够实时获取冷库工作信息，管理效果理想。
2.3重视多技术联用
现代冷库在进行制冷作业时，需要考虑的因素较多，不同变量的影响也无法预知，这要求在进行冷库制冷系统优化时，强调自适应模糊控制的适用性和反应敏感性，确保所有变量出现波动时，都能得到系统的敏锐捕捉。建议通过多技术联用实现上述目标。可用技术包括上述所述传感器技术、智能技术等，也包括有线通信、无线通信、信息存储、集成技术、嵌入技术、PLC技术等。有线通信主要用于不同结构之间的信息传递，如传感器通过通信线路将收集所获的信息及时传输至智能设备处，CAN总线系统则通过通信线路将分散于各处的设备信息呈现给管理人员。无线通信作为辅助技术，用于人员身份识别等工作。信息存储技术是指借助减水剂内置存储器，对冷库制冷系统工作信息进行自动记录，以了解冷库作业的规律，作为智能技术、自适应模糊控制技术进一步优化的依托。集成技术、PLC技术的运用，则发挥整合上述技术、给予逻辑控制的作用，确保优化后的冷库制冷系统，具有评估多变量波动、进行自适应模糊控制的能力。不同技术的联用，可进一步提升冷库制冷系统工作效果，使其功能得到提升和优化。
3、实例分析
3.1三得利（闵行）工厂冷冻设备改造
三得利（闵行）工厂冷冻设备改造项目，主要考虑对老化的设备和系统进行改造，解决冷冻能耗偏高为问题。在该项目中，重点引入了阶段性冷却以及分层的酒精罐方案，尝试通过对蒸发温度、冷冻机高 COP值、负荷生产状态的控制，降低系统能耗、用电量，同时避免影响企业生产。在实际改造活动中，冷却系统的工作原理没有变化，但借助阶段性冷却，使冰水和脱氧水接收三段降温，同时分层罐的冷却自动进行，消除了人员操作过程中的误差。本次改造借助智能技术进行冷却全程的自适应模糊化控制。在分层酒精罐冷却过程中，借助智能设备实时了解压缩机的电负荷，只在工作需求达到“满负荷”时，启动作业，借以保证压缩器的工作效率。实测优化后的冷冻系统能耗降低15%、啤酒 KL 能耗降低了 25%，系统作业精度在1小时之内，验收合格。
3.2上海奥星狂犬育苗冻干项目
上海奥星狂犬育苗冻干项目重点考虑提升作业精度，避免药物出现变质等问题。该企业冷库常规作业活动中，冷冻干燥参数控制能力较差，部分药物可能因温度偏高出现分解、变质等问题。改造着眼于冻干系统参数控制方面，核心技术为传感器和智能控制。在狂犬育苗药物进入冻干阶段时，增设传感器，不断收集冻干阶段的作业温度，不同传感器以PLC技术进行逻辑控制，信息传输的间隔降低为2.0s之内。传感器收集的信息实时传输至控制系统，当冻干作业的温度参数超过标准值时，智能系统实现辨识，并通过自适应模糊控制，对作业温度进行调整，确保冻干操作的温度参数始终处于标准值范围内，期间出现的小幅波动不会影响疫苗功效。该项目的改造也提升了工作效率，控制了人员误操作或操作滞后的弊端，验收合格。
总结：综上，基于多变量自适应模糊控制的冷库制冷系统优化必要且可行。目前来看，现有的冷库制冷系统普遍存在工作效率不高、过于依赖人员操作、风险控制效果较差等问题。多变量模式下，自适应模糊控制可视作冷库制冷系统优化的主要方向，可行方法包括加强智能技术运用、采用分散控制和集中管理模式、联用多种技术等。三得利（闵行）工厂冷冻设备改造等实例证明了上述理论的价值。
参考文献：
[1]周攀,卢东亮,陆俞辰,等.信息化手段在冷库制冷教学中的应用与分析[J].广东职业技术教育与研究,2019(02):36-38.
[2]施灵,董亮,马益民.冷库降温过程制冷剂流量变化规律实验研究[J].低温与超导,2019,47(04):84-88.
[3]闫峰.智能型冷库工艺系统的自动化控制探讨——以普菲斯冷库为实例[J].工程技术研究,2017(08):106-107.
论文作者:张连杰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/19
标签：冷库论文; 工作论文; 技术论文; 参数论文; 作业论文; 制冷系统论文; 自适应论文; 《基层建设》2019年第23期论文;