模拟机柜凝露过程的方法和系统的制作方法

文档序号:10612322
模拟机柜凝露过程的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种模拟机柜凝露过程的方法和系统。模拟机柜凝露过程的方法包括:获取机柜的内外温差设定值,其中,内外温差设定值为对机柜的内外温差预设的目标值,内外温差为机柜内部和外部的空气的温度差值;获取机柜的内部湿度设定值,其中,内部湿度设定值为对机柜的内部湿度预设的目标值,内部湿度为机柜内部的空气的湿度值;根据内外温差设定值调节机柜的内外温差;以及根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度。通过本发明,解决了相关技术中无法控制机柜表面凝露过程的问题。
【专利说明】
模拟机柜凝露过程的方法和系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及控制领域,具体而言,涉及一种模拟机柜凝露过程的方法和系统。【背景技术】
[0002]工作在户外的机柜,例如,电力系统10kV户外环网柜、气象监测站户外机柜等,由于采用封闭式结构设计,并长期工作在户外,凝露现象严重,设备短路烧毁的事故时有发生。为了解决这一问题,需要有针对性的研究防潮防凝露的措施。凝露的产生是不可避免的,而且在空气比较潮湿以及温度变化比较大的地区经常发生。凝露指的是空气中的水汽浓度超过空气的最大包容能力时,水汽过饱和的空气中的水汽会慢慢凝结析出,使水汽过饱和空气恢复到水汽饱和空气,若此时空气温度大于0°C,物体表面温度低于露点温度,则会在物体表面产生凝露。简单地说,凝露是由于高温、高湿度的气体在遇到低温物体时,达到露点温度而在低温物体表面液化为液体的现象。在电力系统中,各种机构箱、配电柜和开关柜等高压电路设备的柜体在内壁表面温度下降到露点温度以下时,柜体内壁表面会发生水珠凝结的现象。因此,凝露的发生取决于环境温度、环境湿度、柜体内壁温度以及露点温度。
[0003]但是,由于户外环境无法控制,不能控制产生凝露现象的时间和时长,给研究防潮防凝露的措施造成不便,因此,需要提出一种可以操控凝露过程的方案以便研究户外设备柜体防凝露的措施。
[0004]针对相关技术中无法控制机柜表面凝露过程的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】

[0005]本发明的主要目的在于提供一种模拟机柜凝露过程的方法和系统,以解决相关技术中无法控制机柜表面凝露过程的问题。
[0006]为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种模拟机柜凝露过程的系统。该系统包括:空气调节机组,设置在机柜外部,用于调节机柜外部的空气的温度;加热器,设置在机柜内部,用于加热机柜内部的空气;加湿器,设置在机柜内部,用于加湿机柜内部的空气;以及中央处理器,与空气调节机组、加热器和加湿器连接,用于向空气调节机组、 加热器和加湿器发送控制指令以控制空气调节机组、加热器和加湿器。
[0007]进一步地,该系统还包括:温度传感器,设置在机柜外部,与中央处理器相连接,用于检测机柜外部的空气的温度;以及温湿度传感器,设置在机柜内部,与中央处理器相连接,用于检测机柜内部的空气的温度和湿度,其中,中央处理器用于根据温度传感器和温湿度传感器检测到的结果向空气调节机组、加热器和加湿器发送控制指令。
[0008]进一步地,加热器包括:温度调节器,与中央处理器通讯,用于接收中央处理器发送的控制指令,并根据控制指令调节加热器,加湿器包括:湿度调节器,与中央处理器通讯, 用于接收中央处理器发送的控制指令,并根据控制指令调节加湿器。
[0009]进一步地,空气调节机组包括:回风口,用于吸气;温度调节装置,与回风口连通, 与中央处理器通讯,用于根据中央处理器发送的控制指令调节回风口吸入的空气的温度; 送风口,与温度调节装置连通,用于排出温度调节装置调节后的空气;以及循环风机,与回风口、送风口和温度调节装置连通,用于驱动回风口吸气,并驱动送风口排气。
[0010]进一步地,温度调节装置包括:表冷器,用于制冷以调节回风口吸入的空气的温度。
[0011]进一步地,该系统还包括人工气候室,机柜、回风口和送风口设置在人工气候室的内部。
[0012]进一步地,该系统还包括:摄像机,设置在机柜内部,用于拍摄机柜内部。
[0013]进一步地,该系统还包括:显示器,设置在机柜外部,与摄像机通讯,用于显示摄像机拍摄到的画面。
