一种集装箱船的货舱通风智能控制系统的制作方法

1.本发明涉及货舱通风的技术领域，尤其涉及一种集装箱船的货舱通风智能控制系统。


背景技术：

2.随着全球冷链物流飞速发展，冷藏集装箱运输持续攀升，2020年集装箱冷藏货运量上升0.3％至540万标准箱，从2022年开始，更多的运输方式份额增长和旺盛的货运需求将使集装箱冷藏运输的增长速度超过干箱贸易，甚至出现了全冷箱集装箱船型设计。
3.当冷藏集装箱装载在集装箱船甲板面时，不需考虑通风。而装载在货舱内的冷藏集装箱，必须考虑货舱的散热通风问题,否则货舱内热量聚积，导致冷藏集装箱制冷机组的工作环境温度升高，将影响制冷机组的工作效率，增加功耗，甚至无法正常工作。
4.现有货舱通风系统设计均按照最恶劣环境、最大装载量进行通风量设计，通风机通过采用额定电压、额定频率的电动机进行驱动。但在实际营运过程中，货舱内热负荷是随着冷箱装载状态而动态变化，室外大气温度也是处于动态变化中，但货舱风机一直处于额定全速运行状态，大部分时间，货舱内温度低于设计温度，造成不必要的能源浪费，并且货舱控制完全通过船员现场巡检方式，核查货舱通风情况，手动起动或关闭货舱通风机组，存在效率低、效果差等缺陷，加大了船员劳动量。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种集装箱船的货舱通风智能控制系统，以解决现有的货舱通风较为浪费能源以及船员工作量大的问题。
6.根据本发明的一方面，提供了一种集装箱船的货舱通风智能控制系统，用于集装箱船的货舱通风，所述集装箱船包括货舱和通风机组，所述货舱通风智能控制系统包括温度监测模块、焓值监测模块、热负荷监测模块和中央控制模块；
7.所述温度监测模块用于检测货舱温度；
8.所述焓值监测模块设置在所述货舱外，用于监测室外空气焓值；
9.所述热负荷监测模块用于监测货舱热负荷；
10.所述中央控制模块与所述温度监测模块、所述焓值监测模块、所述热负荷监测模块和所述通风机组均电连接，用于获取所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷，并基于所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷通过pid算法调整所述通风机组的转速。
11.在本发明的可选实施例中，所述中央控制模块具体用于：
12.基于所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷通过pid模糊控制算法自动调整比例调节参数、微分调节参数和积分调节参数，进而调整所述通风机组的转速。
13.在本发明的可选实施例中，所述货舱通风智能控制系统还包括二氧化碳浓度检测模块，用于检测货舱内的二氧化碳浓度；
14.所述中央控制模块与所述二氧化碳浓度检测模块电连接，用于实时获取货舱内的二氧化碳浓度，并确定所述二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值，且在所述二氧化碳浓度大于所述预设浓度阈值时通过pid算法加快所述通风机组的转速。
15.在本发明的可选实施例中，所述中央控制模块具体用于在所述二氧化碳浓度大于所述预设浓度阈值时通过pid算法加快所述通风机组的转速之后：
16.确定第一预设时间段内所述二氧化碳浓度的下降值是否大于第一预设下降阈值；
17.若否，控制所述通风机组全速运行。
18.在本发明的可选实施例中，所述中央控制模块具体用于：
19.确定所述货舱温度是否大于预设温度阈值；
20.若所述货舱温度大于预设温度阈值，通过pid算法加快所述通风机组的转速，并确定第二预设时间段内所述货舱温度的下降值是否大于第二预设下降阈值，若不大于所述第二预设下降阈值，控制所述通风机组全速运转；
21.若所述货舱温度不大于预设温度阈值，继续执行确定所述货舱温度是否大于预设温度阈值的步骤。
22.在本发明的可选实施例中，所述中央控制模块具体用于：
23.获取货品种类，所述货品种类包括冷藏集装箱、危险品和普通集装箱中的一种；
24.基于所述货品种类确定风量控制规则；
25.基于所述风量控制规则调整所述通风机组的转速。
26.在本发明的可选实施例中，当所述货品种类为危险品，所述中央控制模块具体用于：
27.确定仓容换气次数；
28.基于所述仓容换气次数计算通风量；
29.基于所述通风量控制所述通风机组启动。
30.在本发明的可选实施例中，所述通风机组包括多个风机，其特征在于，所述中央控制模块具体用于：
31.获取保养信号；
32.获取风机保养参数，所述风机保养参数包括风机转速和运转时间；
33.基于所述保养信号和所述风机保养参数控制多个所述风机顺序启动或同时启动。
34.在本发明的可选实施例中，所述货舱内设有冷藏集装箱箱位，所述通风机组包括风机，所述风机具有至少一个朝向所述冷藏集装箱箱位的风口，其特征在于，所述货舱通风智能控制系统还包括调风门和接近开关；
35.所述调风门设置在朝向所述冷藏集装箱的所述风口处；
36.所述接近开关用于检测所述调风门的启闭状态；
