一种基于物联网的智能烘干箱设计

闫 军，连素军，刘满意，王志军

(潞安环能股份公司 王庄煤矿，山西 长治 046031)

煤矿用防爆电气设备在阴暗、潮湿、具有煤尘和瓦斯爆炸危险的环境中运行，由于客观和主观因素，电机、电气设备内的各类控制电器元件不可避免地会受潮，必须对它们进行定期烘干以延长设备的使用寿命。

1 王庄煤矿烘干室使用概况

王庄煤矿烘干室占地面积约30 m2，室内两侧墙上对称布置有功率为20 kW的电热丝，上侧小孔供潮气外排，烘干室入口处布置有配电控制柜，通过人工操作上面的按钮控制室内电热丝的电源，正常室内的温度可达约60°。该烘干室可满足各种大功率受潮电机的驱潮工作，以延长设备的使用寿命。但设备内的中、小型电器元件属于精密型、微型，所要求的烘干温度稍高于常温即可，因而放置在烘干室需要人工不定期观测及注意烘烤时间，既增大了工人的劳动强度，又增加了一笔不小的电费支出。

2 设计方案

根据王庄煤矿的实际情况，特制作了一套基于物联网的智能烘干箱。该箱体的电路控制连接如图1所示。烘干箱采用感应式自动干手器的原理，利用手机APP、遍及城乡的无线网络提供一种基于物联网的智能烘干箱，包括箱体，设置于箱体内的旋转承载部、烘干及通风部。箱体为立体柜式，旋转承载部、烘干及通风部设置于箱体的柜体内部，见图2。

图1 箱体电路控制示意

图2 智能烘干箱示意

旋转承载部包括电机、主(从)动轮、承载托盘、托辊，用于承载待烘干的电器元件、小型电机绕组等并使其旋转；主动轮与从动轮之间通过传送带连接，主动轮套置于电机转轴，从动轮套置于托辊的中心转轴一侧，中心转轴的另一侧连接承载托盘，承载托盘与托辊之间设置一挡板。承载托盘用4个球体支承在挡板面上，4个球体均匀承担较重电器元件、电机绕组的重量，随承载托盘在挡板面上转动。挡板固定于箱体内部，将箱体分割为两部分；挡板上设置有托辊中心转轴穿过的孔洞，使中心转轴相对挡板转动。

烘干部包括红外线感应光电开关、温湿度传感器、控制中心和电热棒。红外线感应光电开关固定于箱体一侧角壁，且射出方向朝向承载托盘上方。其感应到承载托盘上存在待烘干电器元件时，向智能控制中心发出运行信号；电热棒固定设置于箱体右侧壁，对承载托盘上放置的电器元件进行烘干；温湿度传感器将箱内的实时数据传输给控制中心，控制中心将有关信息经无线实时传输给手机，手机设置好有关参数后可一键启动、自动停机、自动报警。

通风部为设置在箱体右侧壁上的吹风扇，吹风扇通过喇叭状的盆子固定在箱体上，并正对电热棒，加快箱体内热空气的循环速度的同时排除水汽，保持空气流通。

电热棒、吹风扇、电机、红外线感应光电开关、温湿度传感器、智能控制中心通过同一电源供电。

基于物联网的智能烘干箱箱体的柜门采用对开式，柜门左右边缘设置合叶，同时配置有弹性手把，实现柜门的开闭。

通过本次的设计，能够自动对所有电器元件类线路板、小型电机的定子绕组进行烘干，无需人工控制干预。

3 电路原理

箱体接上220 V市电后，红外线感应光电开关会检测到承载托盘上的电器元件，向智能控制中心发送运行指令，此时控制中心连接的温湿度传感器会将箱内的实时温湿度经控制中心无线传输给手机APP，通过在手机上设置好相应的温度、湿度等参数，远程一键经控制中心启动承载托盘(电机)、电热棒、吹风扇，这样电器元件会均匀受到热风的烘烤，烘烤过程中产生的水汽顺阀门自动排到外面。待温度、湿度达到设置的参数条件后，控制中心会自动停止承载托盘、电热棒、吹风扇，此时电器元件上的水分或潮气已完全排出。烘烤过程中，承载托盘、吹风扇、电热棒的工作状况经控制中心通过无线网络实时传输到手机上，如出现异常，手机会发出报警并推送记录，同时停止烘干作业，工作人员可以根据推送记录进行正确的处理，真正实现了网络传输、智能控制。APP软件程序框图如图3所示。

图3 软件程序

登录手机APP后，先进入温湿度参数设置界面，设置好所需的温湿度数值，电热棒、吹风扇、电机可选择关闭或忽略、控制模式等，同时开启报警，推送记录；工作中实时接收箱内的温湿度参数与前述数值相比较，发出命令使电热棒、吹风扇、电机等运行，APP软件经控制中心时刻监控其工作状况，有异常状况时手机会发出报警且收到推送记录。

4 结 语

物联网的智能烘干箱制作成本低廉，一套仅需3 000元左右。目前市场并无同类装置，基于物联网的智能烘干箱填补了此领域的空白。未使用该装置前，工人师傅常使用吹头发的吹风机或将电器元件放置在太阳下自然烘干，一些稍重的元器件需人工定时翻转且烘干不彻底，继续使用仍有可能造成锈蚀甚至短路，不但耗费人力，效果也不佳。基于物联网的智能烘干箱的研发，使上述问题得到了解决，并实现了智能化、物联网化，不但为王庄煤矿减少了人工投入，还节省了电器元件由于烘干不彻底，继续使用仍有可能造成损坏所产生的成本，延长了各种控制电器元件、电机等的使用寿命，大大减轻了工人的劳动强度，降低了电力消耗，值得推广。