一种区块链货舱通风节能方法与系统与流程

1.本发明涉及工业控制领域，尤其是涉及交通运输和节能控制子领域，特别适合船舶货舱通风节能自动化、智能化系统的新船设计和老船改造的工程。依此类推，该发明还可以用于客舱和野战方舱医院的通风节能设计。


背景技术：

2.在现有的船舶货舱通风设计中，首先，设计的依据主要是通过在货舱中设置电动风机，向货舱外等量排出货舱中冷藏集装箱的散热风扇所产生的风量，并且，基于保守的安全因素考虑，货舱通风能力的设计，是依照货舱中所能存放的全部冷藏集装箱同时工作时各个冷藏集装箱散热风扇所产生的最大风量之和，即q＝σq
imax
，i为货舱内冷藏集装箱q的编号，max为散热风扇的最大出风量。其次，货舱风机的控制，采用单一的开关控制，无法根据货舱中冷藏集装箱的具体运行情况进行分路控制。第三，只要船舶在运行，或者只要货舱中存有冷藏集装箱，货舱风机必须开动。第四，对于存放的其它货物，也是按照上述情况启动货舱风机的。
3.由此可见，这样就存在着较大的能源浪费，本发明申请就是试图优化设计，解决目前的货舱通风设计中的节能问题。
4.因此，现有技术的不足较为明显，具体至少表现在以下几个方面：
5.1、货舱通风是按照货舱中最多存放的冷藏集装箱的散热风扇按照最大出风量同时工作计算的，并且是以开关的方式持续工作，不能依照货物情况实施具体的节能控制。
6.2、货舱风机的控制，采用单一的开关控制，无法根据货舱中冷藏集装箱的具体运行情况进行分路控制。
7.3、只要船舶在运行，或者只要货舱中存有冷藏集装箱，货舱风机必须开动。
8.4、对于存放的其它货物，也是按照上述情况启动货舱风机的。
9.本发明的目的是提供货舱通风节能的方法和系统，来解决现有技术的不足。
10.需要特别注意的是，本发明申请中的步骤的数字编号，除非特别申明，否则并不代表前后步骤之间的顺序关系，它仅仅只是一个与步骤之间的顺序无关的标记。
11.本发明是采用如下技术方案实现的：


技术实现要素：

12.一种货舱通风节能方法，包括以下工作步骤：
13.p1000步骤：依据货舱中存放的位置坐标中的货物种类，采集所述货舱的环境数据。
14.p2000步骤：计算所述货舱中所述位置坐标处风口的最小通风需求。
15.p3000步骤：生成所述货舱中风机的控制函数。
16.p4000步骤：依据所述控制函数控制所述风机。
17.p5000步骤：采用所述区块链加解密的链式记账、采用共识和审计通信和接入、支
持多中心存储数据。
18.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
19.所述货舱存放的位置坐标中的货物种类包括有源集装箱、无源集装箱和非集装箱货物，所述货舱包括一个以上用于联通所述货舱的内部和外部实现通风的风机和通风管。
20.所述p1000步骤具体包括：
21.p1010步骤：对于所述货物种类中的有源集装箱，采集所述环境数据包括采集一路以上所述有源集装箱的散热风扇的出风数据，具体包括p1011步骤：依据所述有源集装箱在制冷或制热时，所述散热风扇按照固定排风量计算；p1012步骤：依据所述有源集装箱在制冷或制热时，所述散热风扇按照排风函数排风量计算；p1013步骤：依据所述有源集装箱在制冷或制热时，所述散热风扇的排风量由所述有源集装箱的内部控制电路提供的排风量计算；所述出风数据包括所述有源集装箱的所述位置坐标和所述有源集装箱上所包括的散热风扇的启动、停止、转速、排风量、排风速度。
22.p1020步骤：对于所述有源集装箱，采集所述环境数据包括采集一路以上所述有源集装箱的温场数据和所述货舱的外部空气温度，所述温场数据包括所述有源集装箱的所述位置坐标和所述位置坐标处的空气温度。
23.p1030步骤：对于所述有源集装箱，采集所述环境数据包括采集一路以上所述有源集装箱的功耗数据，所述功耗数据包括所述有源集装箱的电源消耗的电压、电流、功率、时刻，和所述有源集装箱的所述位置坐标。
24.p1040步骤：对于所述货物种类中的无源集装箱和非集装箱货物，采集所述环境数据包括采集一路以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的气流数据，所述气流数据包括所述无源集装箱和所述非集装箱货物的呼吸数据、气体成分，所述所述无源集装箱和所述非集装箱货物的所述位置坐标。
25.p1050步骤：对于所述无源集装箱和非集装箱货物，采集所述环境数据包括采集一路以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的发热数据，所述发热数据包括所述无源集装箱和所述非集装箱货物的发热量，所述所述无源集装箱和所述非集装箱货物的所述位置坐标；所述位置坐标包括行号、列号和层号。
26.p1060步骤：采集所述环境数据还包括从计算机输入设备和货源数据库获得的用户定义数据。
27.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
28.所述货舱通风包括p6000步骤和p7000步骤，具体包括：
29.p6000步骤：所述货舱由包括一个以上用于联通所述货舱的内部和外部的风机和通风管实现通风，具体包括：
30.p6010步骤：所述风机包括一路以上从所述货舱外部通过所述通风管将空气送入所述货舱内部的送风机，所述送风机连接所述通风管，所述通风管包括一个以上置于所述货舱外部的送风机进风口和一个以上置于所述货舱内部的送风机出风口，所述送风机出风口包括位置坐标，所述送风机包括开关控制、调速控制、功耗、风量和风速，所述送风机出风口包括控制阀门。
31.p6020步骤：所述风机包括一路以上从所述货舱内部通过所述通风管将空气送出所述货舱外部的抽风机工作，所述抽风机连接所述通风管，所述通风管包括一个以上置于所述货舱内部的抽风机进风口和一个以上置于所述货舱外部的抽风机出风口，所述抽风机进风口包括位置坐标，所述抽风机包括开关控制、调速控制、功耗、风量和风速，所述抽风机进风口包括控制阀门。
32.p6030步骤：所述风机包括一路以上从所述货舱所包括的成分空气发生器通过所述通风管将成分空气送入所述货舱内部的送风机工作，所述送风机连接所述通风管，所述通风管包括一个以上置于所述货舱外部的送风机进风口和一个以上置于所述货舱内部的送风机出风口，所述送风机出风口包括位置坐标，所述送风机包括开关控制、调速控制、功耗、风量和风速；
33.p6040步骤：所述p1010步骤和p1020步骤，还包括：通过与所述有源集装箱内部通信，采集所述出风数据、所述温场数据。
34.p6050步骤：所述内部通信，具体还包括：采用外置通信设备，通过与所述有源集装箱的外部接口连接，完成通信，或，采用内置通信电路，接入到所述有源集装箱的所述内部控制电路上，通过包括调制解调的方式，用电力载波来完成通信，通过布置在所述有源集装箱外部的传感器采集所述出风数据，和，通过布置在所述有源集装箱外部的传感器采集所述温场数据，所述内部通信包括一路和多路。
35.p7000步骤：对云中心、数据库、工作步骤进行远程维护和调整，具体包括：
36.p7010步骤：在所述云中心存储包括所述p1000步骤、所述p2000步骤、所述p3000步骤、所述p4000步骤、所述p6000步骤、所述p7000步骤、所述p5000步骤的调整版内容，通过远程网络调整所述p1000步骤、所述p2000步骤、所述p3000步骤、所述p4000步骤、所述p6000步骤、所述p7000步骤、所述p5000步骤。
37.p7020步骤：在所述数据库存储所述p1000步骤、所述p2000步骤、所述p3000步骤、所述p4000步骤、所述p6000步骤、所述p7000步骤、所述p5000步骤所产生的全部数据，通过远程网络，复制所述全部数据到所述云中心，和，将所述云中心中存储的所述全部数据，复制到所述数据库。
38.p7030步骤：调整所述云中心的步骤。
39.p7040步骤：包括在指定工作区域建立无线网络覆盖。
40.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
41.所述p2000步骤具体包括：
42.p2010步骤：依据位置坐标，关联所述货舱中的货物和一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口，使得所述送风机出风口送入的空气和抽风机进风口抽出的空气对于所述货舱中的货物的所述出风数据或所述温场数据或所述功耗数据或所述气流数据或所述发热数据施加影响的程度。
43.p2020步骤：
44.qb＝qa δotq
ꢀꢀꢀ
(1)
45.式中：qa为排风量；qb为风量；δotq为设定的一个风量差值；
46.vb＝va δotv
ꢀꢀꢀ
(2)
47.式中：va为排风速度；vb为风速；δotv为设定的一个风速差值；