[0014]为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种模拟机柜凝露过程的方法。该方法包括:获取机柜的内外温差设定值,其中,内外温差设定值为对机柜的内外温差预设的目标值,内外温差为机柜内部和外部的空气的温度差值;获取机柜的内部湿度设定值,其中,内部湿度设定值为对机柜的内部湿度预设的目标值,内部湿度为机柜内部的空气的湿度值;根据内外温差设定值调节机柜的内外温差;以及根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度。
[0015]进一步地,在根据内外温差设定值调节机柜的内外温差之前,该方法还包括:检测机柜的内外温差,得到内外温差测量值,根据内外温差设定值调节机柜的内外温差包括:根据内外温差设定值和内外温差测量值的差值调节机柜的内外温差,其中,机柜的内外温差等于内外温差设定值是机柜产生凝露的必要条件,在根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度之前,该方法还包括:检测机柜的内部湿度,得到内部湿度测量值,根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度包括:根据内部湿度设定值和内部湿度测量值的差值调节机柜的内部湿度,其中,机柜的内部湿度等于内部湿度设定值是机柜产生凝露的必要条件。
[0016]本发明通过获取机柜的内外温差设定值,其中,内外温差设定值为对机柜的内外温差预设的目标值,内外温差为机柜内部和外部的空气的温度差值;获取机柜的内部湿度设定值,其中,内部湿度设定值为对机柜的内部湿度预设的目标值,内部湿度为机柜内部的空气的湿度值;根据内外温差设定值调节机柜的内外温差;以及根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度,解决了无法控制机柜表面凝露过程的问题,进而达到了控制机柜表面凝露过程的效果。【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0018]图1是根据本发明第一实施例的模拟机柜凝露过程的系统的示意图;
[0019]图2是根据本发明第二实施例的模拟机柜凝露过程的系统的示意图;
[0020]图3是根据本发明实施例的模拟机柜凝露过程的系统的控制过程的流程图;
[0021]图4是根据本发明实施例的模拟机柜凝露过程的系统的人工气候室的结构示意图;以及
[0022]图5是根据本发明实施例的模拟机柜凝露过程的方法的流程图。【具体实施方式】[〇〇23]需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。[〇〇25]需要说明的是,本申请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,以便这里描述的本申请的实施例。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。
[0026]本发明的实施例提供了一种模拟机柜凝露过程的系统。
[0027]图1是根据本发明第一实施例的模拟机柜凝露过程的系统的示意图。如图1所示, 该系统包括空气调节机组10,加热器20,加湿器30和中央处理器40。
[0028]空气调节机组10设置在机柜外部,用于调节机柜外部的空气的温度。
[0029]机柜是用于凝露的实验机柜,可以仅包括机柜柜体,当达到机柜柜体表面产生凝露的条件时,可以在机柜柜体观测到凝露现象。
[0030]优选地,该机柜可以是10KV户外环网柜。
[0031]空气调节机组10可以对机柜外部的空气进行降温,控制机柜内部和外部的空气温度差值达到或超过预设温度差值,其中,如果机柜外部的空气温度低于机柜内部的空气温度预设温度差值是机柜柜体内壁产生凝露的必要条件之一。
[0032]空气调节机组10还可以对机柜外部的空气进行升温,以避免机柜柜体表面的温度过低,其中,如果机柜柜体表面温度过低,可能会导致机柜柜体表面上的凝露结冰。
[0033]具体地,空气调节机组10可以包括回风口、温度调节装置、送风口以及循环风机。
[0034]回风口用于吸气,将机柜外部的空气吸入空气调节机组10内。[〇〇35] 温度调节装置与回风口连通,并与中央处理器40通讯,用于根据中央处理器40发送的控制指令调节回风口吸入的空气的温度。
[0036] 优选地,温度调节装置可以包括表冷器,用于制冷,并与回风口吸入的空气进行能量交换,以调节吸入的空气的温度,对吸入的空气进行降温。[〇〇37] 可选地,温度调节装置还可以包括加热器20,用于对回风口吸入的空气进行加热。