37.所述中央控制模块与所述接近开关电连接，用于获取所述调风门的启闭状态。
38.在本发明的可选实施例中，所述货舱通风智能控制系统还包括人机界面，所述中央控制模块与所述人机界面电连接，所述人机界面用于显示显示信息和接收用户操作信息，所述显示信息包括通风机组信息、货舱温度、室外环境温度、冷藏集装箱运行状态、冷藏集装箱箱装情况中的至少一种，所述通风机组信息包括转速信息和功率信息中的至少一种；
39.和/或，所述货舱通风智能控制系统还包括变频器，所述变频器的输入端与所述中央控制模块电连接，所述变频器的输出端与所述通风机组电连接，所述中央控制模块用于通过所述变频器调节所述通风机组的转速。
40.在本发明的可选实施例中，所述集装箱船还包括装载计算机、冷藏集装箱和冷藏箱监测系统，所述装载计算机存储有所述冷藏集装箱的装载信息，所述冷藏箱监测系统用于对所述冷藏集装箱的运行情况进行监控以得到冷藏集装箱运行参数；
41.所述货舱通风智能控制系统还包括第一通讯接口和第二通讯接口中的至少一个；
42.所述中央控制模块与所述第一通讯接口电连接，所述第一通讯接口用于与所述装载计算机通讯，以获取所述冷藏集装箱的装载信息，所述装载信息包括装载位置；
43.所述中央控制模块与所述第二通讯接口电连接，所述第二通讯接口用于与所述冷藏箱监测系统通讯，以获取冷藏集装箱运行参数，所述冷藏集装箱运行参数包括冷藏箱控制模式、冷箱内温度、冷箱耗电功率、冷箱故障信息中的至少一个。
44.在本发明的可选实施例中，所述焓值监测模块包括室外温度检测件和室外湿度检测件，所述室外温度检测件用于检测大气温度，所述室外湿度检测件用于检测大气相对湿度；所述中央控制模块与所述室外温度检测件和所述室外湿度检测件均电连接，用于获取所述大气温度和所述大气相对湿度，并基于所述大气温度和所述大气相对湿度确定室外空气焓值；
45.和/或，所述热负荷监测模块包括通讯组件，所述通讯组件用于与集装箱船通讯以获取货舱实时耗电能耗，所述中央控制模块与所述通讯组件电连接，用于获取所述实时耗电能耗，基于所述实时耗电能耗确定货舱热负荷。
46.在本发明的可选实施例中，所述集装箱船具有左舷和右舷，所述货舱具有舱盖，所述货舱温度包括货舱内部温度和货舱出口温度，所述温度监测模块包括第一温度传感组件和第二温度传感组件；
47.所述第一温度传感组件包括多个第一温度检测件，至少一个所述第一温度检测件设置在所述货舱底部的所述左舷处，用于检测所述左舷处的货舱内部温度；至少一个所述第一温度检测件设置在所述货舱底部的所述右舷处，用于检测所述右舷处的货舱内部温度；
48.所述第二温度传感组件包括多个第二温度检测件，至少一个所述第二温度检测件设置在所述舱盖的所述左舷最远端，用于检测所述左舷最远端的货舱出口温度；至少一个所述第二温度检测件设置在所述货舱舱盖的所述右舷最远端，用于检测所述右舷最远端的货舱出口温度。
49.本发明实施例的技术方案，通过设置温度监测模块、焓值监测模块、热负荷监测模块来分别监测所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷，进而中央控制模块获取所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷，并基于所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷通过pid算法调整所述通风机组的转速，能够使得通风机组的转速根据所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷的动态变化而变化，由于货舱实际风量需求与所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷有关，此举使得中央控制模块能够根据当前的货舱实际风量需求来调节通风机组的转速，故解决了现有的货舱通风较为浪费能源以及船员工作量大的问题，实现了货舱的通风节能和智能控制。
50.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
51.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
52.图1为本发明实施例提供的一种集装箱船的货舱通风智能控制系统的结构框图；
53.图2为本发明实施例提供的另一种集装箱船的货舱通风智能控制系统的结构框图；
54.图3为本发明实施例提供的另一种集装箱船的货舱通风智能控制系统的结构框图。
55.其中：1、温度监测模块；11、第一温度检测件；12、第二温度检测件；2、焓值监测模块；21、室外温度检测件；22、室外湿度检测件；3、热负荷监测模块；31、通讯组件；4、中央控制模块；41、中央处理器；42、plc组件；5、通风机组；51、风机；6、接近开关；7、人机界面；8、装载计算机；9、冷藏箱监测系统；10、变频器；20、二氧化碳浓度检测模块。
具体实施方式
56.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
