一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法。由當(dāng)前溫度和相對濕度可得到較為準(zhǔn)確的絕對濕度。絕對濕度急劇上升說明箱柜進(jìn)水，常投、輔助加熱器均停止運(yùn)行，發(fā)出報(bào)警；絕對濕度急劇下降說明箱柜凝露，且下降程度對應(yīng)凝露程度，在未進(jìn)水的前提下開啟輔助加熱器，無論是否進(jìn)水均發(fā)出報(bào)警。
【專利說明】
一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電氣設(shè)備防潮領(lǐng)域，特別是一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣濕度有絕對濕度和相對濕度兩種表示法。絕對濕度表示每立方米的濕空氣中 含有的水蒸汽的質(zhì)量，單位是千克/立方米(kg/m 3);相對濕度指空氣中水蒸汽分壓與飽和 蒸汽壓的百分比，用RH表示。飽和蒸汽壓隨著溫度的升高而增大，滿足Antoine方程：lnP = A-B/(T+C)，P為飽和蒸汽壓，T為溫度，A、B、C為Antoine常數(shù)，可查數(shù)據(jù)表獲得。
[0003] 判斷箱柜是否受潮，最好的辦法是使用絕對濕度傳感器，即測量空氣中的含水量， 但是絕對濕度傳感器原理復(fù)雜，造價(jià)是相對濕度傳感器的幾百倍。
[0004] 目前電氣設(shè)備的防潮方法是，半封閉的箱柜中，平時(shí)使用常投加熱器保持箱柜內(nèi) 部較高溫度，當(dāng)溫度低于20°C或相對濕度高于60%時(shí)，輔助加熱器運(yùn)行。其原理是，加熱空 氣從而降低相對濕度，防止外界溫差劇烈變化導(dǎo)致的凝露；當(dāng)箱柜進(jìn)水時(shí)，加快進(jìn)水蒸發(fā)， 內(nèi)部蒸汽壓高于外界蒸汽壓，水蒸汽會較為迅速地從透氣孔擴(kuò)散到外界。
[0005]此法應(yīng)用于內(nèi)部空曠的小型箱柜效果較好，但是觀察高度在1.5m以上、內(nèi)部電氣 設(shè)備密集的大型箱柜，一旦進(jìn)水，幾乎無法避免凝露現(xiàn)象。分析其原因，大型箱柜內(nèi)，加熱器 往往只配置在底部，而頂部散熱很快，溫度與外界趨同，底部的高濕度熱空氣上升到頂部遇 冷凝露形成水珠。若要保持整個(gè)箱柜空氣都得到加熱，需要配置大量的加熱器，消耗大量電 能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，能及 時(shí)判斷電力設(shè)備箱柜是否進(jìn)水，并采取正確措施，判斷是否已發(fā)生凝露，發(fā)出報(bào)警。
[0007] 本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，包括以下 步驟：
[0008] 步驟S1:以一定頻率采樣得到箱柜中部空氣溫度T1;
[0009] 步驟S2:將T用遞推平均濾波法處理，得到Tls;
[0010] 步驟S3:以一定頻率采樣得到箱柜上部空氣溫度T2;
[0011 ]步驟S4:將T用遞推平均濾波法處理，得到T2s ;
[0012] 步驟S5:以一定頻率采樣得到箱柜中間高度空氣相對濕度L;
[0013] 步驟S6:將L用遞推平均濾波法處理，得到Ls;
[0014] 步驟S7:通過Tls與Ls求得箱體中部的絕對濕度P， ，其中A、B、C為 Anto ine常數(shù)；
[0015] 步驟S8:為了降低成本，使用的單片機(jī)運(yùn)算能力有限，具體程序中，制作
的數(shù)值表，通過程序查表求得指數(shù)函數(shù)值；
[0016] 步驟S9:大型箱柜底部熱空氣繼續(xù)上升，到達(dá)箱頂，本步驟計(jì)算是否會在箱頂凝 露。假設(shè)上升到箱頂?shù)目諝饨^對濕度不變，那么相對濕度
，若L'$100%RH， 則說明大型箱柜內(nèi)部構(gòu)成了一個(gè)凝露循環(huán)，關(guān)閉常投加熱器及輔助加熱器，發(fā)出報(bào)警聲響；
[0017] 步驟S10:判斷絕對濕度P是否急劇上升;若P急劇上升，則該箱柜進(jìn)水，關(guān)閉常投加 熱器及輔助加熱器，發(fā)出報(bào)警聲響；