48.依据所述出风数据，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的一个以上所述散热风扇的qa或va，使得一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口的qb或者vb符合式(1)或式(2)，并使得δotq或δotv最小。
49.p2030步骤：
50.ta＝ta0 δott
ꢀꢀꢀ
(3)
51.式中：为ta0货舱内部最低温度；ta为温场处的空气温度；δott为设定的一个温度差值；
52.依据所述温场数据，在所述货舱外部空气温度大于所述货舱ta0的前提下，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的所述温场数据中的ta，通过所述p6000步骤，使得符合式(3)，并使得δott最小。
53.p2040步骤：
54.依据所述功耗数据，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的一个以上所述所述有源集装箱的功耗数据，推算一个以上所述有源集装箱的一个以上所述散热风扇的qa或va或温场数据，使得式(1)或式(2)或式(3)成立，并使得δotq最小或δotv最小或δott最小。
55.p2050步骤：
56.sbd＝bd δbd
ꢀꢀꢀ
(4)
57.式中：bd为呼吸数据；sbd为送风量；δbd为呼吸差值；
58.sigd＝igd δigd
ꢀꢀꢀ
(5)
59.式中：igd为气体成分；sigd为送入气体成分；δigd为气体成分差值；
60.依据所述气流数据，计算一个以上送风机出风口所关联的一个以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的bd、igd，执行所述p6030步骤，使得所述送风机的sbd和sigd符合式(5)和式(6)，并且使得δbd和δigd最小。
61.p2060步骤：
62.scr cr＝δcr
ꢀꢀꢀ
(6)
63.式中：cr为发热量；scr为散热量；δcr为热量差值；
64.依据所述发热数据，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的一个以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的cr，使得一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所产生的scr符合式(6)，并且使得δcr最小的步骤。
65.p2070步骤：
66.依据整个所述货舱所存放的全部货物和全部所述送风机出风口和全部所述抽风机进风口，并依据具体所述p2010步骤、p2020步骤、p2030步骤、p2040步骤、p2050步骤、p2060步骤执行，再对计算结果进行整体关联和气动方程优化，成为整仓最小通风需求。
67.p2080步骤：
68.基于设定的人数，在所述δotq、δotv、δott、δbd、δigd、δcr中，加入所述人数的人的呼吸生存所需要的最小通风量。
69.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
70.所述p3000步骤具体包括：
71.p3010步骤：所述控制函数，包括执行对于一个以上所述风机实施包括启动、停止、调速、调节风速、调节风量的控制，还包括对于具有送风机出风口控制闸门、抽风机进风口控制闸门的所述闸门控制，还包括对于整个货舱的全部风机实施控制。
72.p3020步骤：采用实时开环控制法，按照设定的开环时间间隔，执行一次以上所述p1000步骤和一次p2000步骤，计算所述控制函数，所述开环时间间隔大于20分钟。
73.p3030步骤：采用实时闭环控制法，按照设定的闭环时间间隔，执行一次以上所述p1000步骤，将所述环境数据作为闭环反馈参数，去修改所述δotq或所述δott或所述δigd或所述δcr，再执行所述p2000步骤，计算所述控制函数，所述闭环时间间隔小于20分钟。
74.p3040步骤：采用人工智能控制法，在执行所述p1000步骤时增加采集包括时间数据，成为扩展环境数据，依据人工智能算法，包括基于设定带有所述位置坐标的所述环境数据为图像序列、学习所述扩展环境数据、训练经验参数，计算和优化所述控制函数。
75.p3050步骤：与传统的控制算法相比，计算所节省的电能和油耗并显示。
76.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
77.所述p4000步骤具体包括：
78.p4010步骤：包括采用手动和自动转换，实施手动自动切换。
79.p4020步骤：包括开关量输出，执行所述控制函数中所包括的对于所述风机进行包括启动、停止控制。
80.p4030步骤：包括模拟量输出，执行所述控制函数中所包括的对于所述风机进行包括启动、停止、调速、调节风速、调节风量的控制，完成对于所述风机的控制。
81.p4040步骤：包括输出验证，具体通过对于所述开关量输出步骤和模拟量输出步骤和手动自动转换步骤的有效性检测，以验证输出端的有效性。
82.p4050步骤：依据整个货舱的全部风机执行所述p4020步骤和所述p4030步骤和所述p4040步骤。
83.p4060步骤：依据全部货舱，执行所述p4050步骤，并记录结果。
84.p4070步骤：包括终端设备，通过有线和无线与所述终端设备通信，实现所述终端设备控制和显示。
85.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
86.所述p5000步骤具体包括：
87.p5010步骤：所述采用所述区块链加解密的链式记账，具体包括：
88.p5011步骤：在所述环境数据、所述数据库的通信环节，采用所述区块链加解密。
89.p5012步骤：在记录所述环境数据、所述数据库，所述控制函数时采用链式记账。
90.p5020步骤：所述采用共识和审计通信和接入，具体包括：
91.p5021步骤：对于包括船舶运营公司、船东公司、集装箱客户、保险公司、技术运维公司、授权客户的采用基于设定的共识机制授权接入、跟踪和增量式记录其全部操作。
92.p5022步骤：对于包括所述船舶运营公司、所述船东公司、所述集装箱客户、所述保
险公司、所述技术运维公司、所述授权客户依据基于设定的授权，提供操作权限。
93.p5023步骤：基于服务协议的约定，提供给所述集装箱客户查询和修改其委托运输的集装箱的工作参数、重新设定并记录。
94.p5030步骤：所述支持多中心存储数据，具体是：所述多中心包括所述船舶数据中心、所述船舶运营公司指定的数据中心、所述船东公司指定的数据中心、所述集装箱客户指定的数据中心、所述保险公司指定的数据中心、所述技术运维公司指定的数据中心、所述授权客户指定的数据中心，所述支持多中心存储数据，包括往这些数据中心复制涉及到的数据。
95.一种区块链货舱通风节能系统，其特征在于：所述节能系统是建立在由风机和控制箱实现通风的货舱平台上的，所述节能系统包括一个以上数据采集子系统、一个以上风机控制子系统、数据中心子系统，所述数据中心子系统分别连接一个以上所述数据采集子系统和一个以上所述风机控制子系统；和/或，一个以上连接到所述数据采集子系统、一个以上所述风机控制子系统和所述数据中心子系统上的一个以上区块链模块。
96.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
97.所述数据采集子系统，包括微基站、外置通信设备或内置通信电路和传感器模块，用于采集所述货舱的环境数据。
98.所述微基站包括第一壳体、第一处理器、第一电源模块、第一温度传感器、第一有线网络连接模块和第一无线网络连接模块和第一电力载波通信模块。所述微基站在所述第一处理器的控制下，对上通过所述第一有线网络连接模块或所述第一无线网络连接模块连接所述数据中心子系统，对下通过所述第一有线网络连接模块或所述第一无线网络连接模块连接一个以上所述外置通信设备，通过所述第一电力载波通信模块连接一个以上所述内置通信电路。所述第一电源模块包括取自所述货舱交流电电源的供电模块，在所述微基站采用所述第一有线网络连接模块与所述数据中心子系统通信时，所述第一电源模块包括poe/pd网络供电模块，所述第一温度传感器用于采集所述货舱外部的空气温度。
99.所述外置通信设备包括第二壳体、第二处理器、第二电源模块、第二通信接口、第二有线网络连接模块和第二无线网络连接模块，放置在所述有源集装箱的外部。所述外置通信设备在所述第二处理器的控制下，对上通过所述第二有线网络连接模块或所述第二无线网络连接模块连接所述微基站，对下通过所述第二通信接口连接所述有源集装箱的通信接口，用于实现与所述有源集装箱内部的控制电路通信，采集所述有源集装箱数据；所述第二电源模块包括独立的交流电供电模块或电池供电模块或自所述有源集装箱的通信接口取电的模块。