[0038]送风口与温度调节装置连通,用于排出温度调节装置调节后的空气。
[0039]循环风机与回风口、送风口和温度调节装置连通,用于驱动回风口吸气,并驱动送风口排气。
[0040]优选地,该系统还可以包括人工气候室,人工气候室又称可控环境实验室,是一种密闭设备,人工气候室的控制系统可以控制室内的环境条件,例如,空气温度、湿度、气压等。上述的机柜设置在人工气候室的内部。
[0041]人工气候室的控制系统可以包括上述的空气调节机组10。空气调节机组10的回风口和送风口设置在人工气候室的内部。[〇〇42]加热器20设置在机柜内部,用于加热机柜内部的空气。加热器20可以是散热片,散热片可以采用水暖或电供暖,加热器20还可以是电阻丝等。[〇〇43]加热器20可以固定设置在机柜内部的侧壁或底部,与机柜内部的空气进行能量交换,加热机柜内部的空气。加热器20可以使机柜内部的空气升温,控制机柜内部和外部的空气温度差值达到或超过预设温度差值。
[0044]加湿器30设置在机柜内部,用于加湿机柜内部的空气,控制机柜内部的空气湿度超过预设湿度值,以使空气中的水汽过饱和,其中,空气中的水汽过饱和是产生凝露的必要条件之一。[〇〇45]中央处理器40与空气调节机组10、加热器20和加湿器30连接,用于向空气调节机组10、加热器20和加湿器30发送控制指令以控制空气调节机组10、加热器20和加湿器30。中央处理器40可以根据凝露条件确定空气调节机组10、加热器20和加湿器30调节空气的指令,向空气调节机组10、加热器20和加湿器30发送指令以控制机柜的内部和外部的空气达到凝露条件。[〇〇46]中央处理器40可以是由计算机终端等执行,计算机终端可以包括有存储器,用于存储达到凝露条件的空气参数值,例如,机柜的内外温差为20°C,其中,机柜内部的温度高于机柜外部的温度,机柜外部的温度大于〇°C,且机柜内部空气的湿度大于50%。[〇〇47]中央处理器40可以读取存储在存储器中的空气参数值,根据参数值确定空气调节机组10、加热器20和加湿器30调节空气的指令,向空气调节机组10、加热器20和加湿器30发送指令,该指令用于控制空气调节机组10对机柜外部的空气进行降温,控制加热器20对机柜内部的空气进行升温,控制加湿器30对机柜内部的空气进行加湿。
[0048] 优选地,该系统还可以包括温度传感器和温湿度传感器。其中,该实施例的温度传感器是指设置在机柜外部的传感器,用于检测机柜外部空气的温度,温湿度传感器是指设置在机柜内部的传感器,用于检测机柜内部空气的温度和湿度。可选地,也可以在机柜的内部和外部同时设置温湿度传感器。[〇〇49]温度传感器与中央处理器40相连接,将检测到的机柜外部的空气的温度值发送给中央处理器40,温湿度传感器与中央处理器40相连接,将检测到的机柜内部的空气的温度值和湿度值发送给中央处理器40。
[0050]中央处理器40用于根据温度传感器和温湿度传感器检测到的结果向空气调节机组10、加热器20和加湿器30发送控制指令。具体地,中央处理器40可以根据凝露条件的空气参数值与温度传感器和温湿度传感器检测到的结果的差值来控制空气调节机组10、加热器 20和加湿器30。[〇〇511中央处理器40采用的控制方法可以是常用的反馈控制方法,例如,PID控制方法, 将凝露条件的空气参数值与温度传感器和温湿度传感器检测到的结果的差值作为输入值, 确定对空气调节机组10、加热器20和加湿器30控制的控制量,将对空气调节机组10、加热器 20和加湿器30的控制量分别转化为对对空气调节机组10、加热器20和加湿器30的控制指令。其中,中央处理器40采用的控制方法可以是由程序执行,也可以是由集成电路模块来实现。[〇〇52] 优选地,加热器20可以包括温度调节器,温度调节器与中央处理器40通讯,用于接收中央处理器40发送的控制指令,并根据控制指令调节加热器20;加湿器30可以包括湿度调节器,湿度调节器与中央处理器40通讯,用于接收中央处理器40发送的控制指令,并根据控制指令调节加湿器30。[〇〇53]优选地,该系统还可以包括摄像机,将摄像机设置在机柜内部,可以拍摄机柜内部的凝露过程,具体地,该系统还可以包括显示器,设置在机柜外部,与摄像机通讯,用于显示摄像机拍摄到的画面,以供实验人员观测。