57.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
58.图1为本发明实施例提供的一种集装箱船的货舱通风智能控制系统的结构框图，如图1所示，集装箱船的货舱通风智能控制系统，用于集装箱船的货舱通风，集装箱船包括货舱和通风机组5，货舱用于放置集装箱，集装箱通常有普通集装箱和冷藏集装箱等，通风机组5是指用于货舱通风的部件，通常包括多个风机51，风机51设置在货舱的不同位置，例如对于冷藏集装箱，通常会存在一个风机51朝着冷藏集装箱吹风，货舱通风智能控制系统包括温度监测模块1、焓值监测模块2、热负荷监测模块3和中央控制模块4。
59.温度监测模块1用于检测货舱温度。
60.焓值监测模块2设置在货舱外，用于监测室外空气焓值。
61.热负荷监测模块3用于监测货舱热负荷。
62.中央控制模块4与温度监测模块1、焓值监测模块2、热负荷监测模块3和通风机组5均电连接，用于获取货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷，并基于货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷通过pid算法调整通风机组5的转速。
63.其中，温度监测模块1是指用于检测货舱温度的模块，温度监测模块1可设置在货舱内，从而便可检测出货舱温度，温度监测模块1可包括温度传感器，从而便能够方便的监测货舱温度。
64.焓值监测模块2是指用于监测室外空气焓值的模块，焓值监测模块2可设置在货舱的外壁，便可检测出室外空气焓值，例如焓值监测模块2可包括焓值传感器，焓值传感器设置在货舱的外壁，便可监测室外空气焓值。
65.热负荷监测模块3是指用于监测货舱热负荷的模块。
66.pid即：proportional(比例)、integral(积分)、differential(微分)的缩写。顾名思义，pid算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法。
67.由于通风机组5是通过风机51的转动使得货舱内部的空气与外界空气交换，防止货舱内部的温度过高影响货舱内存放的集装箱内的物品质量，在实际营运过程中，货舱内热负荷是随着冷箱装载状态而动态变化，室外大气温度也是处于动态变化中，即货舱的实际风量需求也是一个动态变化的过程，但现有的货舱风机51一直处于额定全速运行状态，大部分时间，货舱内温度低于设计温度，造成不必要的能源浪费。所以根据动态变化的货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷通过pid算法来调节通风机组5的转速，通风机组5的转速改变时货舱的通风情况也随之改变，此方式能够使得通风机组5的转速更贴合集装箱船当前状态。
68.上述方案，通过设置温度监测模块1、焓值监测模块2、热负荷监测模块3来分别监测货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷，进而中央控制模块4获取货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷，并基于货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷通过pid算法调整通风机组5的转速，能够使得通风机组5的转速根据货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷的动态变化而变化，由于货舱实际风量需求与货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷有关，此举使得中央控制模块4能够根据当前的货舱实际风量需求来调节通风机组5的转速，故解决了现有的货舱通风较为浪费能源以及船员工作量大的问题，实现了货舱的通风节能和智能控制。
69.在本发明的可选实施例中，中央控制模块4具体用于：
70.基于货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷通过pid模糊控制算法自动调整比例调节参数、微分调节参数和积分调节参数，进而调整通风机组5的转速。
71.其中，由于货舱通风智能控制系统涉及的变量较多，主要是货舱温度、室外空气焓值、货舱热负荷等，并且上述参数随着时间都处于动态变化过程中，并且都属于非线性，没有规律可循。为了寻求货舱风量设计与货舱动态热负荷的最佳匹配，实现货舱风机51变频控制最优节能效果，本方案选用pid模糊控制算法，即模糊自适应pid控制，是在pid算法的基础上，以误差e和误差变化率ec作为输入，利用模糊规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表进行参数调整，来满足不同时刻的e和ec对pid参数自整定的要求，通过中央控制模块4实现模糊控制，随着室外环境变化、货舱热负荷变化，自动调整比例调节、积分调节、微分调节参数设定值，提高pid控制性能，使得通风机组5的转速更符合货舱实际的风量需求。