100.所述内置通信电路包括第三电路板、第三处理器、第三通信接口、第三电力载波通信模块和第三壳体，放置在所述有源集装箱的内部。所述内置通信电路在所述第三处理器的控制下，对上通过所述第三电力载波通信模块与交流电供电电缆连接，再通过交流电供电电缆与所述微基站中的所述第一电力载波通信模块实现通信，向所述微基站传送所述环境数据、所述内置通信电路在所述第三处理器的控制下，对上通过所述第三电力载波通信模块与交流电供电电缆连接，再通过交流电供电电缆与所述数据中心子系统中所包括的调制解调实现通信，向所述数据中心子系统传送所述环境数据。所述内置通信电路在所述第
三处理器的控制下，对下通过所述第三通信接口连接有源集装箱内部的控制电路通信，采集所述有源集装箱数据。所述内置通信电路包括不带壳体的电路板插卡模式或带第三壳体的独立模块模式。
101.所述传感器模块包括连接到所述控制箱中用于采集风机电源数据，布置在所述货舱内部用于采集温度、风速、风量、湿度的数据；所述传感器模块通过连接所述外置通讯设备与所述微基站连接，直接与所述微基站连接，向所述微基站传送采集数据。
102.所述有源集装箱数据包括环境数据，所述第一电力载波通信模块和所述第三电力载波通信模块包括调制解调器。
103.所述数据采集子系统，还包括键盘、鼠标、计算机输入设备和存储货源数据库的存储设备，所述环境数据从键盘、鼠标、计算机输入设备及货源数据库采集。
104.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
105.所述风机控制子系统包括第四壳体、第四处理器、第四电源模块、第四输出端、第四输入端。
106.所述第四处理器控制所述第四输出端和所述第四输入端完成所述风机控制子系统工作。
107.所述第四输出端包括开关量输出电路和模拟量输出电路和手动自动转换开关，用于控制所述控制箱中的交流接触器或变频控制器，实现对于所述风机的启停控制或调速控制。
108.所述第四输入端包括第四有线网络连接模块和第四无线网络连接模块，用于连接所述数据中心子系统实现通信，接收所述数据中心子系统的控制指令。
109.所述第四输出端还包括输出验证模块，所述输出验证模块通过对于所述开关量输出电路和模拟量输出电路和手动自动转换开关的检测，并将检测结果通过所述第四输入端送到所述数据中心子系统。
110.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
111.所述数据中心子系统包括网络服务器、工作步骤子系统、存储、网络交换机、poe/pse网络供电模块、无线网络通信模块。
112.所述网络服务器运行所述工作步骤子系统，完成采集所述货舱环境数据，计算控制函数，输出控制指令，通过控制所述风机实现节能。
113.所述网络交换机包括以太网交换机，用于连接包括所述数据采集子系统、所述风机控制子系统和系统的网络应用，连接方式包括光纤、双绞线的有线网络、无线网络。
114.所述无线网络通信模块包括近距离无线网络通信模块、远距离无线网络通信模块和卫星通信模块，对上采用包括所述以太网模块与所述网络交换机连接、所述远距离无线网络通信模块、所述卫星通信模块与公网网络或者卫星网网络连接，对下采用包括所述近距离无线网络通信模块例如wifi、bluetoothle与所述数据采集子系统、风机控制子系统连接，实现通信。
115.所述poe/pse网络供电模块包括支持poe标准协议的电源供电端的模块，通过所述网络交换机的双绞线电缆，向包括所述微基站的符合poe协议标准的poe/pd端供电。
116.所述存储用于存储数据和软件，包括机械硬盘和固态硬盘。
117.所述数据中心子系统包括集成于一个机箱的一体化结构或多个独立机箱的分体化结构。
118.所述数据中心子系统还包括调制解调器，实现与所述内置通信电路的通信。
119.所述数据中心子系统还包括有线和无线终端设备，实现远程控制和显示。
120.所述系统包括云中心，所述数据中心子系统还包括卫星远程通信，与所述云中心实现远程通信和远程维护。
121.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
122.所述区块链模块连接在所述数据采集子系统和所述数据中心子系统之间，所述数据中心子系统和卫星远程通信之间，具体至少包括加解密子模块、接入共识和审计子模块、链式记账子模块。
123.有益效果
124.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
125.1、风机的启停或调速，是依据货舱中具体的冷藏集装箱或其它有源集装箱的散热风扇的具体排风量等出风数据以及位置来控制的，此举按照平均概率估算，节能可达63％。
126.2、新增对于货舱物理空间的温场数据，精准实施对于风机的控制。
127.3、新增对于老船改造的简易节能控制方案，通过对于有源集装箱的电源消耗，来估算出风数据、温场数据、功耗数据，据此进行对于风机的控制。
128.4、新增对于无源集装箱和非集装箱货物，依据对于出风数据、温场数据、功耗数据、气流数据、发热数据的测量，对于风机实施精准控制。
129.5、引入人工智能技术，采用深度学习、神经网络、参数优化等方法，对于风机进行更加智能化地精准控制，进一步实现节能。
附图说明
130.图1：方法结构示意图
131.图2：集装箱与风机结构示意图
132.图3：实施例一的系统示意图
133.图4：闭环控制示意图
134.图5：数据位置示意图
135.图6：实施例一的结构示意图
具体实施方式
136.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行描述。
137.需要特别注意的是，本发明申请中的步骤的数字编号，除非特别申明，否则并不代表前后步骤之间的顺序关系，它仅仅只是一个与步骤之间的顺序无关的标记。
138.本发明的一类具体实施方式如下：
139.具体实施例一：冷藏集装箱船货舱风机节能新船设计方案
140.一、方法说明
141.冷藏集装箱船货舱风机节能新船设计方案的方法是这样实现的：
142.一种货舱通风节能方法，包括以下工作步骤：
143.p1000步骤：依据货舱中存放的位置坐标中的货物种类，采集所述货舱的环境数据。
144.p2000步骤：计算所述货舱中所述位置坐标处风口的最小通风需求。
145.p3000步骤：生成所述货舱中风机的控制函数。
146.p4000步骤：依据所述控制函数控制所述风机。
147.p5000步骤：采用所述区块链加解密的链式记账、采用共识和审计通信和接入、支持多中心存储数据。
148.上述步骤中，既可以是p1000步骤到p4000步骤的组合，此时不支持区块链的方式，也可以是p1000步骤到p5000步骤的组合，此时支持区块链方式。
149.图1是该方法的结构示意图，其中1001、1002、1003、1004、1005分别对应p1000步骤、p2000步骤、p3000步骤、p4000步骤、p5000步骤。
150.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
151.所述货舱存放的位置坐标中的货物种类包括有源集装箱、无源集装箱、非集装箱货物和其它货物，所述货舱包括一个以上用于联通所述货舱的内部和外部实现通风的风机和通风管。
152.图2是集装箱船舶的货舱风机与集装箱的位置对应关系的集装箱与风机结构示意图。其中集装箱按照位置坐标堆放，位置坐标通常按照行、列、层在船舶上进行编号。对于有源集装箱，通常是冷藏集装箱，每个冷藏集装箱的箱头部位都有散热风扇，在散热风扇的附近，通常设计有通风管的风口，通风管连接着风机，风机具体可以有送风机、抽风机，对于送风机，这个风口就是出风口，对于抽风机，这个风口就是进风口。冷藏集装箱的制冷机在做制冷工作的时候，散热风扇同时启动，对于制冷机的散热管进行排风散热。此时的出风口或者进风口就通风，或者出风吹开散热风扇产生的热空气，或者进风抽走散热风扇产生的热空气。
153.在货舱设计上，通常设有一个或多个送风机、一个或多个抽风机和配套的通风管。送风机将货舱外部的空气，通过通风管送入货舱。抽风机将货舱内部的空气排出货舱。在不同的设计中，抽风机是否连接通风管是有不同的设计选择的。在不采用通风管的方案中，抽风机有些是直接安装在货舱顶部，不需要与通风管连接。在采用通风管的设计中，抽风机是通过通风管来抽取货舱内的空气的。另外，无论是作为送风机的通风管还是抽风机的通风管，大多数设计是通风管上开有通风口，甚至通风口还安装有可以控制的风门。基本上，这些通风口的设计布局都是正对着冷藏集装箱的散热风扇的，以更好地排出散热风扇的热空气。
154.图3是本发明申请在本实施例中的系统示意图。其3中的虚线框中，编号3010、3020、3030分别是三种不同的环境数据采集与风机控制模式。具体说明如下：
