本發(fā)明涉及一種戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)及控制方法，屬于變電站設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著城市配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜化程度的提高，戶外環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用日漸廣泛，并成為配電網(wǎng)中的重要組成部分，因此應(yīng)用范圍越來越廣、數(shù)量越來越多。其運行可靠性，直接關(guān)系到供電質(zhì)量和供電可靠程度?，F(xiàn)場運行經(jīng)驗表明，環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)環(huán)境和開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量差（高溫、高濕、凝露和積灰），在長期的運行過程中，可導(dǎo)致開關(guān)柜絕緣劣化、絕緣強度降低、操作機構(gòu)銹蝕、設(shè)備壽命縮短、甚至發(fā)生事故。

當(dāng)前隨著“一流配網(wǎng)建設(shè)”的推進，戶外環(huán)網(wǎng)柜增加了“配電自動化終端”設(shè)備，對戶外環(huán)網(wǎng)箱的環(huán)境又提出了新的要求。

目前環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境控制方式和存在問題如下：

（1）溫濕度控制：環(huán)網(wǎng)箱上開設(shè)進排風(fēng)窗，通過空氣的對流將外界相對低溫干燥的空氣置換箱內(nèi)相對高溫潮濕空氣達到降低箱內(nèi)溫濕度的目的。存在的問題是當(dāng)箱外環(huán)境溫濕度較大時不起作用，且易造成塵土、污穢進入。

（2）開關(guān)柜防凝露：

常用的防凝露處理方法有以下幾種：1、柜內(nèi)加裝電加熱器，對設(shè)備內(nèi)部進行加熱，通過提高柜內(nèi)溫度，降低柜內(nèi)空氣相對濕度；2、柜內(nèi)加裝驅(qū)潮劑，在柜體內(nèi)懸掛硅膠袋，或者是其他的吸水材料，吸收柜內(nèi)濕氣；3、進出電纜縫隙使用膠泥封堵。存在的問題分析：1、用電加熱器，對設(shè)備內(nèi)部進行加熱，以解決凝露現(xiàn)象；這種方法并不能從根本上消除凝露，原因在于這種方法只是增加空氣中水蒸氣的不飽和程度，降低空氣的相對濕度，并沒有將柜內(nèi)的水汽排出，當(dāng)遇環(huán)境溫度突變時，仍可能發(fā)生凝露。2、用驅(qū)潮劑，在柜體內(nèi)懸掛硅膠袋，或者是其他的吸水材料，來降低開關(guān)柜內(nèi)空氣的含濕量；然而實際因為其吸水效果有限，且吸收的水分很難排出，所以效果往往并不明顯，維護工作量增加。3、用膠泥封堵開關(guān)柜底部進出電纜縫隙只可以減少從電纜溝進入到開關(guān)柜內(nèi)的水汽，并無法杜絕。上述處理方法都不能解決開關(guān)柜凝露現(xiàn)象。

（3）防外力破壞：戶外環(huán)網(wǎng)柜被一些不法分子破壞時運維人員不能及時知曉，導(dǎo)至存在安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)及控制方法，一體化解決電氣設(shè)備的諸多運行環(huán)境問題，有效改善環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備的運行條件，降低電氣設(shè)備故障概率。

按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)，包括環(huán)網(wǎng)箱主機箱，環(huán)網(wǎng)箱主機箱內(nèi)設(shè)有開關(guān)柜，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱底部設(shè)置與開關(guān)柜相連通的電纜溝；其特征是：在所述環(huán)網(wǎng)箱主機箱上設(shè)置進風(fēng)口和排風(fēng)口，進風(fēng)口處設(shè)置空氣過濾網(wǎng)和風(fēng)機，環(huán)風(fēng)箱主機箱內(nèi)設(shè)置排水型電子除濕器，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱的箱內(nèi)和箱外分別設(shè)置箱內(nèi)溫/濕度傳感器和箱外溫/濕度傳感器；在所述環(huán)網(wǎng)箱主機箱的底部設(shè)置控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括環(huán)網(wǎng)箱控制主板，環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接箱內(nèi)溫/濕度傳感器和箱外溫/濕度傳感器，以接收環(huán)網(wǎng)箱箱內(nèi)和箱外的溫/濕度信號；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端與排水型電子除濕器的脈沖信號連接；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接風(fēng)機的開關(guān)信號和運行速度信號；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接除濕機，以控制排水型電子除濕器的開關(guān)；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接風(fēng)機，以控制風(fēng)機的開關(guān)、以及運行速度。

進一步的，所述環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸出端連接移動終端，移動終端通過GRPS信號連接云中心。

進一步的，在所述環(huán)網(wǎng)箱主機箱的門上設(shè)置門禁檢測傳感器，環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接門禁檢測傳感器。

進一步的，所述環(huán)網(wǎng)箱控制主板還包括上電初始化模塊。

所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制方法，其特征是：根據(jù)箱內(nèi)溫/濕度傳感器和箱外溫/濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)，環(huán)網(wǎng)箱控制主板控制排水型電子除濕器的開關(guān)、風(fēng)機的開關(guān)和運行速度；具體地包括以下步驟：

