本发明涉及环境检测技术，尤其涉及一种箱内环境的控制方法及系统。
背景技术：
六氟化硫(sf6)作为一种非可燃气体，其化学性质稳定，常被用于电气设备中以供绝缘或灭弧使用。然而，由于该气体同时具备化学毒性，因此，应用其的箱体需要实时进行渗漏检测，控制箱内温度、湿度，并在发现气体泄露时及时通风排气。
此外，现有的箱体，一般都需要维持微正压状态。如遇sf6报警泄露进行排风操作，现有箱体往往会因排风而难以满足正压需求，甚至出现负压。负压状态下，进入箱体的气体没有经过过滤，由此会产生隐患。如何在六氟化硫检测异常的情况下来维持箱体内部环境相对恒定，尤其，保持微正压的状态，已成为目前亟待解决的问题。
然而，目前，微正压的控制基本都是使用压差开关来实现。压差开关检测精度低，只能按照固定压差实现控制。其判断状态只有“满足压差”和“不满足压差”两个状态，无法根据现场实际需求达到精准控制。
且，目前的微正压控制仅仅用于在空间内外部进换风过程中保持压力，没有将微正压控制与温湿度控制结合起来，也没有考虑引入新风情况下外部环境温湿度对箱内环境的影响。在实际的箱内环境控制中，如何有效应对复杂的内外部环境，维持箱内环境恒定，就成为了需要解决的问题。本发明中的控制器就是为了解决这些需求而产生的。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结合微正压和sf6检测的箱内环境控制方法及系统。
首先，为实现上述目的，提出一种结合微正压和sf6检测的箱内环境控制方法，包括以下步骤：
第一步，检测箱内sf6气体浓度，当所述箱内sf6气体浓度超出sf6浓度预设值时开启排风装置；当所述箱内sf6气体浓度未超出sf6浓度预设值时关闭排风装置；
第二步，检测箱内、外气压，当所述箱内气压正压相比箱外气压未达到微正压预设范围时，开启新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压超过微正压预设范围时，关闭新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压处于微正压预设范围内时，进一步判断箱内气压变化量：当箱内气压减小时，增加新风装置开启量；当箱内气压增大时，减少新风装置开启量；当箱内气压不变时，维持新风装置开启量；
第三步，检测箱内、外温度，检测箱内、外湿度，若箱外温度或湿度更接近于温度预设值或湿度预设值，则开启排风装置以及所述新风装置；若箱内温度或湿度更接近于温度预设值或湿度预设值，则关闭排风装置；并，根据所述温度预设值或湿度预设值相应控制温度调节装置或湿度调节装置，调节箱内温度或湿度至所述温度预设值或湿度预设值。
进一步，上述方法中，所述箱内、外气压分别由气压传感器检测，检测步骤包括：
步骤s1，将所述气压传感器的气压接口分别通过塑料连接至箱内气压稳定的位置和箱外气压稳定的位置，分别获取所述气压传感器检测的箱内气压信号和箱外气压信号；
步骤s2，分别通过两路rc电路对所述气压传感器检测的箱内气压信号和箱外气压信号进行滤波；
步骤s3，将滤波后的信号转换为箱内气压数据和箱外气压数据，分别检测出所述箱内气压数据和箱外气压数据。
其次，为实现上述目的，还提出一种结合微正压和sf6检测的箱内环境控制系统，包括气体浓度传感器、气压传感器、排风装置、新风装置和控制单元，所述控制单元连接所述气体浓度传感器、气压传感器、排风装置和新风装置，其中，所述气体浓度传感器用于检测箱内气体浓度；所述气压传感器用于检测箱内、外气压；所述控制单元用于：读取所述气体浓度传感器检测的箱内气体浓度，当所述箱内气体浓度超出或低于气体浓度预设值时开启排风装置；并，读取所述气压传感器检测的箱内、外气压，当所述箱内气压正压相比箱外气压未达到微正压预设范围时，开启新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压超过微正压预设范围时，关闭新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压处于微正压预设范围内时，进一步判断箱内气压变化量：当箱内气压减小时，增加新风装置开启量；当箱内气压增大时，减少新风装置开启量；当箱内气压不变时，维持新风装置开启量。