[0018] 步驟SI 1:判斷絕對濕度P是否急劇下降;若P急劇下降，則單位體積含水量減小，空 氣中的水蒸汽凝結(jié)為水滴;若所述步驟S8判斷箱柜未進(jìn)水，則此時(shí)打開輔助加熱器;若所述 步驟S8判斷箱柜進(jìn)水，則此時(shí)發(fā)出報(bào)警聲響。
[0019] 進(jìn)一步地，所述步驟S6中，所述遞推平均濾波法用于濾除濕度傳感器受到外界干 擾。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟S7中，根據(jù)溫度Ts與相對濕度Ls得到絕對濕度的算法推導(dǎo)如 下：
[0021] 對于相對濕度有:Ls = p/P，其中p為當(dāng)前水蒸汽分壓，P為當(dāng)前溫度下飽和蒸汽壓；
[0022] 由 Antoine方程有：InP=A-B/(T+C)，經(jīng)過變換有:P = eA-B/(T+C)
[0023]其中 A、B、C為 Antoine 常數(shù)；
[0024] 理想氣體公式:pV = nRT
[0025] 水分子密度
[0026] 由以上公式得到
[0027] 進(jìn)一步地，所述步驟S8中，利用數(shù)值表代替復(fù)雜指數(shù)運(yùn)算。
[0028] 當(dāng)Antoine常數(shù)A = 8.10765，B = 1750.286,C = 235.0時(shí)，列出從1°C到50°C 的
-數(shù)值表：
[0029] 所述
數(shù)值表如下：
[0032] 進(jìn)一步地，所述步驟S10和步驟S11中，絕對濕度P急劇上升與急劇下降的判斷依據(jù) 以下算法：
[0033] 根據(jù)道爾頓蒸發(fā)定律:W = K(P_p)/A，其中K為與液面風(fēng)速相關(guān)的系數(shù)，A為大氣壓， P為當(dāng)前蒸汽壓，P為飽和蒸汽壓；以及蒸發(fā)速率定義為：Wdt = dn，則絕對濕度為
，其中L〇是初始相對濕度，V是箱體體積，T為加熱器附近空氣溫度， Pt為t時(shí)刻的蒸汽壓，pQ為t = 0時(shí)的蒸汽壓，P為飽和蒸汽壓；
式求導(dǎo)得到絕對濕度變化率
[0035] 取T = 35°C，無風(fēng)時(shí)取K=18000,箱體體積取近似值V = 4.0m3,大氣壓取p=1.013 X 105Pa，氣體常量R = 8.31441 J/(mol ? K)，Antoine常數(shù)A = 8.10765，B= 1750.286，C = 235.0,得到剛進(jìn)水時(shí)得到絕對濕度變化速率為2.56g/(mol ? h)
[0036] 若絕對濕度P變化率超過這一數(shù)值，則判斷為進(jìn)水或凝露。
[0037] 進(jìn)一步地，所述遞推平均濾波法，即連續(xù)取N個(gè)采樣值組成隊(duì)列，新數(shù)據(jù)放入隊(duì)尾， 并扔掉原來隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)，把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得新的濾波結(jié) 果。
[0038] 進(jìn)一步地，所述常投加熱器功率較小，一般均在投入狀態(tài)。
[0039] 進(jìn)一步地，所述輔助加熱器功率較大，一般均在停止?fàn)顟B(tài)。
[0040] 進(jìn)一步地，所述報(bào)警聲響應(yīng)將箱柜本體作為共振腔，功耗小、發(fā)聲響。
[0041] 較佳地，濕度傳感器是利用濕敏半導(dǎo)體電阻隨相對濕度變化而線性變化的原理制 成，測量誤差較為嚴(yán)重，利用遞推平均濾波法得到較為準(zhǔn)確的數(shù)值。絕對濕度急劇上升，說 明單位體積空氣中含水量急劇上升，說明常投加熱器加熱底部空氣，使得進(jìn)水蒸發(fā)加快。絕 對濕度急劇下降，說明外界急劇降溫，空氣中大量水分發(fā)生凝露。
[0042] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：
[0043] 一、本發(fā)明能夠報(bào)警箱柜進(jìn)水；
[0044]二、本發(fā)明能夠報(bào)警箱柜凝露；
[0045] 三、本發(fā)明正確控制加熱器投退，能夠防止大型箱柜進(jìn)水后因加熱器盲目運(yùn)行導(dǎo) 致嚴(yán)重凝露問題。
【附圖說明】