72.在本发明的可选实施例中，货舱通风智能控制系统还包括二氧化碳浓度检测模块20，用于检测货舱内的二氧化碳浓度；中央控制模块4与二氧化碳浓度检测模块20电连接，用于实时获取货舱内的二氧化碳浓度，并确定二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值，且在二氧化碳浓度大于预设浓度阈值时通过pid算法加快通风机组5的转速。
73.其中，二氧化碳浓度检测模块20是指能够检测二氧化碳浓度的模块，优选的，二氧化碳浓度检测模块20包括二氧化碳传感器，二氧化碳传感器可安装在货舱内，通过二氧化碳传感器，能够方便的检测出货舱内的二氧化碳浓度。具体的，二氧化碳传感器的数量为两个，一个二氧化碳传感器设置在货舱的前壁，一个二氧化碳传感器设置在货舱的后壁，此时任一个二氧化碳传感器检测到的二氧化碳浓度大于预设浓度阈值，便会通过pid算法加快通风机组5的转速。
74.一般来说，货舱内的产品，例如蔬菜和水果，在收获之后会继续消耗氧气，产生二氧化碳。这种呼吸作用将导致甜分流失以及结构发生变化，并且这种呼吸作用会产生热量，从而加速各种形式的变质，故货舱内的二氧化碳浓度过高时，货舱内的物品有加速变质的风险。预设浓度阈值是指预设的货舱内正常时二氧化碳浓度不应当超过的值，当二氧化碳浓度超过预设浓度阈值时，货舱内的物品可能会有变质的风险，此时通过pid算法加快通风机组5的转速，能够加快二氧化碳的排出，降低货舱内的二氧化碳浓度，防止货舱内的物品变质。
75.此外，当二氧化碳浓度不大于预设浓度阈值时，可继续执行实时获取货舱内的二氧化碳浓度，并确定二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值的步骤，持续对二氧化碳浓度进行监测，防止货舱内部的二氧化碳浓度过高。
76.在上述实施例的基础上，中央控制模块4具体用于在二氧化碳浓度大于预设浓度阈值时通过pid算法加快通风机组5的转速之后：
77.确定第一预设时间段内二氧化碳浓度的下降值是否大于第一预设下降阈值。
78.若否，控制通风机组5全速运行。
79.其中，当通风机组5加速运行时，理论上二氧化碳浓度应当下降，当二氧化碳浓度在第一预设时间段内的下降值不大于第一预设下降阈值时，说明二氧化碳浓度下降得不明显，此时控制通风机组5全速运行，即通风机组5以最大速度运动，能够将货舱通风量调整至最大，加速空气流通，快速降低货舱内二氧化碳浓度，确认货物安全。
80.可选的，在二氧化碳浓度大于预设浓度阈值时还可发出报警信息，以便工作人员即使知晓货舱内部的二氧化碳浓度过高的情况。
81.在本发明的可选实施例中，中央控制模块4具体用于：
82.确定货舱温度是否大于预设温度阈值。
83.若货舱温度大于预设温度阈值，通过pid算法加快通风机组5的转速，并确定第二预设时间段内货舱温度的下降值是否大于第二预设下降阈值，若不大于第二预设下降阈值，控制通风机组5全速运转。
84.若货舱温度不大于预设温度阈值，继续执行确定货舱温度是否大于预设温度阈值的步骤。
85.其中，货舱内温度过高时，货舱内的物品有变质的风险，预设温度阈值是指货舱温度符合正常运输要求时不大于的温度值，当货舱温度大于预设温度阈值，说明此时货舱内
温度过高，然后通过pid算法加快通风机组5的转速，能够加大货舱通风量，加速热量交换，快速降低货舱温度，确认货物安全。
86.此外，当通风机组5的转速加快时，理论上货舱温度应当下降，当第二预设时间段内货舱温度的下降值不大于第二预设下降阈值，说明此时温度控制效果不明显，货舱内温度没有明显的下降，此时控制通风机组5全速运转，能够加大货舱通风量，加速热量交换，快速降低货舱温度，确认货物安全。
87.优选的，若货舱温度大于预设温度阈值，还可发出报警信息，以便工作人员即使知晓货舱内部的二氧化碳浓度过高的情况。
88.在本发明的可选实施例中，中央控制模块4具体用于：
89.获取货品种类，货品种类包括冷藏集装箱、危险品和普通集装箱中的一种。
90.基于货品种类确定风量控制规则。
91.基于风量控制规则调整通风机组5的转速。
92.其中，货品种类是指通风机组5对应的货品的类别，货舱较大，内部通常存放有同类或不同类的货品，例如可能同时存放有冷藏集装箱和普通集装箱，冷藏集装箱和普通集装箱的存放位置不同，通风机组5通常也包括多个风机51，每个风机51启动时影响最大的通风区域会不同，例如当风机51对着冷藏集装箱时，风机51的转速会影响冷藏集装箱附近区域的货舱的温度。
93.风量控制规则是指调整货舱风量的规则，例如冷藏集装箱对应冷藏集装箱风量控制程序，危险品对应危险品风量控制程序，普通集装箱对应普通集装箱风量控制程序。
94.通过获取货品种类，基于货品种类确定风量控制规则，最后基于风量控制规则调整通风机组5的转速，能够根据运输货物的种类，自动调整通风的规则，使得每种不同的货品都能匹配最适合的风量控制规则，进而控制通风机组5的转速，有效节省能源。