155.图3中如编号3010所示是支持p1030步骤、p1040步骤、p1050步骤的采集与控制模式。图3中如编号3011所示是微基站与传感器之间采用蓝牙bluetoothle通信模式通信，如
编号3012所示是风机控制子系统与风机之间采用启停模式的控制。
156.图3中如编号3020所示是支持p1010步骤、p1020步骤的采用外置通信设备的采集与控制模式。外置通信设备与微基站之间通过图3中如编号3021所示的蓝牙bluetoothle通信。如编号3022所示是风机控制子系统与风机之间采用变频调速模式的控制。
157.图3中如编号3030所示是支持p1010步骤、p1020步骤的采用内置通信电路的采集与控制模式。微基站与内置通信电路之间采用如编号3031所示电力载波模式通信，或者由数据中心子系统通过电力载波方式直接采集内置通信电路的数据。风机控制子系统与风机之间采用如编号3032所示的启停模式或变频调速模式控制。
158.图3中的数据中心子系统通过如编号3044所示的双绞线电缆实现与微基站的通信，并且向微基站提供poe电源。数据中心子系统还通过如3042所示额wifi、如3043所示的bluetoothle与微基站、如编号3060所示的工作站、如编号3070所示的pda之间通信。此外，还通过如编号3045所示的交流供电电缆，由调制解调器与内置通信电路实现电力载波通信，采集环境数据。另外，数据中心子系统还可以通过如编号3041所示的卫星通信方式与如编号3050所示的云中心通信，进一步实现远程服务。
159.所述p1000步骤具体包括：
160.p1010步骤：对于所述货物种类中的有源集装箱，采集所述环境数据包括采集一路以上所述有源集装箱的散热风扇的出风数据，具体包括：
161.p1011步骤：依据所述有源集装箱在制冷或制热时，所述散热风扇按照固定排风量计算。
162.在这里，所述有源集装箱主要包括由定频定速电动机驱动的冷藏集装箱，它的制冷机工作是开关式的，不像变频制调速电动机驱动冷机那样可以依照模拟量调节，它的制冷机外机的散热风扇也是定频定速电机驱动的。因此只要制冷机一工作，它的散热风扇就是按照固定排风量工作。例如，对于某个品牌的20英尺的标准冷藏集装箱，制冷机的功率是11kw，它的散热风扇的排风量是4500m3/h，因此，我们就可以通过采集制冷机的启停信号，来同步计算排风量。
163.p1012步骤：依据所述有源集装箱在制冷或制热时，所述散热风扇按照排风函数排风量计算。
164.在这里，所述有源集装箱主要包括由变频电动机驱动的冷藏集装箱，它的制冷机工作是按照模拟量调节的，相应的，某些高级的冷藏集装箱的撒热风扇也是变频控制的。此时，我们就可以依据冷藏集装箱厂家提供的排风函数，通过采集制冷机的功率来计算排风量。
165.p1013步骤：依据所述有源集装箱在制冷或制热时，所述散热风扇的排风量由所述有源集装箱的内部控制电路提供的排风量计算。
166.在这里，有一些冷藏集装箱的内部控制电路中的处理器系统，通过冷藏集装箱通信数据，提供了具体的散热风扇的排风量数据，我们只需要采集并且解析它，即可知道具体的排风量数据。
167.实际上，由于冷藏集装箱品牌型号繁多，随着技术的发展，其内部控制电路提供的数据越来越多，本实施例只是提供一种采集数据的思路，具体的，业内工程师应该能够按照这种思路去找到更多的方法，这里就不一一罗列。
168.所述出风数据包括所述有源集装箱的所述位置坐标和所述有源集装箱上所包括的散热风扇的启动、停止、转速、排风量、排风速度。
169.p1020步骤：对于所述有源集装箱，采集所述环境数据包括采集一路以上所述有源集装箱的温场数据和所述货舱的外部空气温度，所述温场数据包括所述有源集装箱的所述位置坐标和所述位置坐标处的空气温度。
170.如前所述，通风管的通风口基本上都是正对着某个冷藏集装箱的散热风扇的，而散热风扇的空间坐标就是取自于集装箱的位置坐标，作为近似计算，通风口的位置坐标也参照附近的散热风扇的位置坐标。据此就形成了三维空间的温场坐标，其数据依旧是所述温场数据。
171.由于空气是流动的，通风口和散热风扇并不是密封连接，而是敞开的，附件散热风扇和通风口之间，需要按照空气动力学方程计算。另外，货舱内的集装箱堆放，也不都是放满的，例如一个5层标准箱深度的货舱，也许只堆放了3层集装箱，这是上面两层的位置坐标上，就没有散热风扇。因此，无论对于送风还是抽风，对于温场数据的计算以及相互之间的影响的计算，业内工程师都需要细化地考虑并采用多元空气动力学方程予以计算。
172.p1030步骤：对于所述有源集装箱，采集所述环境数据包括采集一路以上所述有源集装箱的功耗数据，所述功耗数据包括所述有源集装箱的电源消耗的电压、电流、功率、时刻，和所述有源集装箱的所述位置坐标。
173.这个步骤，是不同于p1010和p1020的选择步骤。它是通过有源集装箱供电电源来推理出出风数据或温场数据的，其原理是某个有源集装箱如果开启了，其功耗数据就会有相应的反映，据此就可以通过该集装箱的插座来推算出它的位置坐标和出风数据或温场数据。之所以能够推算出其位置坐标，是因为在实际工作中，每个有源集装箱都有一个固定对应的电源插座的，在系统软件的初始数据库中，这种插座和集装箱位置坐标的对应关系需要记录下来。
174.p1040步骤：对于所述货物种类中的无源集装箱和非集装箱货物，采集所述环境数据包括采集一路以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的气流数据，所述气流数据包括所述无源集装箱和所述非集装箱货物的呼吸数据、气体成分，所述所述无源集装箱和所述非集装箱货物的所述位置坐标。
175.所述无源集装箱包括普通集装箱，所述非集装箱货物包括散装货物。在有些情况下，这些货物也需要通风甚至散热，这一步骤就是为这些货物设计的。具体参照货物的具体通风及散热的需求进行风机控制。
176.p1050步骤：对于所述无源集装箱和非集装箱货物，采集所述环境数据包括采集一路以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的发热数据，所述发热数据包括所述无源集装箱和所述非集装箱货物的发热量，所述所述无源集装箱和所述非集装箱货物的所述位置坐标；所述位置坐标包括行号、列号和层号。
177.p1060步骤：采集所述环境数据还包括从计算机输入设备和货源数据库获得的用户定义数据。
178.这个步骤是指无需从货舱中的采集设备采集，只需要用户从系统计算机的键盘、鼠标、扫描仪等计算机输入设备上输入，或者从货源数据库中输入的步骤。其特征是省去了从货舱中采集的步骤，也可以省去了这些采集设备，从而降低了系统的复杂度和成本。
179.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
180.所述货舱通风包括p6000步骤和p7000步骤，具体包括：
181.p6000步骤：所述货舱由包括一个以上用于联通所述货舱的内部和外部的风机和通风管实现通风，具体包括：
182.p6010步骤：所述风机包括一路以上从所述货舱外部通过所述通风管将空气送入所述货舱内部的送风机，所述送风机连接所述通风管，所述通风管包括一个以上置于所述货舱外部的送风机进风口和一个以上置于所述货舱内部的送风机出风口，所述送风机出风口包括位置坐标，所述送风机包括开关控制、调速控制、功耗、风量和风速，所述送风机出风口包括控制阀门。
183.p6020步骤：所述风机包括一路以上从所述货舱内部通过所述通风管将空气送出所述货舱外部的抽风机工作，所述抽风机连接所述通风管，所述通风管包括一个以上置于所述货舱内部的抽风机进风口和一个以上置于所述货舱外部的抽风机出风口，所述抽风机进风口包括位置坐标，所述抽风机包括开关控制、调速控制、功耗、风量和风速，所述抽风机进风口包括控制阀门。
184.在这里，把通风口分成进风口和出风口。需要注意的是，本发明申请考虑到，在有些设计选择中，货舱中也许只用送风机，也许只用抽风机，还有的是送风机和抽风机都用，其中送风机和抽风机的个数也有不同。
185.p6030步骤：所述风机包括一路以上从所述货舱所包括的成分空气发生器通过所述通风管将成分空气送入所述货舱内部的送风机工作，所述送风机连接所述通风管，所述通风管包括一个以上置于所述货舱外部的送风机进风口和一个以上置于所述货舱内部的送风机出风口，所述送风机出风口包括位置坐标，所述送风机包括开关控制、调速控制、功耗、风量和风速。
186.在这里，本发明申请考虑的是，某些特种货物对于空气成分有特殊要求，例如对于二氧化碳浓度、氧气浓度、甲醛浓度等，在实际设计中，需要依据这类特种货物运输和存储的具体要求，引入空气成分发生器或者过滤器。
187.p6040步骤：所述p1010步骤和p1020步骤，还包括：通过与所述有源集装箱内部通信，采集所述出风数据、所述温场数据。