[0046] 圖1為本發(fā)明的算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0048] 如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，包括以下 步驟：
[0049] 步驟S1:以一定頻率采樣得到箱柜中部空氣溫度T1;
[0050] 步驟S2:將T用遞推平均濾波法處理，得到Tls;
[0051] 步驟S3:以一定頻率采樣得到箱柜上部空氣溫度T2;
[0052]步驟S4:將T用遞推平均濾波法處理，得到T2s;
[0053]步驟S5:以一定頻率采樣得到箱柜中間高度空氣相對濕度L;
[0054]步驟S6:將L用遞推平均濾波法處理，得到Ls;
[0055] 步驟S7:通過Tls與Ls求得箱體中部的絕對濕度P， ，其中A、B、C為 Antoine 常數(shù)；
[0056] 步驟S8:為了降低成本，使用的單片機(jī)運(yùn)算能力有限，具體程序中，制作
的數(shù)值表，通過程序查表求得指數(shù)函數(shù)值；
[0057]步驟S9:大型箱柜底部熱空氣繼續(xù)上升，到達(dá)箱頂，本步驟計(jì)算是否會在箱頂凝 露。假設(shè)上升到箱頂?shù)目諝饨^對濕度不變，那么相對濕度
，若L'$100%RH，則 說明大型箱柜內(nèi)部構(gòu)成了一個(gè)凝露循環(huán)，關(guān)閉常投加熱器及輔助加熱器，發(fā)出報(bào)警聲響； [0058]步驟S10:判斷絕對濕度P是否急劇上升;若P急劇上升，則該箱柜進(jìn)水，關(guān)閉常投加 熱器及輔助加熱器，發(fā)出報(bào)警聲響；
[0059] 步驟SI 1:判斷絕對濕度P是否急劇下降;若P急劇下降，則單位體積含水量減小，空 氣中的水蒸汽凝結(jié)為水滴;若所述步驟S8判斷箱柜未進(jìn)水，則此時(shí)打開輔助加熱器;若所述 步驟S8判斷箱柜進(jìn)水，則此時(shí)發(fā)出報(bào)警聲響。
[0060] 在本實(shí)施例中，所述步驟S6中，所述遞推平均濾波法用于濾除濕度傳感器受到外 界干擾。
[0061 ]在本實(shí)施例中，所述步驟S7中，根據(jù)溫度Ts與相對濕度Ls得到絕對濕度的算法推導(dǎo) 如下：
[0062] 對于相對濕度有:Ls = p/P，其中p為當(dāng)前水蒸汽分壓，P為當(dāng)前溫度下飽和蒸汽壓；
[0063] 由Antoine方程有：lnP = A-BAT+C)，經(jīng)過變換有：P = eA-B/(T+C)其中A、B、C為 Antoine 常數(shù)；
[0064] 理想氣體公式:pV = nRT
[0065] 水分子密度：
[0066] 由以上公式得到
[0067] 在本實(shí)施例中，所述步驟S8中，利用數(shù)值表代替復(fù)雜指數(shù)運(yùn)算。
[0068] 當(dāng)Antoine常數(shù)A = 8.10765，B = 1750.286,C = 235.0時(shí)，列出從1°C到50°C 的
[0071]
[0072] 在本實(shí)施例中，所述遞推平均濾波法，即連續(xù)取N個(gè)采樣值組成隊(duì)列，新數(shù)據(jù)放入 隊(duì)尾，并扔掉原來隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)，把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得新的 濾波結(jié)果。本實(shí)施例中取N=4,采樣周期10s。
[0073]在本實(shí)施例中，所述常投加熱器功率50W，一般均在投入狀態(tài)。
[0074]在本實(shí)施例中，所述輔助加熱器功率100W，一般均在停止?fàn)顟B(tài)。
[0075] 在本實(shí)施例中，所述報(bào)警聲響應(yīng)將箱柜本體作為共振腔，功耗小、發(fā)聲響。
[0076] 進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明也可以判斷中小型箱柜是否進(jìn) 水、凝露。不同之處是，算法判斷中小型箱柜進(jìn)水，不需要關(guān)閉所有加熱器，而是投入輔助加 熱器。原因是，中小型箱柜不存在底部和頂部溫差大的情況。