95.可选的，冷藏集装箱风量控制程序为：先手动选择冷箱规格和货品品种，然后依次或同时判断货舱温度和二氧化碳浓度是否符合要求，即顺序或同时执行确定货舱温度是否大于预设温度阈值以及确定二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值的相关步骤，根据货舱温度和二氧化碳浓度动态调整通风机组5的转速。
96.可选的，普通集装箱风量控制程序为：依次或同时判断货舱温度和二氧化碳浓度是否符合要求，即顺序或同时执行确定货舱温度是否大于预设温度阈值以及确定二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值的相关步骤，根据货舱温度和二氧化碳浓度动态调整通风机组5的转速。
97.在本发明的可选实施例中，当货品种类为危险品，中央控制模块4具体用于：
98.确定仓容换气次数。
99.基于仓容换气次数计算通风量。
100.基于通风量控制通风机组5启动。
101.其中，仓容换气次数为一分钟货舱内空气的交换次数，不同类型的危险品具有不同的仓容换气次数，通风量＝货舱容积*仓容换气次数，由于货舱容积通常为已知量，所以根据仓容换气次数能够计算出通风量，而通风量是与通风机组5的转速和启动情况有关，例如通风机组5可能有多个，可以根据通风量启动部分或全部通风机组5以满足通风量的需求，也可以通过控制通风机组5的转速来使得通风量满足需求。
102.通过上述方式，当货品种类为危险品时，能够自动根据危险品的种类来确定仓容换气次数，进而基于仓容换气次数计算通风量，最后基于通风量控制通风机组5启动，能够在装载危险品时自动使得货舱按照危险品的类别调整通风量。
103.此外，当货品种类为危险品时，也可在确定为货品种类为危险品后，执行确定货舱温度是否大于预设温度阈值以及确定二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值的相关步骤，根据货舱温度和二氧化碳浓度动态调整通风机组5的转速，防止货舱内的货舱温度过高或者二氧化碳浓度过高。
104.在本发明的可选实施例中，通风机组5包括多个风机51，其特征在于，中央控制模块4具体用于：
105.获取保养信号。
106.获取风机保养参数，风机保养参数包括风机转速和运转时间。
107.基于保养信号和风机保养参数控制多个风机51顺序启动或同时启动。
108.其中，风机转速是指风机51运转时的速度，运转时间是指风机51运转的时长，保养信号是指指示风机51启动保养的信号，基于保养信号和风机保养参数控制多个风机51顺序启动或同时启动时，风机51会以风机保养参数来启动。
109.通常货舱内的风机51选用轴流风机51，货舱驱动电动机安装在风机51的管道内，风机51的管道经百叶窗，直接与室外空气连通，电动机所处环境相对比较潮湿，容易造成腐蚀等，再加上电气元件、变频器10、控制模块等，如长时间不运行操作，可能增加故障率，降低器件使用寿命。特别是在运输普通集装箱时，整个航次下来，风机51都不用运行。因此，通过获取保养信号和风机保养参数，基于保养信号和风机保养参数控制多个风机51顺序启动或同时启动，能够防止风机51长时间不使用导致损坏的情况出现，延长了风机51的使用寿命。
110.在本发明的可选实施例中，货舱内设有冷藏集装箱箱位，通风机组5包括风机51，风机51具有至少一个朝向冷藏集装箱箱位的风口，其特征在于，货舱通风智能控制系统还包括调风门和接近开关6。
111.调风门设置在朝向冷藏集装箱的风口处。
112.接近开关6用于检测调风门的启闭状态。
113.中央控制模块4与接近开关6电连接，用于获取调风门的启闭状态。
114.其中，冷藏集装箱启动时，冷藏集装箱内部制冷，会向冷藏集装箱外部的货舱空气输送热量，所以需要风机51对冷藏集装箱通风，防止冷藏集装箱附近的货舱区域温度过高。
115.调风门可以开启或关闭风口，风口开启时，风机51的风能够输送至冷藏集装箱，对冷藏集装箱进行通风散热，风口关闭时，风机51的风无法输送至冷藏集装箱。调风门有手动型、电动型，基于成本控制、提高方案设计可行性、经济性、降低程序设计复杂程度、提高系统安全可靠性。本方案优选的为手动型调风门。冷藏集装箱通电操作必须依靠人员进行冷藏集装箱插座的拔插操作，在此期间，操作人员可顺手完成调风门的开/闭操作。
116.接近开关6是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关6的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机(plc)装置提供控制指令。可以将接近开关6设置在风口的一侧，当调风门关闭时调风门的侧边靠近接近开关6的一侧，接近开关6便可检测到调风门关
闭；当调风门开启时调风门的侧边远离接近开关6，从而接近开关6能够检测到调风门开启。故通过设置接近开关6，能够检测出调风门的启闭状态。
117.由于中央控制模块4与接近开关6电连接，所以能够获取到调风门的启闭状态，以便实现远程监控和自动控制程序设计。
118.风机51通常存在多个风口，不同风口朝向不同的冷藏集装箱箱位，在冷藏集装箱不满载时，冷藏集装箱箱位会被用于装载普通集装箱，该情况下，如相应的风口依旧常规供风，将导致以实际冷藏集装箱设计计算的风量将被稀释，吹向非冷藏集装箱处，使得有散热需求的冷藏集装箱散热风量不够，所以，通过在风口处设计可闭风口，即调风门，能够关闭无需使用的风口，使得冷藏集装箱的风量需求得到满足。