188.如前所述，这里是通过采集集装箱内部信号完成的。
189.p6050步骤：所述内部通信，具体还包括：采用外置通信设备，通过与所述有源集装箱的外部接口连接，完成通信，或，采用内置通信电路，接入到所述有源集装箱的所述内部控制电路上，通过包括调制解调的方式，用电力载波来完成通信，通过布置在所述有源集装箱外部的传感器采集所述出风数据，和，通过布置在所述有源集装箱外部的传感器采集所述温场数据，所述内部通信包括一路和多路。
190.本发明申请考虑到，对于有源集装箱的数据采集的办法，可以通过外置通信设备或内置通信电路完成。依据不同品牌型号的集装箱，其天线协议和数据格式有所差异。在采用内置通信电路时，通过电力载波通信，内置通信电路不仅可以与微基站实现通信，向微基站发送数据，还可以与数据中心子系统实现通信，直接向数据中心子系统发送数据。
191.p7000步骤：对云中心、数据库、工作步骤进行远程维护和调整，具体包括：
192.p7010步骤：在所述云中心存储包括所述p1000步骤、所述p2000步骤、所述p3000步骤、所述p4000步骤、所述p6000步骤、所述p7000步骤、所述p5000步骤的调整版内容，通过远程网络调整所述p1000步骤、所述p2000步骤、所述p3000步骤、所述p4000步骤、所述p6000步骤、所述p7000步骤、所述p5000步骤。
193.p7020步骤：在所述数据库存储所述p1000步骤、所述p2000步骤、所述p3000步骤、所述p4000步骤、所述p6000步骤、所述p7000步骤、所述p5000步骤所产生的全部数据，通过远程网络，复制所述全部数据到所述云中心，和，将所述云中心中存储的所述全部数据，复制到所述数据库。
194.本发明申请考虑到，对于系统中的全部软件，设立远程调整功能，在本实施例中，由于船舶是运行与大海上的，所以，设计通过卫星通信方式，让船舶与云中心沟通，实施远程调整和远程维护。
195.p7030步骤：调整所述云中心的步骤。
196.所述云中心的调整，通常是本系统的开发商在软件和系统方面的调整，由开发商根据自身的开发和客户的定制化要求进行的。这里强调，开发商根据不同的客户进行的定制化要求，包括在云中心进行各自的调整，也包括对于全部客户进行的统一调整。所述调整包括软件升级、局部工作步骤修改的内容。
197.p7040步骤：包括在指定工作区域建立无线网络覆盖。
198.本发明申请考虑到，为了便于工作，在用户指定的工作区域内，建立包括wifi、蓝牙等无线网络覆盖，以便于无线终端设备的使用。
199.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
200.本发明申请所提出的节能方法，最核心的措施是通过按照货物需要尽可能减少风机的工作来实现的，也就是说，尽可能减小风机的通风量。
201.所述p2000步骤具体包括：
202.p2010步骤：依据位置坐标，关联所述货舱中的货物和一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口，使得所述送风机出风口送入的空气和抽风机进风口抽出的空气对于所述货舱中的货物的所述出风数据或所述温场数据或所述功耗数据或所述气流数据或所述发热数据施加影响的程度。
203.本发明申请所提出的主要原则是使得出风口或者进风口将最靠近的货物的出风、温场、功耗、气流或发热平衡掉，具体包括以下细节：
204.p2020步骤：
205.qb＝qa δotq
ꢀꢀꢀ
(1)
206.式中：qa为排风量；qb为风量；δotq为设定的一个风量差值；
207.vb＝va δotv
ꢀꢀꢀ
(2)
208.式中：va为排风速度；vb为风速；δotv为设定的一个风速差值；
209.依据所述出风数据，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的一个以上所述散热风扇的qa或va，使得一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口的qb或者vb符合式(1)或式(2)，并使得δotq或δotv最小。
210.对于有些基于排风量的设计，出风口或者进风口与有源集装箱的散热风扇之间，
从位置坐标上看，并不一定是对应得非常吻合，可能有所偏差，另外每个出风口或进风口可能会对应几个散热风扇，因此，这一步骤的意图是依照这些对应关系，采用空气动力学方程，把这些排风量作为函数的变量考虑进去，以增加对于空气的调节精度。
211.p2030步骤：
212.ta＝ta0 δott
ꢀꢀꢀ
(3)
213.式中：为ta0货舱内部最低温度；ta为温场处的空气温度；δott为设定的一个温度差值；
214.依据所述温场数据，在所述货舱外部空气温度大于所述货舱ta0的前提下，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的所述温场数据中的ta，通过所述p6000步骤，使得符合式(3)，并使得δott最小。
215.对于有些基于温场的设计，出风口或者进风口与有源集装箱的散热风扇之间，从位置坐标上看，并不一定是对应得非常吻合，可能有所偏差，另外每个出风口或进风口可能会对应几个散热风扇，因此，这一步骤的意图是依照这些对应关系，采用热力学方程，把这些温场数据作为函数的变量考虑进去，以增加对于空气温度的调节精度。
216.p2040步骤：
217.依据所述功耗数据，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的一个以上所述所述有源集装箱的功耗数据，推算一个以上所述有源集装箱的一个以上所述散热风扇的qa或va或温场数据，使得式(1)或式(2)或式(3)成立，并使得δotq最小或δotv最小或δott最小。
218.本发明申请这一条的意图是设计另外一种基于有源集装箱功耗数据的控制方法，如前所述，该方法是针对每个集装箱电源插座上插口的电源功耗数据的采集来作为可在出风口或者进风口风量的依据，以避免针对每个有源集装箱去采集数据。这个方案的特点是免除了集装箱采集的外置通信设备或内置通信电路，这对于老船改造工程，较为适合。
219.p2050步骤：
220.sbd＝bd δbd
ꢀꢀꢀ
(4)
221.式中：bd为呼吸数据；sbd为送风量；δbd为呼吸差值；
222.sigd＝igd δigd
ꢀꢀꢀ
(5)
223.式中：igd为气体成分；sigd为送入气体成分；δigd为气体成分差值；
224.依据所述气流数据，计算一个以上送风机出风口所关联的一个以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的bd、igd，执行所述p6030步骤，使得所述送风机的sbd和sigd符合式(5)和式(6)，并且使得δbd和δigd最小。
225.p2060步骤：
226.scr cr＝δcr
ꢀꢀꢀ
(6)
227.式中：cr为发热量；scr为散热量；δcr为热量差值；
228.依据所述发热数据，计算一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所关联的一个以上所述无源集装箱和所述非集装箱货物的cr，使得一个以上送风机出风口和一个以上抽风机进风口所产生的scr符合式(6)，并且使得δcr最小的步骤。
229.p2050和p2060是本发明申请对于无源集装箱以及非集装箱(例如散装货物)的风机控制的方法。
230.p2070步骤：
231.依据整个所述货舱所存放的全部货物和全部所述送风机出风口和全部所述抽风机进风口，并依据具体所述p2010步骤、p2020步骤、p2030步骤、p2040步骤、p2050步骤、p2060步骤执行，再对计算结果进行整体关联和气动方程优化，成为整仓最小通风需求。
232.p2080步骤：
233.基于设定的人数，在所述δotq、δotv、δott、δbd、δigd、δcr中，加入所述人数的人的呼吸生存所需要的最小通风量。
234.这是本发明申请对于货舱中人员呼吸安全的设计，意图提供设定人数的呼吸要求，使得风机为货舱提供基本的人员呼吸需求。
235.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
236.所述p3000步骤具体包括：
237.p3010步骤：所述控制函数，包括执行对于一个以上所述风机实施包括启动、停止、调速、调节风速、调节风量的控制，还包括对于具有送风机出风口控制闸门、抽风机进风口控制闸门的所述闸门控制，还包括对于整个货舱的全部风机实施控制。
238.如前所述，对于风机的控制包括以下三种具体方法，一是对于定频风机，控制函数是进行启停控制。二是对于变频调速风机，控制函数是进行模拟量变频控制，对于送风机出风口和抽风机进风口都有闸门的，具体对于位置坐标处的出风数据或者温场数据，进行按照闸门控制。