[0077]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與 修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，其特征在于，具體包括以下步驟： 步驟Sl:以一定頻率采樣得到箱柜中部空氣溫度T1; 步驟S2:將T用遞推平均濾波法處理，得到Tls; 步驟S3:以一定頻率采樣得到箱柜上部空氣溫度T2; 步驟S4:將T用遞推平均濾波法處理，得到T2s; 步驟S5:以一定頻率采樣得到箱柜中間高度空氣相對濕度L;步驟S6:將L用遞推平均濾波法處理，得到Ls; 步驟S7:通過1^與1^求得箱體中部的絕對濕度P: 其中A、B、C為Antoine常數(shù)； 步驟S8: φ?的數(shù)值表，通過查表求得指數(shù)函數(shù)值； 步驟S9:大型箱柜底部熱空氣繼續(xù)上升，到汰箱頂，太擊3磨計(jì)算是否會在箱頂凝露；假 設(shè)上升到箱頂?shù)目諝饨^對濕度不變，則相對濕擇，若L'多100%RH，則表示大 型箱柜內(nèi)部構(gòu)成了一個(gè)凝露循環(huán)，關(guān)閉常投加熱器及輔助加熱器，發(fā)出報(bào)警聲響； 步驟S10:判斷絕對濕度P是否急劇上升;若P急劇上升，則該箱柜進(jìn)水，關(guān)閉常投加熱器 及輔助加熱器，發(fā)出報(bào)警聲響； 步驟SI 1:判斷絕對濕度P是否急劇下降；若P急劇下降，則單位體積含水量減小，空氣中 的水蒸汽凝結(jié)為水滴;若所述步驟S8判斷箱柜未進(jìn)水，則此時(shí)打開輔助加熱器;若所述步驟 S8判斷箱柜進(jìn)水，則此時(shí)發(fā)出報(bào)警聲響。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，其特征在于:所述 步驟S6中，所述遞推平均濾波法用于濾除濕度傳感器受到外界干擾。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，其特征在于:所述 步驟S7中，根據(jù)溫度Ts與相對濕度1^得到絕對濕度的算法推導(dǎo)如下： 對于相對濕度有:Ls = p/P，其中p為當(dāng)前水蒸汽分壓，P為當(dāng)前溫度下飽和蒸汽壓； 由Antoine方程有：ln P=A-B/(T+C)，經(jīng)過變換有:P = eA-B(T+c) 其中A、B、C為Antoine常數(shù)； 理想氣體公式:pV = nRT水分子密5 由以上公?4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，其特征在于:所述 步驟S8中，利用數(shù)值表代替復(fù)雜指數(shù)運(yùn)算：當(dāng) Antoine 常數(shù) A = 8.1O765，B=175O.286，C = 235.(^tj!^UrC^lj5O°C0 % 值表： 所a丨值表中，當(dāng)溫度T= 1時(shí)，函數(shù)值為O . 0468 ;當(dāng)溫度T = 2時(shí)，函數(shù)值為 0.0470;當(dāng)溫度T = 3時(shí)，函數(shù)值為0.0471;當(dāng)溫度T = 4時(shí)，函數(shù)值為0.0472;當(dāng)溫度T = 5時(shí)， 函數(shù)值為〇. 0474;當(dāng)溫度T = 6時(shí)，函數(shù)值為0.0475;當(dāng)溫度T = 7時(shí)，函數(shù)值為0.0477;當(dāng)溫度 T = 8時(shí)，函數(shù)值為O . 0478 ;當(dāng)溫度T = 9時(shí)，函數(shù)值為O . 0480 ;當(dāng)溫度T= 10時(shí)，函數(shù)值為 0.0481;當(dāng)溫度T = 11時(shí)，函數(shù)值為0.0483;當(dāng)溫度T = 12時(shí)，函數(shù)值為0.0484;當(dāng)溫度T = 13 時(shí)，函數(shù)值為〇. 0485;當(dāng)溫度T = 14時(shí)，函數(shù)值為0.0487;當(dāng)溫度T = 15時(shí)，函數(shù)值為0.0488; 當(dāng)溫度T = 16時(shí)，函數(shù)值為0.0490;當(dāng)溫度T = 17時(shí)，函數(shù)值為0.0491;當(dāng)溫度T = 18時(shí)，函數(shù) 值為0.0493;當(dāng)溫度T = 19時(shí)，函數(shù)值為0.0494;當(dāng)溫度Τ = 20時(shí)，函數(shù)值為0.0495;當(dāng)溫度T =21時(shí)，函數(shù)值為O . 