119.在本发明的可选实施例中，货舱通风智能控制系统还包括人机界面7，中央控制模块4与人机界面7电连接，人机界面7用于显示显示信息和接收用户操作信息，显示信息包括通风机组信息、货舱温度、室外环境温度、冷藏集装箱运行状态、冷藏集装箱箱装情况中的至少一种，通风机组信息包括转速信息和功率信息中的至少一种。
120.其中，人机界面7可包括显示屏，通过显示屏显示显示信息和接收用户操作信息。
121.用户操作信息即为反映用户操作的信息，例如用户控制指令和参数设置信息等，参数设置信息可包括货舱风机参数设置信息、变频器参数设置信息、温度参数设置信息、冷藏箱参数设置信息等。
122.当需要发出报警信息时，报警信息也可通过人机界面7进行显示。即人机界面7能够显示所有货舱通风智能控制系统的相关数据，便于工作人员远程进行监控。
123.在本发明的可选实施例中，货舱通风智能控制系统还包括变频器10，变频器10的输入端与中央控制模块4电连接，变频器10的输出端与通风机组5电连接，中央控制模块4用于通过变频器10调节通风机组5的转速。
124.其中，变频器10(variable-frequencydrive，vfd)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。通过变频器10与通风机组5电连接，能够方便的通过变频器10调节通风机组5的转速。
125.在本发明的可选实施例中，集装箱船还包括装载计算机8、冷藏集装箱和冷藏箱监测系统9，装载计算机8存储有冷藏集装箱的装载信息，冷藏箱监测系统9用于对冷藏集装箱的运行情况进行监控以得到冷藏集装箱运行参数。
126.货舱通风智能控制系统还包括第一通讯接口和第二通讯接口中的至少一个。
127.中央控制模块4与第一通讯接口电连接，第一通讯接口用于与装载计算机8通讯，以获取冷藏集装箱的装载信息，装载信息包括装载位置。
128.中央控制模块4与第二通讯接口电连接，第二通讯接口用于与冷藏箱监测系统9通讯，以获取冷藏集装箱运行参数，冷藏集装箱运行参数包括冷藏箱控制模式、冷箱内温度、冷箱耗电功率、冷箱故障信息中的至少一个。
129.其中，装载计算机8是指用于存储冷藏集装箱的装载信息的计算机，装载信息可由工作人员手工录入，装载位置是指冷藏集装箱在货舱内的位置。中央控制模块4通过第一通讯接口与装载计算机8通讯，能够方便的获取冷藏集装箱的装载信息。
130.冷藏箱监测系统9是指对冷藏箱的运行情况进行监控的系统。冷藏箱控制模式是指冷藏集装箱的控制模块，冷箱内温度是指冷藏集装箱内部的温度，冷箱耗电功率是指冷
藏集装箱的耗电功耗，冷箱故障信息是指反映冷藏集装箱故障情况的信息。中央控制模块4通过第二通讯接口与冷藏箱监测系统9通讯，能够方便的获取冷藏集装箱运行参数。
131.在本发明的可选实施例中，焓值监测模块2包括室外温度检测件21和室外湿度检测件22，室外温度检测件21用于检测大气温度，室外湿度检测件22用于检测大气相对湿度；中央控制模块4与室外温度检测件21和室外湿度检测件22均电连接，用于获取大气温度和大气相对湿度，并基于大气温度和大气相对湿度确定室外空气焓值。
132.其中，室外温度检测件21是指能够检测出室外的大气温度的部件，具体的可为温度传感器，室外湿度检测件22是指能够检测出室外的大气湿度的部件，具体的可为湿度传感器。由于室外空气焓值与室外的大气温度和带起相对湿度有关，所以根据大气温度和大气相对湿度能够确定室外空气焓值。
133.在本发明的可选实施例中，热负荷监测模块3包括通讯组件31，通讯组件31用于与集装箱船通讯以获取货舱实时耗电能耗，中央控制模块4与通讯组件31电连接，用于获取实时耗电能耗，基于实时耗电能耗确定货舱热负荷。
134.其中，通讯组件31是指能够使中央控制模块4与集装箱船通讯的模块，所以中央控制模块4能够通过通讯组件31获取到货舱的实时耗电能耗，实时耗电能耗反映了货舱相关的用电部件的总耗电量，实时耗电能耗与货舱热负荷有一定的数学关系，故作业人员可通过经验和历史数据汇总出的计算公式，根据实时耗电能耗计算出货舱热负荷。
135.在本发明的可选实施例中，集装箱船具有左舷和右舷，货舱具有舱盖，货舱温度包括货舱内部温度和货舱出口温度，温度监测模块1包括第一温度传感组件和第二温度传感组件。
136.第一温度传感组件包括多个第一温度检测件11，至少一个第一温度检测件11设置在货舱底部的左舷处，用于检测左舷处的货舱内部温度；至少一个第一温度检测件11设置在货舱底部的右舷处，用于检测右舷处的货舱内部温度。
137.第二温度传感组件包括多个第二温度检测件12，至少一个第二温度检测件12设置在舱盖的左舷最远端，用于检测左舷最远端的货舱出口温度；至少一个第二温度检测件12设置在货舱舱盖的右舷最远端，用于检测右舷最远端的货舱出口温度。
138.其中，集装箱船具有左舷和右舷，货舱的部分区域位于左舷，部分区域位于右舷。第一温度检测件11是指用于检测温度的部件，具体的可为温度传感器，通过设置多个第一温度检测件11，能够检测出左舷处的货舱内部温度和右舷处的货舱内部温度。