239.p3020步骤：采用实时开环控制法，按照设定的开环时间间隔，执行一次以上所述p1000步骤和一次p2000步骤，计算所述控制函数，所述开环时间间隔大于20分钟。
240.本发明申请这里的实时开环控制法，是指采集和控制之间按照控制理论上的开环控制的方法，也就是说，依据采集的数据，生成控制函数，直接去控制风机或者风机和闸门。但是需要注意的是，这里所谓的开环，也只是针对从采集到控制的过程时间而言，这个时间差比较长，例如大于20分钟。需要注意的是，这里的20分钟只是一个举例，根据不同大小的舱室，这个数字可以更长或者更短。从实际的采集和控制环节的结构而言，在大时间尺度上看，依然是闭环。
241.p3030步骤：采用实时闭环控制法，按照设定的闭环时间间隔，执行一次以上所述p1000步骤，将所述环境数据作为闭环反馈参数，去修改所述δotq或所述δott或所述δigd或所述δcr，再执行所述p2000步骤，计算所述控制函数，所述闭环时间间隔小于20分钟。
242.本发明申请这里的实时闭环控制法，如图4所示。其中如编号4010所示是货舱，货舱中堆放着冷藏集装箱(冷藏箱)，在冷藏集装箱中，制冷机有一个闭环的温度控制系统，例如采用的是pid调节器的控制温度系统。在这个温度控制系统中，或者通过外置通信设备从冷藏集装箱的对外接口获取冷藏集装箱的包括内部设定温度、送风温度、回风温度、外部环境温度等信号，或者通过内置通信电路获取这些信号，这些信号通过如编号4036所示输出，作为负反馈信号如编号4032所示输入到系统的输入，与如编号4031所示的系统给定信号和如编号4033所示的ai给定信号一起，形成完整的如编号4043所示反馈信号，驱动如编号4020所示的风机控制子系统控制风机，最终形成如编号4035所示的控制理论上的闭环控制
的方法。也就是说，依据采集的数据，作为闭环的负反馈数据去生成控制函数，直接去控制风机或者风机和闸门。但是需要注意的是，这里所谓的闭环，是针对从采集到控制的过程时间而言，这个时间差比较短，例如小于20分钟。需要注意的是，这里的20分钟只是一个举例，根据不同大小的舱室，这个数字可以更长或者更短。
243.p3040步骤：采用人工智能控制法，在执行所述p1000步骤时增加采集包括时间数据，成为扩展环境数据，依据人工智能算法，包括基于设定带有所述位置坐标的所述环境数据为图像序列、学习所述扩展环境数据、训练经验参数，计算和优化所述控制函数。
244.这里的人工智能控制法形成的控制变量，就是输出到图4中的如4033所示的控制变量。
245.本发明申请对于人工智能所需要学习的数据，是指包括但不限于通过如下方式的加工所获得的，业内的工程技术人员应该理解到，根据人工智能技术的发展，还可以纳入其它有益的方法，使得本发明申请更加完善。它们是：
246.1、形成历史数据。
247.在环境数据的采集时加入带有采集时的时间参数，而形成历史数据的数据集。
248.2、形成带有地球经纬度和天气的数据。
249.在环境数据的采集时加入船舶实时的经纬度数据和当地的天气参数，纳入数据库。
250.3、数据图像化。
251.在环境数据的采集时加，把同一批采集的数据，按照数据的位置坐标编入一个数据帧，当成图像或视频中的一个帧画面，纳入到数据库。
252.如图5所示，这是本发明申请在所述数据图像化发明的一个例子。
253.编号5010和编号5020分别是船舶上一个货舱中堆放的冷藏集装箱的箱头所在的垂直平面，所述冷藏集装箱的箱头，是指冷藏集装箱在制冷机操作面板所在的一头。在船舶中，集装箱的堆放都有一个三维的坐标编号，即行号bay、列号row、层号tier，简称brt坐标。图5中，如编号5012、5022所示的白色方格是船底压载水舱的位置，如编号5011、5021所示的灰色方格是冷藏集装箱堆放的箱头，其中，箱头处的空气温度随着冷藏集装箱的工作而变化。为了便于描述，本发明专利申请用c1～c9示意该冷藏集装箱所在的位置点brt坐标处的空气温度或者散热风扇的排风量、排风速度等数据，需要注意的是，该数据是连续量，图5中用c1～c9示意该连续量从小到大的不同，但这里并不意味着该连续量只分为c1～c9这9个等级。所述一个帧画面的数据，就是指对于一个货舱内的集装箱做一次采集，按照brt坐标存放到环境数据的数据库。对于其它有源集装箱、无源集装箱或者非集装箱货物，以此类推。
254.采用人工智能算法进行深度学习和标记，采用例如卷积神经网络cnn算法、贝叶斯bayes算法、对抗神经网络gan算法、萤火虫算法、蚁群算法等进行训练。优化的指标包括风机的能耗最小、设备动作最少(例如启停次数最少、启停风机个数最少)、对于内部温场扰动最少、对于出风数据扰动最少等策略，并且把实际的控制室结果按照时间存储到数据库，同时把能够获得的船舶航线数据、天气数据、集装箱的装卸数据以及停靠的码头数据等相关数据，全部输入到数据库。将这些都作为人工智能算法的深度学习的类容和经验内容，以便随着系统的运行，人工智能算法的结果变得越来越“聪明”，同时由于设备动作减少，同时也
延长了设备的使用寿命。
255.p3050步骤：与传统的控制算法相比，计算所节省的电能和油耗并显示。
256.这里设计的意图是在终端界面上显示节能的效果，例如节省电能、油耗的即时的和累计的数字，为用户的管理和决策提供依据，也同时增加用户界面的友好程度。
257.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
258.本发明申请所述p4000步骤的意图是依据p3000步骤计算产生的控制函数，来具体控制风机。
259.所述p4000步骤具体包括：
260.p4010步骤：包括采用手动和自动转换，实施手动自动切换。
261.无论是作为新船设计还是老船改造，基于传统的控制和现代的控制的交接，这里都设计一个手动和自动之间的转换开关，以便于用户有一个适应的过程。在切换到手动控制时，全部控制都按照原先的传统控制方法进行。当然，这一步骤不是本发明申请步骤的必选项，在实际设计中，设计者可以根据用户的意图选择是否采用这一步骤。
262.p4020步骤：包括开关量输出，执行所述控制函数中所包括的对于所述风机进行包括启动、停止控制。
263.本发明申请这一步骤是一个选择项，这是针对那些定频电机的风机来采用的。
264.p4030步骤：包括模拟量输出，执行所述控制函数中所包括的对于所述风机进行包括启动、停止、调速、调节风速、调节风量的控制，完成对于所述风机的控制。
265.本发明申请这一步骤是一个选择项，这是针对那些采用变频控制的风机采用的。
266.p4040步骤：包括输出验证，具体通过对于所述开关量输出步骤和模拟量输出步骤和手动自动转换步骤的有效性检测，以验证输出端的有效性。
267.本发明申请这一步骤是一个选择项，这是为了充分提高系统的可靠性和可观测性选用的，其意图是在系统控制界面上对于控制动作，做直观的屏幕图示。不过选用注意的是，这个图示是对于控制过程的前期图示，例如某一个温场出现高温，此时按照控制函数，必须打开风机，于是在这里就在屏幕上显示风机的启动状态，如果没有显示启动状态，说明执行机构出现故障，可据此提示船员去检修对应的执行器。如果显示启动成功，如果要看到实际风机启动后的效果，还是要等到采集数据出现变化，这才是真正的控制成功。
268.p4050步骤：依据整个货舱的全部风机执行所述p4020步骤和所述p4030步骤和所述p4040步骤。
269.本发明申请这一步骤的意图是当某一个货舱有多个风机时，这多个风机实行统一控制，其控制函数需要建立多元方程组关联计算。方程组的具体设计，发明人认为业内工程师有能力设计，这里不予具体描述。
270.p4060步骤：依据全部货舱，执行所述p4050步骤，并记录结果。
271.本发明申请这一步骤的意图是全船所有货舱的控制，实际上是按照逐个货舱计算机控制的，计算的方程组之间可以不需要相互关联，但是这里发明人设计的一个选择项是，如果要考虑做全船货舱负载均衡的设计，那么，这一步骤就需要纳入全船货舱负载均衡整体考虑。
272.p4070步骤：包括终端设备，通过有线和无线与所述终端设备通信，实现所述终端
设备控制和显示。
273.本发明申请这一步骤的意图是采用pda或者智能手机作为终端设备，采用全船或者局部wifi无线网络覆盖，让船员通过移动监视的方式，随时监视控制系统。
274.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
275.所述p5000步骤具体包括：
276.p5010步骤：所述采用所述区块链加解密的链式记账，具体包括：
277.p5011步骤：在所述环境数据、所述数据库的通信环节，采用所述区块链加解密。
278.p5012步骤：在记录所述环境数据、所述数据库，所述控制函数时采用链式记账。
