一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能烘干箱設(shè)計(jì)

閆 軍，連素軍，劉滿意，王志軍

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

煤礦用防爆電氣設(shè)備在陰暗、潮濕、具有煤塵和瓦斯爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中運(yùn)行，由于客觀和主觀因素，電機(jī)、電氣設(shè)備內(nèi)的各類控制電器元件不可避免地會受潮，必須對它們進(jìn)行定期烘干以延長設(shè)備的使用壽命。

1 王莊煤礦烘干室使用概況

王莊煤礦烘干室占地面積約30 m2，室內(nèi)兩側(cè)墻上對稱布置有功率為20 kW的電熱絲，上側(cè)小孔供潮氣外排，烘干室入口處布置有配電控制柜，通過人工操作上面的按鈕控制室內(nèi)電熱絲的電源，正常室內(nèi)的溫度可達(dá)約60°。該烘干室可滿足各種大功率受潮電機(jī)的驅(qū)潮工作，以延長設(shè)備的使用壽命。但設(shè)備內(nèi)的中、小型電器元件屬于精密型、微型，所要求的烘干溫度稍高于常溫即可，因而放置在烘干室需要人工不定期觀測及注意烘烤時(shí)間，既增大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又增加了一筆不小的電費(fèi)支出。

2 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)王莊煤礦的實(shí)際情況，特制作了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的智能烘干箱。該箱體的電路控制連接如圖1所示。烘干箱采用感應(yīng)式自動(dòng)干手器的原理，利用手機(jī)APP、遍及城鄉(xiāng)的無線網(wǎng)絡(luò)提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能烘干箱，包括箱體，設(shè)置于箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)承載部、烘干及通風(fēng)部。箱體為立體柜式，旋轉(zhuǎn)承載部、烘干及通風(fēng)部設(shè)置于箱體的柜體內(nèi)部，見圖2。

圖1 箱體電路控制示意

圖2 智能烘干箱示意

旋轉(zhuǎn)承載部包括電機(jī)、主(從)動(dòng)輪、承載托盤、托輥，用于承載待烘干的電器元件、小型電機(jī)繞組等并使其旋轉(zhuǎn)；主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間通過傳送帶連接，主動(dòng)輪套置于電機(jī)轉(zhuǎn)軸，從動(dòng)輪套置于托輥的中心轉(zhuǎn)軸一側(cè)，中心轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)連接承載托盤，承載托盤與托輥之間設(shè)置一擋板。承載托盤用4個(gè)球體支承在擋板面上，4個(gè)球體均勻承擔(dān)較重電器元件、電機(jī)繞組的重量，隨承載托盤在擋板面上轉(zhuǎn)動(dòng)。擋板固定于箱體內(nèi)部，將箱體分割為兩部分；擋板上設(shè)置有托輥中心轉(zhuǎn)軸穿過的孔洞，使中心轉(zhuǎn)軸相對擋板轉(zhuǎn)動(dòng)。

烘干部包括紅外線感應(yīng)光電開關(guān)、溫濕度傳感器、控制中心和電熱棒。紅外線感應(yīng)光電開關(guān)固定于箱體一側(cè)角壁，且射出方向朝向承載托盤上方。其感應(yīng)到承載托盤上存在待烘干電器元件時(shí)，向智能控制中心發(fā)出運(yùn)行信號；電熱棒固定設(shè)置于箱體右側(cè)壁，對承載托盤上放置的電器元件進(jìn)行烘干；溫濕度傳感器將箱內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給控制中心，控制中心將有關(guān)信息經(jīng)無線實(shí)時(shí)傳輸給手機(jī)，手機(jī)設(shè)置好有關(guān)參數(shù)后可一鍵啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)、自動(dòng)報(bào)警。

通風(fēng)部為設(shè)置在箱體右側(cè)壁上的吹風(fēng)扇，吹風(fēng)扇通過喇叭狀的盆子固定在箱體上，并正對電熱棒，加快箱體內(nèi)熱空氣的循環(huán)速度的同時(shí)排除水汽，保持空氣流通。