139.第二温度检测件12具体的也可为温度传感器，由于货舱痛风时，空气会由舱盖排出，所以当第二温度检测件12设置在舱盖的左舷最远端，能够检测出左舷最远端的货舱出口温度，当第二温度检测件12设置在货舱舱盖的右舷最远端，能够检测右舷最远端的货舱出口温度。
140.通过检测货舱内部温度和货舱出口温度，能够将其作为风量控制判断条件，根据货舱内部温度和货舱出口温度来动态调整通风机组5的转速，起到了节能的效果。
141.在本发明的可选实施例中，中央控制模块4包括中央处理器41和plc组件42，中央处理器41通过plc组件42采集货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷等参数，也可以采集货舱的各种反馈信号、控制信号和其他传感器的数值。
142.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例
如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
143.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种集装箱船的货舱通风智能控制系统，用于集装箱船的货舱通风，所述集装箱船包括货舱和通风机组(5)，其特征在于，所述货舱通风智能控制系统包括温度监测模块(1)、焓值监测模块(2)、热负荷监测模块(3)和中央控制模块(4)；所述温度监测模块(1)用于检测货舱温度；所述焓值监测模块(2)设置在所述货舱外，用于监测室外空气焓值；所述热负荷监测模块(3)用于监测货舱热负荷；所述中央控制模块(4)与所述温度监测模块(1)、所述焓值监测模块(2)、所述热负荷监测模块(3)和所述通风机组(5)均电连接，用于获取所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷，并基于所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷通过pid算法调整所述通风机组(5)的转速。2.根据权利要求1所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述中央控制模块(4)具体用于：基于所述货舱温度、所述室外空气焓值和所述货舱热负荷通过pid模糊控制算法自动调整比例调节参数、微分调节参数和积分调节参数，进而调整所述通风机组(5)的转速。3.根据权利要求1所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述货舱通风智能控制系统还包括二氧化碳浓度检测模块(20)，用于检测货舱内的二氧化碳浓度；所述中央控制模块(4)与所述二氧化碳浓度检测模块(20)电连接，用于实时获取货舱内的二氧化碳浓度，并确定所述二氧化碳浓度是否大于预设浓度阈值，且在所述二氧化碳浓度大于所述预设浓度阈值时通过pid算法加快所述通风机组(5)的转速。4.根据权利要求3所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述中央控制模块(4)具体用于在所述二氧化碳浓度大于所述预设浓度阈值时通过pid算法加快所述通风机组(5)的转速之后：确定第一预设时间段内所述二氧化碳浓度的下降值是否大于第一预设下降阈值；若否，控制所述通风机组(5)全速运行。5.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述中央控制模块(4)具体用于：确定所述货舱温度是否大于预设温度阈值；若所述货舱温度大于预设温度阈值，通过pid算法加快所述通风机组(5)的转速，并确定第二预设时间段内所述货舱温度的下降值是否大于第二预设下降阈值，若不大于所述第二预设下降阈值，控制所述通风机组(5)全速运转；若所述货舱温度不大于预设温度阈值，继续执行确定所述货舱温度是否大于预设温度阈值的步骤。6.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述中央控制模块(4)具体用于：获取货品种类，所述货品种类包括冷藏集装箱、危险品和普通集装箱中的一种；基于所述货品种类确定风量控制规则；基于所述风量控制规则调整所述通风机组(5)的转速。7.根据权利要求6所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，当所述货品种类为危险品，所述中央控制模块(4)具体用于：