279.链式记账为区块链技术的基本特征，它对于数据的增、删、查、改等操作，都采用增量式数据库管理，每次的操作都产生一条记录，并且该记录都包含指向性标志指针。在这里，本发明申请无论是对于环境数据的采集，还是控制函数的产生，还是查询，全部纳入链式记账和区块链加解密，以防止篡改和抵赖。所述加解密算法是支持区块链技术的算法，例如des、3des、aes、rc2、rc4、idea、rsa、dsa、ecc、blowfish、kpcs、dm5、sha、ssf33，ssf28，scb2、sm1～sm9在内的加解密算法，也包括其它新发展的加解密算法。
280.p5020步骤：所述采用共识和审计通信和接入，具体包括：
281.p5021步骤：对于包括船舶运营公司、船东公司、集装箱客户、保险公司、技术运维公司、授权客户的采用基于设定的共识机制授权接入、跟踪和增量式记录其全部操作。
282.p5022步骤：对于包括所述船舶运营公司、所述船东公司、所述集装箱客户、所述保险公司、所述技术运维公司、所述授权客户依据基于设定的授权，提供操作权限。
283.p5023步骤：基于服务协议的约定，提供给所述集装箱客户查询和修改其委托运输的集装箱的工作参数、重新设定并记录。
284.依据区块链原则，实际上对于所有允许访问的用户，都建立共识，采用各自独立的密码访问系统。其中，依据货主、船运公司、保险公司等签署的保险合同，如果允许货主远程修改集装箱的运行数据，例如温度设定、气体设定等，均可以进行远程访问和重新设定集装箱，这一点对于改善运输是的服务，很有帮助1，也是本发明申请的一个重要创新点。
285.p5030步骤：所述支持多中心存储数据，具体是：所述多中心包括所述船舶数据中心、所述船舶运营公司指定的数据中心、所述船东公司指定的数据中心、所述集装箱客户指定的数据中心、所述保险公司指定的数据中心、所述技术运维公司指定的数据中心、所述授权客户指定的数据中心，所述支持多中心存储数据，包括往这些数据中心复制涉及到的数据。
286.在实际工作中，访问用户可以把自己的数据中心设置在任意指定的网络存储上，例如设置到专业从事数据存储服务的供应商的服务器上。此外，关于区块链技术的未来新发展，业内中级技术人员应该明白，纳入到本系统的一些功能，均在本发明申请的保护范围之内。
287.二、系统说明
288.冷藏集装箱船货舱风机节能新船设计方案的系统是这样实现的：
289.一种区块链货舱通风节能系统，其特征在于：所述节能系统是建立在由风机和控制箱实现通风的货舱平台上的，所述节能系统包括一个以上数据采集子系统、一个以上风
机控制子系统、数据中心子系统，所述数据中心子系统分别连接一个以上所述数据采集子系统和一个以上所述风机控制子系统和一个以上连接到所述数据采集子系统、一个以上所述风机控制子系统和所述数据中心子系统上的一个以上区块链模块。
290.如图3所示，这是本实施例的系统示意图，其中数据采集子系统是采用编号为3020所示的支持p1030步骤、p1040步骤、p1050步骤的采集与控制模式。图3中如编号3011所示是微基站与传感器之间采用蓝牙bluetoothle通信模式通信，如编号3012所示是风机控制子系统与风机之间采用启停模式的控制。
291.至于数据采集子系统的其它工作模式，业内技术人员完全可以根据编号3010和编号3030直接采用，这里不予复述。
292.如图6所示，这是针对一条具体的，由4个货舱构成的600个纯冷藏集装箱船的具体实施例的结构图。本发明申请包括对于多个货舱的控制，多个货舱可以共用一个数据中心子系统，也可以采用多个数据中心子系统。
293.在图6中，编号6010是数据中心子系统，编号6020是风机控制屏，编号6030是工作站，通过wifi接入到数据中心子系统，编号6040是移动平板电脑pda，也是通过wifi接入到数据中心子系统。图6中还包括货舱1、货舱2、货舱3、货舱4。cs1/1chp、cs2/2chp、cs3/3chp、cs4/4chp分别是货舱1、货舱2、货舱3、货舱4的风机控制柜，msb1ch、msb2ch、msb3ch、msb4ch分别是接入到cs1/1chp、cs2/2chp、cs3/3chp、cs4/4chp控制柜的风机控制子系统。
294.其中，编号6011和6012分别是数据中心子系统的wifi和bluetoothle天线，编号6013是数据中心子系统通往风机控制屏的通信电缆线直接控制风机控制屏，通过风机控制屏所连接的编号为6021、6022、6023、6024接入到cs1/1chp、cs2/2chp、cs3/3chp、cs4/4chp风机控制柜，实现控制。或者由数据中心子系统通过编号为6014、6015、6016、6017接入到msb1ch、msb2ch、msb3ch、msb4ch，控制cs1/1chp、cs2/2chp、cs3/3chp、cs4/4chp风机控制柜，实现控制。
295.在本实施例中，工作站和pda均为通过wifi与数据中心子系统联网，实现对于本系统的操作。
296.本发明申请这里还包括布线子系统和各个子系统的位置布局：首先，作为布线子系统，发明人给出的一个选择项是采用支持ita568标准的六类双绞线布线，同时实施局部做wifi无线通信网络覆盖，以便于移动终端的使用。在位置布局上，数据采集子系统放置在船舶货舱，风机控制子系统放置在货舱风机的控制箱内，数据中心由于体积可以做得很小，可以放置在船舶驾驶室或者与船舶其它信息化设备放在同一个机房。
297.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
298.所述数据采集子系统，包括微基站、外置通信设备或内置通信电路和传感器模块，用于采集所述货舱的环境数据。
299.所述微基站包括第一壳体、第一处理器、第一电源模块、第一温度传感器、第一有线网络连接模块和第一无线网络连接模块和第一电力载波通信模块。所述微基站在所述第一处理器的控制下，对上通过所述第一有线网络连接模块或所述第一无线网络连接模块连接所述数据中心子系统，对下通过所述第一有线网络连接模块或所述第一无线网络连接模块连接一个以上所述外置通信设备，通过所述第一电力载波通信模块连接一个以上所述内
置通信电路。所述第一电源模块包括取自所述货舱交流电电源的供电模块，在所述微基站采用所述第一有线网络连接模块与所述数据中心子系统通信时，所述第一电源模块包括poe/pd网络供电模块，所述第一温度传感器用于采集所述货舱外部的空气温度。
300.本发明申请这里设计微基站的第一无线网络连接模块采用wifi和蓝牙bluetooth le两种通信模块并用，其中wifi用于与移动终端组网，蓝牙bluetooth le用于与外置通信设备组网。需要提示的是，这里的蓝牙bluetooth le与外置通信设备之间通信方式虽然采用一对一、一对多连接模式、广播模式均可以，但是为了通信的增强可靠性，设计采用一对一连接模式或者广播模式最好。基于船舶设备防水的考虑，设计微基站的壳体采用全密封不锈钢壳体，壳体采用接地浮空，与船体的金属件采用金属紧固件连接，其中wifi和蓝牙bluetooth le的外置天线的接地采用浮空处理，不得与壳体相连。微基站与数据中心之间采用六类屏蔽的8芯4对双绞线连接，采用防水接头，微基站电源采用poe/pd电源，自数据中心子系统取电。
301.所述外置通信设备包括第二壳体、第二处理器、第二电源模块、第二通信接口、第二有线网络连接模块和第二无线网络连接模块，放置在所述有源集装箱的外部。所述外置通信设备在所述第二处理器的控制下，对上通过所述第二有线网络连接模块或所述第二无线网络连接模块连接所述微基站，对下通过所述第二通信接口连接所述有源集装箱的通信接口，用于实现与所述有源集装箱内部的控制电路通信，采集所述有源集装箱数据；所述第二电源模块包括独立的交流电供电模块或电池供电模块或自所述有源集装箱的通信接口取电的模块。
302.本发明申请这里指出外置通信设备与微基站之间采用的是一对一连接模式或者广播模式，当采用广播模式的时候，由微基站按照外置通讯设备的id号，进行点名式主动广播，由外置通讯设备通过回复的广播包加载环境数据。基于广播包的长度考虑，这里采用5.0以上的蓝牙ble通信协议。外置通信设备的取电直接采用冷藏集装箱的rs232口取电，也就是说第二电源模块采用rs232宽阔端口取电。在第二处理器中，针对不同的冷藏集装箱品牌型号，设计相应的冷藏集装箱数据自适应解析软件。
303.所述内置通信电路包括第三电路板、第三处理器、第三通信接口、第三电力载波通信模块和第三壳体，放置在所述有源集装箱的内部。所述内置通信电路在所述第三处理器的控制下，对上通过所述第三电力载波通信模块与交流电供电电缆连接，再通过交流电供电电缆与所述微基站中的所述第一电力载波通信模块实现通信，向所述微基站传送所述环境数据、所述内置通信电路在所述第三处理器的控制下，对上通过所述第三电力载波通信模块与交流电供电电缆连接，再通过交流电供电电缆与所述数据中心子系统中所包括的调制解调实现通信，向所述数据中心子系统传送所述环境数据。所述内置通信电路在所述第三处理器的控制下，对下通过所述第三通信接口连接有源集装箱内部的控制电路通信，采集所述有源集装箱数据。所述内置通信电路包括不带壳体的电路板插卡模式或带第三壳体的独立模块模式。