[0054]图2是根据本发明第二实施例的模拟机柜凝露过程的系统的示意图。如图2所示, 该系统包括人工气候室200,加热器20,加湿器30,计算机401,摄像机300,温度传感器51,温湿度传感器52。[〇〇55]摄像机300设置在机柜100内部,用于拍摄机柜100内部的情况,计算机401的显示器可以显示摄像机300拍摄的画面以供实验人员观测,计算机401同时具有中央处理器的功能,可以根据温度传感器51和温湿度传感器52采集到的数据进行反馈计算,控制加热器20 和加湿器30。[〇〇56] 温湿度传感器52,加热器20和加湿器30设置在机柜100内部。机柜100和温度传感器51设置在人工气候室200内部。
[0057]图3是根据本发明实施例的模拟机柜凝露过程的系统的控制过程的流程图。本发明实施例提供的模拟机柜凝露过程的系统根据机柜1〇〇内部的温湿度的检测数据的控制过程如图3所不。[〇〇58] 通过机柜100内部设置的温湿度传感器52检测到的数据与机柜100内部的温湿度设定值之间的差值作为控制的输入,通过温湿度调节器402计算并输出温湿度调节数据,温湿度调节器402的功能可以是由计算机401执行,温湿度调节数据用于控制机柜100内部的温湿度。温湿度调节器402将温湿度调节数据输入至执行器23以执行温湿度调节,执行器23 可以是加热器20和加湿器30,通过执行器23调节机柜100内部的温湿度。
[0059]图4是根据本发明实施例的模拟机柜凝露过程的系统的人工气候室的结构示意图。本发明实施例提供的模拟机柜凝露过程的系统中使用的人工气候室可以是常规的人工气候室,人工气候室的结构的一种实施方式如图4所示,喷淋头、喷雾头、回风口、送风口设置在人工气候室的内部。喷淋水箱可以向喷淋头和喷雾头提供水,以调节人工气候室内空气的湿度。空气处理机组可以通过回风口吸气,对人工气候室内的空气进行处理,将处理后的空气通过送风口送出。
[0060]空气处理机组可以包括加湿器、表冷器、风侧电加热。加湿器可以对空气进行加湿处理,表冷器可以对空气进行制冷处理,风侧电加热器可以对空气进行加热处理,其中,表冷器是通过制冷机组进行制冷。空气处理机组还包括循环风机,循环风机用于驱动回风口吸气,驱动送风口送风。[0061 ]本发明的实施例提供了一种模拟机柜凝露过程的方法。
[0062]图5是根据本发明实施例的模拟机柜凝露过程的方法的流程图。如图5所示,该方法包括以下步骤:
[0063]步骤S501,获取机柜的内外温差设定值。
[0064]机柜是用作模拟凝露实验用的机柜,凝露过程在机柜的表面产生。获取机柜内外温差设定值,内外温差设定值是对机柜的内外温差预设的目标值,内外温差是机柜内部和外部的空气的温度差值。[〇〇65]步骤S502,获取机柜的内部湿度设定值。
[0066]机柜的内部湿度设定值是对机柜的内部湿度预设的目标值,内部湿度为机柜内部的空气的湿度值。[〇〇67]步骤S503,根据内外温差设定值调节机柜的内外温差。
[0068]在获取机柜的内外温差设定值之后,可以根据内外温差设定值调节机柜的内外温差。调节机柜的内外温差可以是通过集成的控制系统对机柜的内外温差进行控制,具体地, 可以分别调节机柜内部的温度和外部的温度,以使机柜内外温差达到内外温差设定值。
[0069]优选地,在根据内外温差设定值调节机柜的内外温差之前,可以检测机柜的内外温差,得到内外温差测量值。根据内外温差设定值调节机柜的内外温差可以是根据内外温差设定值和内外温差测量值的差值调节机柜的内外温差,其中,机柜的内外温差等于内外温差设定值是机柜产生凝露的必要条件。
[0070]步骤S504,根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度。[0071 ]在获取机柜的内部湿度设定值之后,可以根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度。
[0072]优选地,在根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度之前,可以检测机柜的内部湿度,得到内部湿度测量值。根据内部湿度设定值调节机柜的内部湿度可以是根据内部湿度设定值和内部湿度测量值的差值调节机柜的内部湿度,其中,机柜的内部湿度等于内部湿度设定值是机柜产生凝露的必要条件。
[0073]该实施例提供的模拟机柜凝露过程的方法,通过调节机柜的内外温差达到凝露条件的预设值,调节机柜的内部湿度达到凝露条件的预设值,解决了无法控制机柜表面凝露过程的问题,进而达到了控制机柜表面凝露过程的效果。