0497 ;當(dāng)溫度T = 22時(shí)，函數(shù)值為O . 0498 ;當(dāng)溫度T = 23時(shí)，函數(shù)值為 0.0500;當(dāng)溫度T = 24時(shí)，函數(shù)值為0.0501;當(dāng)溫度T = 25時(shí)，函數(shù)值為0.0503;當(dāng)溫度T = 26 時(shí)，函數(shù)值為〇. 0504;當(dāng)溫度T = 27時(shí)，函數(shù)值為0.0505;當(dāng)溫度T = 28時(shí)，函數(shù)值為0.0507; 當(dāng)溫度T = 29時(shí)，函數(shù)值為0.0508;當(dāng)溫度T = 30時(shí)，函數(shù)值為0.0510;當(dāng)溫度T = 31時(shí)，函數(shù) 值為0.0511;當(dāng)溫度T = 32時(shí)，函數(shù)值為0.0512;當(dāng)溫度T = 33時(shí)，函數(shù)值為0.0514;當(dāng)溫度T =34時(shí)，函數(shù)值為O . 0515 ;當(dāng)溫度T = 35時(shí)，函數(shù)值為O . 0516 ;當(dāng)溫度T = 36時(shí)，函數(shù)值為 0.0518;當(dāng)溫度Τ = 37時(shí)，函數(shù)值為0.0519;當(dāng)溫度Τ = 38時(shí)，函數(shù)值為0.0521;當(dāng)溫度Τ = 39 時(shí)，函數(shù)值為〇. 0522;當(dāng)溫度T = 40時(shí)，函數(shù)值為0.0523;當(dāng)溫度T = 41時(shí)，函數(shù)值為0.0525; 當(dāng)溫度T = 42時(shí)，函數(shù)值為0.0526;當(dāng)溫度T = 43時(shí)，函數(shù)值為0.0528;當(dāng)溫度T = 44時(shí)，函數(shù) 值為0.0529;當(dāng)溫度Τ = 45時(shí)，函數(shù)值為0.0530;當(dāng)溫度Τ = 46時(shí)，函數(shù)值為0.0532;當(dāng)溫度T =47時(shí)，函數(shù)值為O . 0533 ;當(dāng)溫度T = 48時(shí)，函數(shù)值為O . 0534 ;當(dāng)溫度T = 49時(shí)，函數(shù)值為 0.0536;當(dāng)溫度T = 50時(shí)，函數(shù)值為0.0538。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型箱柜加熱器控制及凝露報(bào)警方法，其特征在于:所述 步驟S6和步驟S7中，絕對濕度P急劇上升與急劇下降的判斷依據(jù)以下算法： 根據(jù)道爾頓蒸發(fā)定律:W = K(P-p)/A，其中K為與液面風(fēng)速相關(guān)的系數(shù)，A為大氣壓，ρ為 當(dāng)前蒸汽壓，P為飽和蒸汽壓；以及蒸發(fā)速率定義為：Wdt = dn，則絕對濕度為熱器附近空氣溫度， 丨絕對濕度變化率 取T = 35 °C，無風(fēng)時(shí)取K= 18000，箱體體積取近似值V = 4 . Om3，大氣壓取p = 1.013 X IO5Pa,氣體常量R = 8.31441 JAmol · K) ,Antoine常數(shù)A = 8.10765,B= 1750.286,C = 235.0,得到剛進(jìn)水時(shí)得到絕對濕度變化速率為2.56g/(mol · h) 若絕對濕度P變化率超過這一數(shù)值，則判斷為進(jìn)水或凝露。
【文檔編號】G05D27/02GK105892534SQ201610210249
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】黃志東, 許彬, 吳春蔓, 林虹, 李文鋒
【申請人】國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司