进一步，上述系统中，所述气体浓度传感器包括sf6气体浓度传感器或氧气气体浓度传感器。
具体，上述系统中，所述新风装置数量为至少3个，和/或，所述新风装置挡位为至少3挡；所述新风装置开启量包括所述新风装置开启的数量和/或挡位。
具体，上述系统中，所述气压传感器包括至少两个气压接口，和至少3个信号输出端；所述两个气压接口分别通过塑料连接至箱内气压稳定的位置和箱外气压稳定的位置，分别获取所述气压传感器检测的箱内气压信号和箱外气压信号；所述气压传感器的一个信号输出端连接公共电平，所述气压传感器的另两个信号输出端分别连接两个rc滤波电路，所述两个rc滤波电路参数相同，所述两个rc滤波电路的输出端分别连接所述控制单元，通过所述控制单元将rc滤波电路滤波后的电信号转换为箱内气压数据和箱外气压数据，分别获得所述箱内气压数据和箱外气压数据。
进一步，上述系统中，还包括温度传感器、空调或电热装置，所述温度传感器、空调或电热装置分别连接所述控制单元；其中，所述温度传感器用于检测箱内、外温度；所述控制单元还用于：读取所述温度传感器检测的箱内、外温度，若箱外温度更接近于温度预设值，则开启排风装置以及所述新风装置；若箱内温度更接近于温度预设值，则关闭排风装置，并，根据所述温度预设值控制所述空调或电热装置，调节箱内温度至所述温度预设值。
更进一步，上述系统中，还包括湿度传感器和除湿装置，所述湿度传感器和除湿装置分别连接所述控制单元；其中，所述湿度传感器用于检测箱内、外湿度；所述控制单元还用于：利用所述湿度传感器检测箱内、外湿度，若箱外湿度更接近于湿度预设值，则开启排风装置以及所述新风装置；若箱内湿度更接近于湿度预设值，则关闭排风装置，并，根据所述湿度预设值控制所述除湿装置，调节箱内湿度至所述湿度预设值。
具体的，上述系统中，所述气压传感器为model26px509；所述气体浓度传感器sf6-1500；所述温度传感器htg3535；所述湿度传感器htg3535；所述控制单元选用单片机系统。
有益效果
本发明，利用控制单元通过气压传感器和气体浓度传感器的数据，对检测到的内外气压、sf6气体含量进行综合处理，控制相关装置调节箱内环境。本发明在调节过程中充分利用箱外环境，以安全为目标，在实现箱内微正压的同时保证箱内六氟化硫气体含量低于安全值。本发明在维持箱内微正压时，还进一步判别内外环境压差趋势，对箱内气压的调节更为精准，能够满足电力行业设备对检测环境的需求。
进一步，本发明使用的气压传感器，可以精细检测压力数据，其控制精度远高于传统压差开关的固定压差。由此，本发明可以将微正压状态从满足、不满足的两个状态进一步细划为多个状态，实现对箱内微正压的趋势的智能判断控制，将新风入口进行分级控制(根据需求调整新风装置开启量，包括所述新风装置开启的数量和/或挡位)。尤其，本发明还增加有温度传感器和湿度传感器，将其检测的箱内外温湿度的数据与上述的内外气压、sf6气体含量一并进行综合处理。由此，本发明可在sf6传感检测安全的情况下，为进一步保持环境温湿度稳定，主动进行排风换风，引入箱外温湿度，减少环境调节所需能源消耗。该调节方式明显优于普通正压系统：能够在单纯保持正压的基础上，将微正压与环境温湿度控制结合，通过内外温差、湿度差计算目标能源消耗，根据内外环境的选择性的进行正压气体引入。既满足了环境温湿度的控制需求，也节省了能源。
尤其，本发明将微正压控制和sf6气体检测相结合，区别于传统单纯排出有毒气体的方式，本发明在排出有毒气体时，同时进行微正压控制，可有效避免有毒气体反灌，降低sf6气体浓度效果更佳。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有环境控制系统的控制过程示意图；
图2为根据本发明的箱内环境控制过程示意图；
图3为根据本发明的箱内环境控制系统框图；
图4为根据本发明的箱内环境控制系统中微正压控制方面的流程图；
图5为根据本发明的箱内环境控制系统中气体浓度控制方面的流程图；
图6为根据本发明的箱内环境控制系统在强制排风、箱内要求制冷除湿需求下的控制示意图；