[0074]需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0075]以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种模拟机柜凝露过程的系统,其特征在于,包括:空气调节机组,设置在机柜外部,用于调节所述机柜外部的空气的温度;加热器,设置在所述机柜内部,用于加热所述机柜内部的空气;加湿器,设置在所述机柜内部,用于加湿所述机柜内部的空气;以及 中央处理器,与所述空气调节机组、所述加热器和所述加湿器连接,用于向所述空气调 节机组、所述加热器和所述加湿器发送控制指令以控制所述空气调节机组、所述加热器和 所述加湿器。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:温度传感器,设置在所述机柜外部,与所述中央处理器相连接,用于检测所述机柜外部 的空气的温度;以及温湿度传感器,设置在所述机柜内部,与所述中央处理器相连接,用于检测所述机柜内 部的空气的温度和湿度,其中,所述中央处理器用于根据所述温度传感器和所述温湿度传感器检测到的结果向 所述空气调节机组、所述加热器和所述加湿器发送控制指令。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述加热器包括:温度调节器,与所述中央处理器通讯,用于接收所述中央处理器发送 的控制指令,并根据所述控制指令调节所述加热器,所述加湿器包括:湿度调节器,与所述中央处理器通讯,用于接收所述中央处理器发送 的控制指令,并根据所述控制指令调节所述加湿器。4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述空气调节机组包括:回风口,用于吸气;温度调节装置,与所述回风口连通,与所述中央处理器通讯,用于根据所述中央处理器 发送的控制指令调节所述回风口吸入的空气的温度;送风口,与所述温度调节装置连通,用于排出所述温度调节装置调节后的空气;以及 循环风机,与所述回风口、所述送风口和所述温度调节装置连通,用于驱动所述回风口 吸气,并驱动所述送风口排气。5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述温度调节装置包括:表冷器,用于制冷以调节所述回风口吸入的空气的温度。6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述系统还包括人工气候室,所述机柜、所 述回风口和所述送风口设置在所述人工气候室的内部。7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:摄像机,设置在所述机柜内部,用于拍摄所述机柜内部。8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:显示器,设置在所述机柜外部,与所述摄像机通讯,用于显示所述摄像机拍摄到的画 面。9.一种模拟机柜凝露过程的方法,其特征在于,所述方法包括:获取机柜的内外温差设定值,其中,所述内外温差设定值为对所述机柜的内外温差预 设的目标值,所述内外温差为所述机柜内部和外部的空气的温度差值;获取所述机柜的内部湿度设定值,其中,所述内部湿度设定值为对所述机柜的内部湿度预设的目标值,所述内部湿度为所述机柜内部的空气的湿度值;根据所述内外温差设定值调节所述机柜的内外温差;以及根据所述内部湿度设定值调节所述机柜的内部湿度。10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在根据所述内外温差设定值调节所述机柜的内外温差之前,所述方法还包括:检测所 述机柜的内外温差,得到内外温差测量值,根据所述内外温差设定值调节所述机柜的内外温差包括:根据所述内外温差设定值和 所述内外温差测量值的差值调节所述机柜的内外温差,其中,所述机柜的内外温差等于所 述内外温差设定值是所述机柜产生凝露的必要条件,在根据所述内部湿度设定值调节所述机柜的内部湿度之前,所述方法还包括:检测所 述机柜的内部湿度,得到内部湿度测量值,根据所述内部湿度设定值调节所述机柜的内部湿度包括:根据所述内部湿度设定值和 所述内部湿度测量值的差值调节所述机柜的内部湿度,其中,所述机柜的内部湿度等于所 述内部湿度设定值是所述机柜产生凝露的必要条件。
【文档编号】G01N25/68GK105974973SQ201610311968
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】刘若溪, 段大鹏, 程序, 任志刚, 齐伟强, 任健聪, 桂媛, 郭卫, 徐兴全, 李邦彦
【申请人】国网北京市电力公司, 国家电网公司
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