一种高低温试验箱的节能控制系统的制作方法

本发明属于试验检测设备控制领域，涉及高低温试验箱的节能控制技术，具体是一种高低温试验箱的节能控制系统。

背景技术：

1、高低温试验箱适用于工业产品高温、低温的可靠性试验，主要对工业产品的零部件以及材料在高温、低温(交变)循环变化的情况下，检测其各项性能指标。因为高低温试验箱需要持续不间断工作，而且在工作过程中会不断调节温度或湿度，所以高低温试验箱的能耗控制非常重要。

2、高低温试验箱的控制过程中，由于参数控制温区较大且追求参数控制效率，一般控制压缩机、电阻丝加热装置等按照较大功率持续工作，这样虽然能够保证高低温试验箱中的环境快速变化，但是其消耗的能源明显较大，无法对效率和能耗进行平衡。因此，亟须一种高低温试验箱的节能控制系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种高低温试验箱的节能控制系统，用于解决现有技术在高低温试验箱的控制过程中，难以实现效率和能耗平衡，导致高低温试验箱能耗大的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种高低温试验箱的节能控制系统，应用于高低温试验箱，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据采集模块和参数控制模块；中枢控制模块获取高低温试验箱的工作模拟数据，根据工作模拟数据中若干功率参数对应的环境段和能耗数据计算获取平衡系数，并与环境段进行匹配，获取环境段对应的若干平衡关联组；以及比对若干平衡关联组中的平衡系数，确定功率参数并生成曲线基础数据；以环境段为自变量，以功率参数为因变量拟合建立功率控制线；中枢控制模块通过与数据采集模块相连接的数据传感器获取实时环境参数，基于实时环境参数从功率控制线中匹配获取目标功率；并通过参数控制模块根据目标功率控制高低温试验箱中的功能模块来调节环境。

3、现有高低温试验箱在工作过程中，一般是以内部环境的调节为主，这就导致了其工作过程中能够很快地达到各种环境条件，但是会造成能源的过度浪费。本发明先模拟高低温试验箱的工作过程，获取工作模拟数据；接着根据工作模拟数据分析在各种环境段中功能模块以何种功率输出能够到达能耗最低，这样可以建立功率控制线；最后根据高低温试验箱中实时环境参数来确定所属的环境段，进而结合功率控制线控制对应的功能模块工作输出合适的功率。

4、本发明中的环境段是根据环境参数确定的。环境参数包括温度、湿度等，如高低温试验箱的工作温度范围为-20℃至100℃，则每5℃划分生成一个温度段，这里获取的温度段。本发明中的环境段包括温度段或者湿度段，而且在模拟的过程中针对温度需要模拟的是升温、降温以及保温，针对湿度需要模拟的是加湿、除湿和保湿，且环境段的划分间隔根据经验来确定。

5、本发明中的功率参数实际是功能模块的输出功率，如压缩机需要以某输出功率工作而达到制冷的效果；功能模块中的制冷单元、升温单元等均可调节功率输出来及时控制环境，即制冷单元、升温单元等均可以不同的输出功率工作。

6、优选的，所述中枢控制模块分别与数据采集模块和参数控制模块通信和/或电气连接；所述数据采集模块与高低温试验箱中的数据传感器通信和/或电气连接；其中，数据传感器包括温度传感器或者湿度传感器；所述参数控制模块用于控制高低温试验箱中的功能模块调节高低温试验箱中的环境；其中，功能模块包括制冷单元、升温单元、加湿单元或者除湿单元。

7、本发明中的数据采集模块主要与高低温试验箱中的各种数据传感器相连接，如采集试验环境温度的温度传感器，采集试验环境湿度的湿度传感器，数据采集模块实时采集相关数据并发送至中枢控制模块，必要时候会进行数据预处理。

8、本发明中的参数控制模块则根据匹配的目标功率来控制功能模块，参数控制模块根据分析结果生成控制指令，并发送至功能模块中的各单元。功能模块中的制冷单元负责对高低温试验箱内部进行降温，升温单元负责对高低温试验箱内部进行升温，加湿单元和除湿单元分别对高低温试验箱内部进行加湿和除湿；功能模块的具体组成可参考现有的高低温试验箱。

9、优选的，所述中枢控制模块获取高低温试验箱的工作模拟数据，包括：确定环境参数，并根据模拟条件将环境参数划分为若干环境段；其中，环境参数包括温度或者湿度；获取环境参数对应功能模块的若干功率参数；模拟高低温试验箱在若干环境段中各功率参数对应的能耗数据，整合成工作模拟数据。

10、本发明的节能控制的基础之一是获取高低温试验箱的工作模拟数据。高低温试验箱的模拟可以是定量模拟，即只针对其中一个环境参数进行模拟，如先保持湿度不变，模拟不同温度段中若干功率参数对应的能耗数据。当然，还可以将环境参数中的各因素同时考虑进行模拟，得到温度段和湿度段，对温度段和湿度段进行自由组合得到环境段，对同时模拟两个功能单元的工作，在后续进行实际调节时，所考虑的实际环境参数同时包含温度和湿度。而本发明中的功率参数是功能模块在工作是的输出功率，每个功能模块均具备多个输出功率，工作模拟数据就是在某一环境段各输出功率对应的能耗数据。