304.本发明申请这里提供的一个选择项是：内置通信电路既可以是按照本发明申请设计，也可以采用其它厂家的已经内置与冷藏集装箱中的现成的产品。只是这种基于电力载波的通信容易受到船舶电器设备的干扰，可作为本发明方案的一种补充使用。
305.所述传感器模块包括连接到所述控制箱中用于采集风机电源数据，布置在所述货
舱内部用于采集温度、风速、风量、湿度的数据；所述传感器模块通过连接所述外置通讯设备与所述微基站连接，直接与所述微基站连接，向所述微基站传送采集数据。
306.这是本发明申请提供的另外一种环境数据采集方案，它是连接与冷藏集装箱电源插座上的修改器模块方案。
307.所述有源集装箱数据包括环境数据，所述第一电力载波通信模块和所述第三电力载波通信模块包括调制解调器。
308.所述数据采集子系统，还包括键盘、鼠标、计算机输入设备和存储货源数据库的存储设备，所述环境数据从键盘、鼠标、计算机输入设备及货源数据库采集。
309.这个步骤是指无需从货舱中的采集设备采集，只需要用户从系统计算机的键盘、鼠标、扫描仪等计算机输入设备上输入，或者从货源数据库中输入的步骤。其特征是省去了从货舱中采集的步骤，也可以省去了这些采集设备，从而降低了系统的复杂度和成本。
310.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
311.所述风机控制子系统包括第四壳体、第四处理器、第四电源模块、第四输出端、第四输入端。
312.所述第四处理器控制所述第四输出端和所述第四输入端完成所述风机控制子系统工作。
313.所述第四输出端包括开关量输出电路和模拟量输出电路和手动自动转换开关，用于控制所述控制箱中的交流接触器或变频控制器，实现对于所述风机的启停控制或调速控制。
314.所述第四输入端包括第四有线网络连接模块和第四无线网络连接模块，用于连接所述数据中心子系统实现通信，接收所述数据中心子系统的控制指令。
315.所述第四输出端还包括输出验证模块，所述输出验证模块通过对于所述开关量输出电路和模拟量输出电路和手动自动转换开关的检测，并将检测结果通过所述第四输入端送到所述数据中心子系统。
316.作为前述的一种补充，这里的风机控制子系统不仅包括本发明设计的电路，还包括采用成品的可编程控制器通过编程完成。
317.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
318.所述数据中心子系统包括网络服务器、工作步骤子系统、存储、网络交换机、poe/pse网络供电模块、无线网络通信模块。
319.所述网络服务器运行所述工作步骤子系统，完成采集所述货舱环境数据，计算控制函数，输出控制指令，通过控制所述风机实现节能。
320.所述网络交换机包括以太网交换机，用于连接包括所述数据采集子系统、所述风机控制子系统和系统的网络应用，连接方式包括光纤、双绞线的有线网络、无线网络。
321.所述无线网络通信模块包括近距离无线网络通信模块、远距离无线网络通信模块和卫星通信模块，对上采用包括所述以太网模块与所述网络交换机连接、所述远距离无线网络通信模块、所述卫星通信模块与公网网络或者卫星网网络连接，对下采用包括所述近距离无线网络通信模块例如wifi、bluetoothle与所述数据采集子系统、风机控制子系统连
接，实现通信。所述远距离无线网络通信模块的选型例如gprs、3g、4g、5g、6g、7g、8g等，所述卫星通信模块的选型例如gps、北斗、伽利略、格洛纳斯的。
322.所述数据中心子系统还包括无线网络覆盖设备，具体包括在无线网络通信模块中，以便于无线终端的移动使用。
323.作为一个选项，卫星通信模块的天线需要按照卫星通信产品的要求，安装到便于与卫星通信的位置，通过电缆与网络计算机相连或者与网络服务器的接口相连。
324.所述poe/pse网络供电模块包括支持poe标准协议的电源供电端的模块，通过所述网络交换机的双绞线电缆，向包括所述微基站的符合poe协议标准的poe/pd端供电。
325.所述存储用于存储数据和软件，包括机械硬盘和固态硬盘。
326.所述数据中心子系统包括集成于一个机箱的一体化结构或多个独立机箱的分体化结构。
327.所述数据中心子系统还包括调制解调器，实现与所述内置通信电路的通信。
328.所述数据中心子系统还包括有线和无线终端设备，实现远程控制和显示。
329.所述系统包括云中心，所述数据中心子系统还包括卫星远程通信，与所述云中心实现远程通信和远程维护。
330.所述无线终端例如pda、手机、笔记本电脑。所述调制解调器例如基于电力载波通信的调制解调器。所述poe标准包括现行的以及未来的poe调整版本，本实施例采用支持ieee802.3bt协议的版本，在100米长度的cat 5e电缆上，支持单端口71～90w负载，这对于绝大多数情况下的数据采集子系统和风机控制子系统的电源消耗，都足够使用了。
331.在前述技术方案的基础上，在本发明的另一些方案中可以采用如下列的一种或者多种局部改进的措施：
332.所述区块链模块连接在所述数据采集子系统和所述数据中心子系统之间，所述数据中心子系统和卫星远程通信之间，具体至少包括加解密子模块、接入共识和审计子模块、链式记账子模块。
333.所述区块链模块的构成包括纯硬件电路、软硬件结合以及由数据采集子系统中的cpu系统和软件步骤设计而成。在本实施例中，数据采集子系统和数据中心子系统、数据中心子系统和通过远程网络无线通信(例如与云中心通信、与船舶运营公司通信、与保险公司通信、与系统服务商通信)均采用区块链模式。尤其对于货主、船运公司和保险公司之间，区块链中的多中心、防抵赖，具有实用价值。
334.具体实施例二：冷藏集装箱船货舱风机节能老船改造方案
335.该实施方式是本发明的老船改造方案，与前述实施方式相比，相同之处不予复述，差异之处在于下列选择的组合或者全部：
336.1、尽可能采用无线网络通信，减少实体线路布线。例如将数据中心子系统和数据采集子系统以及风机控制子系统之间的通信局部或者全部采用无线通信。在这里对于数据采集子系统和风机控制子系统中的微基站的第一电源模块和第四电源模块全部采用取自船舶交流电源。
337.2、将安装在货仓内部的微基站的wifi的天线通过电缆线引出货仓之外安装，以便于微基站跟数据中心子系统通信。
338.3、将数据中心子系统的用于与微基站通信和建立无线网络覆盖的wifi天线，引出
室外，安装到便于通信的位置，例如船舶上层建筑的位置。
339.4、当采用冷藏集装箱内置通信电路模式的时候，电力载波通信的接收除了通过微基站实现之外，还可以通过数据中心子系统实现，此时需要在数据中心子系统上安装用于实现电力载波通信的调制解调器。
340.5、对于环境数据的采集，依据船东或船厂的要求，可以采用的选项如下：
341.5.1、单纯传感器模块采集方式，这些传感器安装在风机控制箱中，采集冷藏集装箱的插座电源数据或者通过采集风机控制箱进线电源数据推算的方式。这种方案成本较低。
342.5.2、数据中心通过电力载波直接采集带有内置通信电路的冷藏集装箱的环境数据方式。这种方案成本最低，但如果有些冷藏集装箱没有安装内置通信电路，则无法采集到这部分冷藏集装箱的环境数据。
343.5.3、位置通信模块采集环境数据的方式，这里需要每个冷藏集装箱都配备外置通信模块，成本较高，但是确保环境数据采集完整。
344.5.4、上述三个方式的组合，这是本发明的完整方案，采集的环境数据最齐全，控制效果最好。
345.具体实施例三：散货船货舱风机节能方案
346.作为本发明申请，作为散货船，与集装箱船的风机节能方案的区别在于环境数据的采集和风机的控制方法。据此，具体方案与上述两个方案相同之处不予复述，主要差异之处在于下列选择的组合或者全部：
347.1、环境数据的采集采用包括p1030、p1040、p1050步骤。
348.2、环境数据的采集模块包括传感器模块。
349.3、风机控制的步骤采用包括p2050、p2060、p2070、p2080的步骤。
350.4、其它依据散货船的具体特点，有业内工程师具体选择。
351.具体实施例四：陆地仓储风机节能方案
352.作为本发明申请，作为陆地仓储，与上述方案的风机节能相比，相同之处不予复述，主要差异之处在于下列选择的组合或者全部：
353.1、由于陆地仓储的建材不会像船舶那样采用全钢材质，因此陆地仓储的内外无线网是可以通信的，而船舶的货舱中是能通信的。
354.2、陆地仓储接入互联网和云中心，不需要像船舶那样采用卫星通信，只需要普通接入即可，例如光纤宽带。
355.3、陆地仓储不需要像船舶那样在扩展环境数据中加入地理坐标信息，所以，相关算法不需要考虑地理坐标的移动。