确定仓容换气次数；基于所述仓容换气次数计算通风量；基于所述通风量控制所述通风机组(5)启动。8.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，所述通风机组(5)包括多个风机(51)，其特征在于，所述中央控制模块(4)具体用于：获取保养信号；获取风机保养参数，所述风机保养参数包括风机转速和运转时间；基于所述保养信号和所述风机保养参数控制多个所述风机(51)顺序启动或同时启动。9.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，所述货舱内设有冷藏集装箱箱位，所述通风机组(5)包括风机(51)，所述风机(51)具有至少一个朝向所述冷藏集装箱箱位的风口，其特征在于，所述货舱通风智能控制系统还包括调风门和接近开关(6)；所述调风门设置在朝向所述冷藏集装箱的所述风口处；所述接近开关(6)用于检测所述调风门的启闭状态；所述中央控制模块(4)与所述接近开关(6)电连接，用于获取所述调风门的启闭状态。10.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，所述货舱通风智能控制系统还包括人机界面(7)，所述中央控制模块(4)与所述人机界面(7)电连接，所述人机界面(7)用于显示显示信息和接收用户操作信息，所述显示信息包括通风机组信息、货舱温度、室外环境温度、冷藏集装箱运行状态、冷藏集装箱箱装情况中的至少一种，所述通风机组信息包括转速信息和功率信息中的至少一种；和/或，所述货舱通风智能控制系统还包括变频器(10)，所述变频器(10)的输入端与所述中央控制模块(4)电连接，所述变频器(10)的输出端与所述通风机组(5)电连接，所述中央控制模块(4)用于通过所述变频器(10)调节所述通风机组(5)的转速。11.根据权利要求10所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，所述集装箱船还包括装载计算机(8)、冷藏集装箱和冷藏箱监测系统(9)，所述装载计算机(8)存储有所述冷藏集装箱的装载信息，所述冷藏箱监测系统(9)用于对所述冷藏集装箱的运行情况进行监控以得到冷藏集装箱运行参数；所述货舱通风智能控制系统还包括第一通讯接口和第二通讯接口中的至少一个；所述中央控制模块(4)与所述第一通讯接口电连接，所述第一通讯接口用于与所述装载计算机(8)通讯，以获取所述冷藏集装箱的装载信息，所述装载信息包括装载位置；所述中央控制模块(4)与所述第二通讯接口电连接，所述第二通讯接口用于与所述冷藏箱监测系统(9)通讯，以获取冷藏集装箱运行参数，所述冷藏集装箱运行参数包括冷藏箱控制模式、冷箱内温度、冷箱耗电功率、冷箱故障信息中的至少一个。12.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述焓值监测模块(2)包括室外温度检测件(21)和室外湿度检测件(22)，所述室外温度检测件(21)用于检测大气温度，所述室外湿度检测件(22)用于检测大气相对湿度；所述中央控制模块(4)与所述室外温度检测件(21)和所述室外湿度检测件(22)均电连接，用于获取所述大气温度和所述大气相对湿度，并基于所述大气温度和所述大气相对湿度确定室外空气焓值；
和/或，所述热负荷监测模块(3)包括通讯组件(31)，所述通讯组件(31)用于与集装箱船通讯以获取货舱实时耗电能耗，所述中央控制模块(4)与所述通讯组件(31)电连接，用于获取所述实时耗电能耗，基于所述实时耗电能耗确定货舱热负荷。13.根据权利要求1至4中任一项所述的集装箱船的货舱通风智能控制系统，其特征在于，所述集装箱船具有左舷和右舷，所述货舱具有舱盖，所述货舱温度包括货舱内部温度和货舱出口温度，所述温度监测模块(1)包括第一温度传感组件和第二温度传感组件；所述第一温度传感组件包括多个第一温度检测件(11)，至少一个所述第一温度检测件(11)设置在所述货舱底部的所述左舷处，用于检测所述左舷处的货舱内部温度；至少一个所述第一温度检测件(11)设置在所述货舱底部的所述右舷处，用于检测所述右舷处的货舱内部温度；所述第二温度传感组件包括多个第二温度检测件(12)，至少一个所述第二温度检测件(12)设置在所述舱盖的所述左舷最远端，用于检测所述左舷最远端的货舱出口温度；至少一个所述第二温度检测件(12)设置在所述货舱舱盖的所述右舷最远端，用于检测所述右舷最远端的货舱出口温度。

技术总结
本发明公开了一种集装箱船的货舱通风智能控制系统，该集装箱船的货舱通风智能控制系统用于集装箱船的货舱通风，集装箱船包括货舱和通风机组，货舱通风智能控制系统包括温度监测模块、焓值监测模块、热负荷监测模块和中央控制模块；温度监测模块用于检测货舱温度；焓值监测模块设置在货舱外，用于监测室外空气焓值；热负荷监测模块用于监测货舱热负荷；中央控制模块与温度监测模块、焓值监测模块、热负荷监测模块和通风机组均电连接，用于获取货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷，并基于货舱温度、室外空气焓值和货舱热负荷通过PID算法调整通风机组的转速。通过采用上述方案，解决了现有的货舱通风较为浪费能源以及船员工作量大的问题。量大的问题。量大的问题。


技术研发人员：王彦朋 宋晓波 潘东
受保护的技术使用者：广州文冲船厂有限责任公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/6/27