图7为根据本发明的箱内环境控制系统中气压传感器的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为现有环境控制系统的控制过程示意图。通过图中不同模式下的运行方式可知，现有的控制方式在控制箱内环境时并未考虑到箱外环境的影响，同时，也缺少对箱内环境状况变化的实时监控，各控制状态之间的无法实现动态跳转。微正压、气体浓度、温度、湿度的控制相对独立：排风装置的运行仅依赖单一维度的气体浓度的判断，新风装置的运行仅依赖单一维度的微正压状态的判断，空调装置的运行仅依赖单一维度的箱内温度的判断，除湿装置的运行仅依赖单一维度的箱内湿度的判断。一旦得到各维度的控制状态，在系统重新检测箱内环境状态进而更新控制状态的整个周期内，将保持以当前控制状态运行。以箱体只进行温湿度控制为例，现有控制方式是分别判断箱内环境温度与目标环境温度，判断箱内环境湿度与目标环境湿度，然后对运行部件(空调或除湿机)进行控制。由于各控制状态之间的跳转均需要经过完整的对箱内环境温度与目标环境温度、对箱内环境湿度与目标环境湿度的对比过程，因此，其状态跳转往往存在滞后。且，该方式无法利用外部环境对内部环境进行调节，能源利用效率较低，对箱内环境变化的响应周期长，调节精度不足。
基于上述技术所存在的问题，本发明提出图2所示的结合微正压和sf6检测的箱内环境控制方法。应用该方法的系统可对应参见图3。
具体，参见图2所示，本发明提供的结合微正压和sf6检测的箱内环境控制方法，包括以下可并列执行的步骤：
第一步，检测箱内sf6气体浓度，当所述箱内sf6气体浓度超出sf6浓度预设值时开启排风装置；当所述箱内sf6气体浓度未超出sf6浓度预设值时关闭排风装置；
第二步，检测箱内、外气压，当所述箱内气压正压相比箱外气压未达到微正压预设范围时，开启新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压超过微正压预设范围时，关闭新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压处于微正压预设范围内时，进一步判断箱内气压变化量：当箱内气压减小时，增加新风装置开启量；当箱内气压增大时，减少新风装置开启量；当箱内气压不变时，维持新风装置开启量；其中，所述微正压预设范围可设置为以目前气压为中心，正负10帕的范围；
第三步，检测箱内、外温度，检测箱内、外湿度，若箱外温度或湿度更接近于温度预设值或湿度预设值，则开启排风装置以及所述新风装置；若箱内温度或湿度更接近于温度预设值或湿度预设值，则关闭排风装置；并，根据所述温度预设值或湿度预设值相应控制温度调节装置或湿度调节装置，调节箱内温度或湿度至所述温度预设值或湿度预设值。
上述方法需依赖于图3所示系统实现。该系统包括：气体浓度传感器、气压传感器、排风装置、新风装置和控制单元，所述控制单元连接所述气体浓度传感器、气压传感器、排风装置和新风装置，其中，所述气体浓度传感器包括箱内和箱外的至少2个(即图3中标记c2、c1)，用于检测箱内气体浓度；所述气压传感器包括箱内和箱外的至少2个气压接口(即图3中标记p2、p1)，用于检测箱内、外气压；所述控制单元用于：读取所述气体浓度传感器检测的箱内气体浓度，当所述箱内气体浓度超出或低于气体浓度预设值时开启排风装置；并，读取所述气压传感器检测的箱内、外气压，当所述箱内气压正压相比箱外气压未达到微正压预设范围时，开启新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压超过微正压预设范围时，关闭新风装置；当所述箱内气压正压相比箱外气压处于微正压预设范围内时，进一步判断箱内气压变化量：当箱内气压减小时，增加新风装置开启量；当箱内气压增大时，减少新风装置开启量；当箱内气压不变时，维持新风装置开启量。
系统中，所述箱内、外气压分别由气压传感器的p1、p2气压接口实现检测，气压传感器的检测可通过如下步骤实现：
步骤s1，将所述气压传感器的气压接口分别通过塑料连接至箱内气压稳定的位置和箱外气压稳定的位置，分别获取所述气压传感器检测的箱内气压信号和箱外气压信号；
步骤s2，步骤s2，分别通过两路rc电路对所述气压传感器检测的箱内气压信号和箱外气压信号进行滤波；