11、优选的，所述根据工作模拟数据中若干功率参数对应的环境段和能耗数据计算获取平衡系数，包括：将环境段标记为i，功率参数标记为j，功率参数j在环境段i的能耗数据标记为nsij；其中，i=1，2，…，n，j=1，2，…，m，且m，n均为正整数；通过公式pxij=α×exp(nsij)计算平衡系数pxij；其中，α为大于0的比例系数，nsij大于0。

12、本发明中工作模拟数据中的能耗数据至少对应一个环境段和一个功率参数，为了后续的数据识别，将环境段、功率参数以及能耗数据均进行标记，通过平衡系数的计算公式得到平衡系数。平衡系数能够表达在某环境段中各功率参数工作时对应的能耗大小。在平衡系数的计算公式中通过比例系数进行了优化，总体上能耗数据越大，对应的平衡系数越大。

13、优选的，所述与环境段进行匹配，获取环境段对应的若干平衡关联组，包括：识别平衡系数对应的环境段和功率参数，建立三者之间的关联关系；以环境段为基准，基于关联关系提取相互关联的功率参数与平衡系数作为一个平衡关联组，获取环境段对应的若干平衡关联组。

14、本发明中平衡关联组中具体包括功率参数和平衡系数，在环境段和功率参数确定的情况下，功率参数唯一。模拟过程中每个环境段对对应多个功率参数和多个平衡系数，也就是说每个环境段对应多个平衡关联组。

15、优选的，所述比对若干平衡关联组中的平衡系数，确定功率参数并生成曲线基础数据，包括：提取环境段对应的若干平衡关联组；比较若干平衡关联组中的平衡系数，选择最大平衡系数对应的功率参数作为第一功率；以及选择平衡系数次于最大平衡系数的功率参数作为第二功率；将环境段与第一功率和第二功率整合，生成曲线基础数据。

16、本发明中每个环境段对应若干平衡关联组，每个平衡关联组中均包含一个功率参数；在环境段确定的情况下，选择平衡系数最大的平衡关联组中的功率参数作为第一功率，该第一功率是构建功率控制线的首选。但是为了避免功率控制线中相邻环境段的功率参数出现不合理的突变，可以依平衡系数大小选择对应平衡关联组中的功率参数作为第二功率，在出现不合理突变时利用第二功率尝试拟合。当然，必要时候还可以获取第三功率。

17、优选的，所述以环境段为自变量，以功率参数为因变量拟合建立功率控制线，包括：将曲线基础数据按照环境段进行排序，之后提取各曲线基础数据中的第一功率；以环境段为自变量，以第一功率为因变量拟合获取功率控制线；检查功率控制线中相邻环境段的第一功率突变是否合理；是，则优化功率控制线；否，则根据该环境段或者相邻环境段对应的第二功率对功率控制线进行调整。

18、本发明在获取曲线基础数据之后，以其中的环境段为自变量，以环境段对应的功率参数为因变量，拟合获取功率控制线。可以理解的是，在拟合过程中，为了保证功率控制线的流畅性，可以用环境段中点的环境数值来作为自变量，这样能够提高拟合的流畅性，减少环境段相邻处的功率突变；当然，也可以在环境段中选择几个环境数值来作为自变量。

19、本发明在拟合获取功率控制线时，优先选择各环境段的第一功率，当功率控制线中某环境段与相邻环境段之间的功率发生不合理突变时，则利用该环境段的第二功率重新拟合。不合理突变如：环境段b左侧是环境段a，右侧是环境段c，在功率控制线中环境段a-环境段b-环境段c的功率参数变化为突变升高、突变下降，且升高和下降的幅度差别较小，这个时候则利用环境段b的第二功率重新拟合。

20、优选的，所述基于实时环境参数从功率控制线中匹配获取目标功率，包括：通过数据传感器采集高低温试验箱中的实时环境参数；结合测试流程信息将实时环境参数带入到对应的功率控制线中，获取目标功率；其中，测试流程信息包括高低温试验箱中环境参数的控制目标。

21、本发明在获取到功率控制线之后，可以获取高低温试验箱中的实时环境参数，根据实时环境参数确定环境段，根据确定的环境段从功率控制线中计算出对应的功率参数，功能模块根据功率参数来控制对应的单元，实现高低温试验箱内部环境的调节。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、1.本发明获取高低温试验箱的工作模拟数据，根据工作模拟数据中若干功率参数对应的环境段和能耗数据计算获取平衡系数，在平衡系数和环境段的数据基础上建立功率控制线；本发明通过模拟获取各环境段的最优功率输出，通过功率控制线能够保证高低温试验箱能够做到效率和能耗的平衡。

24、2.本发明比较若干平衡关联组中的平衡系数，选择最大平衡系数对应的功率参数作为第一功率；以及选择平衡系数次于最大平衡系数的功率参数作为第二功率；本发明在比较各环境段的平衡系数之后，选取备用功率参数，以此调整之后的功率控制线能够降低设备负荷，降低能耗。