应战:为印度无法保证电力安稳供给的农村区域开发牛奶冷藏体系。
处理计划:通过对热能的转化和存储，并在冷冻牛奶时开释能量的办法，结合运用太阳能和可用的电网电力驱动一套冷藏体系。
图1.太阳能光伏阵列为蓝色房顶修建内的冷藏体系供电
图2.为奶农规划的简易操作界面
图3.LabVIEW体系守时向twitter网页发布运转数据
图4.运用LabVIEW实时模块和FPGA编程完成动态负载平衡
作者: Sorin Grama – Promethean Power Systems, USA
为了处理印度短少运送新鲜食物的冷链设备问题，Promethean Power Systems公司最近开发了一套冷藏体系，成功处理了印度奶业的面对的一系列特别应战。印度的牛奶供给来历涣散于广阔农村中的无数个小农场。现在的牛奶搜集进程非常低效，首要依赖于每日两次的热牛奶搜集作业，其结果是过高运送本钱和频频的牛奶蜕变—酷热季节会高达30%。假如牛奶企业可以在村庄搜集中心对原奶进行速冷处理，那么运送本钱可以削减一半，并能防止牛奶蜕变问题，还可以给奶农带来更多的收入。市场上已经有专用的牛奶冷藏设备出售了，但是农村区域电力供给不安稳，假如选用该计划就需求运用柴油发电机为这些设备供电，毫无疑问这增加了出资和运转本钱，不是一种好的处理计划。
根据这些查询，咱们开端规划一套更适合偏僻村庄区域的牛奶冷藏体系。因为咱们把握了抢先的太阳能设备的专业知识与技能，并且关于例如像印度这些阳光充足的区域，太阳能遍及被认为是一种可行并且经济的动力，所以咱们根据太阳能进行了体系规划。但是，因为牛奶冷却体系分外重要，有必要全年全天候运转，因此咱们将太阳能和可用的电网电力结合起来成为一个更完美的体系，即便在长期乌云蔽日的气候或许电网中止的情况下也能正常运转（图1）。
体系规划的一个要害部分便是办理两套电源（太阳能和电网）与负载配电的操控体系。负载一般为一个冷水箱，它运用一个制冷压缩机将电力动力转化为制冷功并将热能储存起来。然后这部分冷水在早晨和晚间搜集牛奶时用于冷却牛奶。别的，还有一套小的电池负载体系用于保证操控体系和制冷泵在没有太阳能和电网电力时正常运转。
咱们意识到需求规划一套嵌入式操控体系以运转各种杂乱算法，一起为奶农供给一个简略的操作界面。因此，咱们决议选用NISingle-Board RIO渠道和LabVIEW实时模块作为咱们的开发体系。
在简略操作界面（图2）的后边是一套杂乱的体系，它结合LabVIEW软件和NI硬件来操控牛奶冷藏体系的运转，并为后续工程剖析和改善规划搜集名贵的数据。体系的输入包含温度、电流和流量传感器，输出为数字操控信号，大部分输出是通过对可重装备I/O(RIO)渠道内置FPGA硬件编程生成的。
操控软件包含多个不同的且独立的并行运转的份额-积分-微分（PID）操控循环以操控体系温度保持在体系的要害温度点。别的，嵌入式软件为后续剖析搜集和存储了数据。这套体系的一个特色是合作简略的文本通讯协议及专用的Twitter账号（图3），运用手机通讯–一般偏僻区域只要这种通讯方法– 发布运转的概要数据。
体系一个重要的方面是动态负载平衡算法。该算法调理体系以太阳能独立供电、电网独立供电或许太阳能与电网联合供电的方法运转（如图4）。动态负载平衡通过运用FPGA渠道自行编程、运用PWM信号操控流向制冷压缩机的电力得以完成。
体系因为参加的电池，因此变得愈加杂乱。电池在体系中扮演了负载和电源的两层人物。针对这一特性规划了一套操控算法，用于断定何时电池需求充电、何时电池作为体系的电源。电池操控通过细心的规划可以保证电池组一直高效地充电。
定论
运用LabVIEW实时模块和NI Single-Board RIO渠道，咱们规划并建立现场实验原型体系，这套体系运转着杂乱的操控算法并搜集名贵的工程数据，一起体系具有操作便利、易于纠错的特色。体系现在运转于印度南部偏僻区域，每天进行牛奶冷却作业。跟着咱们向批量生产和商业化方向不断推动，从这个原型上搜集的数据将用于后续的体系改善和简化规划中。