電熱棒、吹風(fēng)扇、電機(jī)、紅外線感應(yīng)光電開關(guān)、溫濕度傳感器、智能控制中心通過同一電源供電。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能烘干箱箱體的柜門采用對開式，柜門左右邊緣設(shè)置合葉，同時(shí)配置有彈性手把，實(shí)現(xiàn)柜門的開閉。

通過本次的設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)對所有電器元件類線路板、小型電機(jī)的定子繞組進(jìn)行烘干，無需人工控制干預(yù)。

3 電路原理

箱體接上220 V市電后，紅外線感應(yīng)光電開關(guān)會檢測到承載托盤上的電器元件，向智能控制中心發(fā)送運(yùn)行指令，此時(shí)控制中心連接的溫濕度傳感器會將箱內(nèi)的實(shí)時(shí)溫濕度經(jīng)控制中心無線傳輸給手機(jī)APP，通過在手機(jī)上設(shè)置好相應(yīng)的溫度、濕度等參數(shù)，遠(yuǎn)程一鍵經(jīng)控制中心啟動(dòng)承載托盤(電機(jī))、電熱棒、吹風(fēng)扇，這樣電器元件會均勻受到熱風(fēng)的烘烤，烘烤過程中產(chǎn)生的水汽順閥門自動(dòng)排到外面。待溫度、濕度達(dá)到設(shè)置的參數(shù)條件后，控制中心會自動(dòng)停止承載托盤、電熱棒、吹風(fēng)扇，此時(shí)電器元件上的水分或潮氣已完全排出。烘烤過程中，承載托盤、吹風(fēng)扇、電熱棒的工作狀況經(jīng)控制中心通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)上，如出現(xiàn)異常，手機(jī)會發(fā)出報(bào)警并推送記錄，同時(shí)停止烘干作業(yè)，工作人員可以根據(jù)推送記錄進(jìn)行正確的處理，真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)傳輸、智能控制。APP軟件程序框圖如圖3所示。

圖3 軟件程序

登錄手機(jī)APP后，先進(jìn)入溫濕度參數(shù)設(shè)置界面，設(shè)置好所需的溫濕度數(shù)值，電熱棒、吹風(fēng)扇、電機(jī)可選擇關(guān)閉或忽略、控制模式等，同時(shí)開啟報(bào)警，推送記錄；工作中實(shí)時(shí)接收箱內(nèi)的溫濕度參數(shù)與前述數(shù)值相比較，發(fā)出命令使電熱棒、吹風(fēng)扇、電機(jī)等運(yùn)行，APP軟件經(jīng)控制中心時(shí)刻監(jiān)控其工作狀況，有異常狀況時(shí)手機(jī)會發(fā)出報(bào)警且收到推送記錄。

4 結(jié) 語

物聯(lián)網(wǎng)的智能烘干箱制作成本低廉，一套僅需3 000元左右。目前市場并無同類裝置，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能烘干箱填補(bǔ)了此領(lǐng)域的空白。未使用該裝置前，工人師傅常使用吹頭發(fā)的吹風(fēng)機(jī)或?qū)㈦娖髟胖迷谔栂伦匀缓娓?，一些稍重的元器件需人工定時(shí)翻轉(zhuǎn)且烘干不徹底，繼續(xù)使用仍有可能造成銹蝕甚至短路，不但耗費(fèi)人力，效果也不佳?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能烘干箱的研發(fā)，使上述問題得到了解決，并實(shí)現(xiàn)了智能化、物聯(lián)網(wǎng)化，不但為王莊煤礦減少了人工投入，還節(jié)省了電器元件由于烘干不徹底，繼續(xù)使用仍有可能造成損壞所產(chǎn)生的成本，延長了各種控制電器元件、電機(jī)等的使用壽命，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了電力消耗，值得推廣。