步骤s3，将滤波后的信号转换为箱内气压数据和箱外气压数据，分别检测出所述箱内气压数据和箱外气压数据。
上述步骤通过图7所示电路实现：气压传感器x509包括至少两个气压接口，和至少3个信号输出端，其中：所述两个气压接口分别通过塑料连接至箱内气压稳定的位置和箱外气压稳定的位置，分别获取所述气压传感器检测的箱内气压信号和箱外气压信号；所述气压传感器的一个信号输出端连接公共电平(本实施例中具体通过2口连接公共地)，所述气压传感器的另两个信号输出端(对应1口和3口)分别连接两个rc滤波电路。rc滤波电路包括一阻值为1k的电阻以及一电容。电阻的一端连接信号输出端，电阻的另一端通过电容接地，电阻与电容的公共端作为所述rc滤波电路的输出端连接控制单元。所述两个rc滤波电路参数相同，所述两个rc滤波电路的输出端分别连接所述控制单元，通过所述控制单元将rc滤波电路滤波后的电信号转换为箱内气压数据和箱外气压数据，分别获得所述箱内气压数据和箱外气压数据。
上述系统中，所述气体浓度传感器具体可包括sf6气体浓度传感器或氧气气体浓度传感器。
为实现多级控制，上述系统中，所述新风装置数量为至少3个，和/或，所述新风装置挡位为至少3挡；所述新风装置开启量包括所述新风装置开启的数量和/或挡位。
相对独立的，为实现对箱内温度的控制，上述系统中，还可包括温度传感器、空调或电热装置，所述温度传感器、空调或电热装置分别连接所述控制单元；其中，所述温度传感器用于检测箱内、外温度；所述控制单元还用于：读取所述温度传感器检测的箱内、外温度，若箱外温度更接近于温度预设值，则开启排风装置以及所述新风装置；若箱内温度更接近于温度预设值，则关闭排风装置，并，根据所述温度预设值控制所述空调或电热装置，调节箱内温度至所述温度预设值。
与之类似，为实现对箱内湿度的控制，上述系统中，还可包括湿度传感器和除湿装置，所述湿度传感器和除湿装置分别连接所述控制单元；其中，所述湿度传感器用于检测箱内、外湿度；所述控制单元还用于：利用所述湿度传感器检测箱内、外湿度，若箱外湿度更接近于湿度预设值，则开启排风装置以及所述新风装置；若箱内湿度更接近于湿度预设值，则关闭排风装置，并，根据所述湿度预设值控制所述除湿装置，调节箱内湿度至所述湿度预设值。
具体的，上述系统中，所述气压传感器为model26px509；所述气体浓度传感器sf6-1500；所述温度传感器htg3535；所述湿度传感器htg3535；所述控制单元选用单片机系统。
由此，本发明所述的系统在单纯执行微正压控制时，可参考图4所示的流程图。区别于目前对于箱内气压的控制中，采用压差开关控制的方式。本发明因引入气压传感器，从而解决了压差开关状态只有满足压差和不满足压差两个，没有办法实际了解当前箱内外气压的具体状态和相关数据的变化趋势的问题。尤其，通过气压传感器，通过气压传感器检测到的数据，本发明在满足微正压预设范围的中间状态(即维持微正压的状态)进入模糊新风模式，进一步计算压差变化趋势，根据该趋势确定当前针对微正压的控制策略。由于本发明通过对当前微正压设定和实际微正压数据的比较，增设了模糊新风模式。在模糊新风模式下，在进行新风引入与否的判断中，通过对微正压气压数据的分析，了解箱内外压差变化趋势，确定当前模糊新风模式下的新风引入口的控制策略，由此，本发明可分级控制新风机数量或挡位，达到对微正压的精准控制，并且避免新风装置全部运行而造成的资源浪费。
具体，上述控制中，微正压预设范围是指箱内比箱外压力高多少偏差值，如箱内要求比箱外压力高100pa，则当箱内比箱外压力低于100pa-偏差值时，需要引入新风，以保证箱内比箱外的压力高，当箱内比箱外压力高于100pa+偏差值时，则不需要引入新风，关闭新风机。新风机处引入的新风是通过过滤干燥除尘等处理过的空气，与普通外界接口进入的新风对比，不会导致箱内空气浑浊、湿度增加等问题。
在此基础上，增加对气体浓度的控制。本发明所示系统内的控制流程可具体参见图5所示。区别于现有控制方式中对气体浓度的控制仅存在强制排风和停止排风运行两种状态，本发明中在sf6气体浓度未超出预设值时可进一步与其他环境控制，例如微正压控制相结合。尤其，在图5所示的组合的控制过程中，排风运行还可综合内外环境因素，由其他多种控制目的触发。例如，为了满足箱内温湿度控制的目的，通过快速排风促进气体交换，引入外部更为适宜的温湿度状态，减少空调或除湿的负载，进而满足节能降耗的目的。即，在现有的控制中增加了被动运行的控制模式。以箱内温度高于箱外温度为例，被动排风模式，通过引入新风方式来降低温度比采用压缩机降低温度，从而节约能源。此时并非是因为内部气体有毒的原因，而是为了温湿度控制的目的，此时称为被动排风模式。
对于现有的系统，其通常通过检测温湿度数据进行空调运行控制，而对于本发明，排风过程会释放箱内温湿度，然后通过引新风方式引入箱外空气的方式实现温湿度的控制。这是因为引入外部新风，会对箱内温湿度的控制造成影响，使箱内温度更趋近于箱外温度。本发明合理利用这一特性，可减少空调装置的开启时长，从而节约能源。
具体，以箱内环境控制系统需实现强制排风、制冷除湿为例。本发明所述的各控制状态之间的动态跳转情况可参见图6。首先由系统中的气压传感器、气体浓度传感器、温湿度传感器进行箱内外数据监测，根据箱内环境需求，对检测到的内外环境的空气压力差、六氟化硫气体、氧气含量、箱内外温湿度的数据，通过组合控制逻辑算法，进行压差趋势判别，以安全为目标，在实现箱内环境微正压、保证箱内六氟化硫气体含量低于安全值的基础上，通过恒温恒湿控制输出控制信号，以通信连接的方式或者直接点连接的方式控制空调、除湿机、加热器、排风机、进风机等，来实现对箱内安全环境的控制和调节，以达到箱内温湿度恒定的需求：
t1：首先需要确定的是排风运行情况，当sf6数据监测超标时，必须强制输出控制排风运行，以保证箱内有毒物体含量的下降，此时必须强制开启排风机。而当数据监测符合标准时，则可以根据后续逻辑来确定关闭排风机或者可以打开排风机，以进入停止排风模式或被动排风模式。
t2：确定微正压控制模式，根据内外气压计算实际微正压数据及其变化趋势，判断新风运行的模式，至于是否需要开启新风机，以及具体开启或关闭新风机的数量，则需要等待最后温湿度控制模式的确定。
t3：明确箱内温湿度控制模式，根据前述的温湿度控制模式，确定温湿度控制模式后，并不按照普通温湿度控制模式直接驱动与温湿度相关的部件运行，而是进入下一步。
t4：根据检测到的箱外温湿度数据，通过将其和箱内的温湿度数据比较来确定是否采用引入新风的方式引入箱外的温湿度，从而实现对箱内温湿度的控制。由此减少相应的空调或制热装置的运行时间，因此，本发明所提供的调控技术更加节能。
t5：综合上述，确定当前的控制状态，驱动对应部件运行。
由此，当需要强制排风，且箱内有制冷除湿需求时，首先判断新风模式，以模糊新风模式为例。在此模式下，进一步根据检测到的箱外温湿度情况判定：当箱外温度低于箱内温度且箱外湿度低于箱内湿度情况下，且此时根据微正压传感器检测，判断内外压差趋势是减小的情况。由此，判定通过开启新风机运行来降低箱内温度和湿度，而不需要开启空调制冷运行和除湿机除湿运行。由于新风机带来的外部环境温湿度可自动调节箱内温湿度至接近设定值的状态，系统可减少空调设备或除湿机的运行，由此减少能源消耗，而同时又能够满足箱内环境控制的需求。在新风机运行导致箱内外微正压压差逐渐增大时，通过相关传感器的检测，进一步跳转至排风机运行、空调制冷、除湿机运行的状态，以维持当前环境。其他状态的跳转与之类似，在此不加赘述。
由此，本发明技术方案的优点主要体现在：结合微正压和sf6检测的箱内环境控制，由控制单元通过气压传感器、气体浓度传感器、温度传感器和湿度传感器的数据，对检测到的内外气压力、sf6气体含量、箱内外温湿度的数据，进行综合处理，控制相关装置调节箱内环境。本发明在调节过程中充分利用箱外环境，以安全为目标，在实现箱内微正压的同时保证箱内六氟化硫气体含量低于安全值。尤其，本发明在外部环境更为接近设定值时，可直接通过新风系统和排风装置，将外部温湿度引入箱内，以节约空调等设备的能耗。本发明在维持箱内微正压时，还进一步判别内外环境压差趋势，对箱内气压的调节更为精准，能够满足电力行业设备对检测环境的需求。
本领域普通技术人员可以理解：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。