（1）設(shè)定風(fēng)機運行門限：

設(shè)定箱外高溫上下限值、箱外低溫上下限值和箱外濕度上下限值；

當(dāng)箱外溫度達到高溫上限值時，停風(fēng)機；當(dāng)箱外溫度達到高溫下限值時，開風(fēng)機；

當(dāng)箱外溫度達到箱外低溫下限值時，停風(fēng)機；當(dāng)箱外溫度達到低溫上限值時，開風(fēng)機；

當(dāng)箱外濕度達到箱外濕度上限值時，停風(fēng)機；當(dāng)箱外濕度達到箱外濕度下限值時，開風(fēng)機；

（2）設(shè)定排水型電子除濕器的運行門限：

設(shè)定箱內(nèi)濕度上下限值，當(dāng)箱內(nèi)濕度達到箱內(nèi)濕度上限值時，開啟排水型電子除濕器；當(dāng)箱內(nèi)濕度達到箱內(nèi)溫度下限值時，關(guān)閉排水型電子除濕器。

進一步的，所述箱外高溫上下限值為33℃、31℃，所述箱外低溫上下限值為7℃、5℃，所述箱外濕度上下限值為80%、75%，所述箱內(nèi)濕度上下限值為80%、75%。

進一步的，在滿足風(fēng)機運行的門限時，在箱外濕度75%以下，分兩個濕度段，風(fēng)機分別運行高速和低速；兩個濕度段的上下限值為65%、60%；在箱外濕度在60%以下時，風(fēng)機高速運行；在箱外濕度升至65%時，風(fēng)機由高速切換至低速運行；在箱外溫度為60%～65%時，風(fēng)機保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速。

進一步的，所述環(huán)網(wǎng)箱由風(fēng)機加壓保持環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)空氣壓力相對大氣呈正壓。

本發(fā)明所述環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)是一種基于傳感器應(yīng)用、計算機自動控制技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。通過對應(yīng)用對象環(huán)境溫濕度、空氣品質(zhì)等數(shù)據(jù)采集與融合，經(jīng)處理后按設(shè)定或自動生成的控制策略驅(qū)動執(zhí)行部件，實現(xiàn)氣流的導(dǎo)向與流量流速控制，輔以風(fēng)口選擇與布置、風(fēng)機優(yōu)化、空氣凈化、空氣壓差控制、電子除濕、異常判別與告警等專項技術(shù)與手段，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)箱和開關(guān)柜內(nèi)空間的局部小氣候的改造，一體化解決電氣設(shè)備的諸多運行環(huán)境問題，有效改善環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備的運行條件，降低電氣設(shè)備故障概率，同時能第一時間掌握環(huán)網(wǎng)箱、柜遭破壞的信息，提高設(shè)備運行的安全和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)的示意圖。

圖2為所述環(huán)網(wǎng)箱主機箱的示意圖。

圖3為本發(fā)明所述環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)的功能框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1～圖3所示：所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)包括環(huán)網(wǎng)箱主機箱1、電纜溝2、排風(fēng)口3、空氣過濾網(wǎng)4、風(fēng)機5、排水型電子除濕器6、箱內(nèi)溫/濕度傳感器7、箱外溫/濕度傳感器8、門禁檢測傳感器9、控制系統(tǒng)10、開關(guān)柜11等。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)，包括環(huán)網(wǎng)箱主機箱1，環(huán)網(wǎng)箱主機箱1內(nèi)設(shè)有開關(guān)柜11，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱1底部設(shè)置與開關(guān)柜11相連通的電纜溝2，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱1上設(shè)置進風(fēng)口和排風(fēng)口3，進風(fēng)口處設(shè)置空氣過濾網(wǎng)4和風(fēng)機5，環(huán)風(fēng)箱主機箱1內(nèi)設(shè)置排水型電子除濕器6，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱1的箱內(nèi)和箱外分別設(shè)置箱內(nèi)溫/濕度傳感器7和箱外溫/濕度傳感器8，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱1的門上設(shè)置門禁檢測傳感器9。

另外，為了對環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)的運行環(huán)境進行調(diào)控，在環(huán)網(wǎng)箱主機箱1的底部設(shè)置控制系統(tǒng)10；如圖3所示，所述控制系統(tǒng)包括環(huán)網(wǎng)箱控制主板，環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端通過RS485總線連接箱內(nèi)溫/濕度傳感器7和箱外溫/濕度傳感器8，以接收環(huán)網(wǎng)箱箱內(nèi)和箱外的溫/濕度信號；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端與排水型電子除濕器6的脈沖信號連接；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端連接風(fēng)機的開關(guān)信號和運行速度信號；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸入端還連接門禁檢測傳感器9；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的輸出端通過RS232接口連接移動終端，移動終端通過GRPS信號連接云中心；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接除濕機，以控制排水型電子除濕器6的開關(guān)、以及運行速度；環(huán)網(wǎng)箱控制主板的控制端連接風(fēng)機，以控制風(fēng)機的開關(guān)、以及運行速度。所述環(huán)網(wǎng)箱控制主板還包括上電初始化模塊，能夠?qū)⑾嚓P(guān)設(shè)定的參數(shù)如測量通道數(shù)量、越限方式的設(shè)定、通訊地址等調(diào)入RAM中，保證每次上電時設(shè)置的參數(shù)不丟失。

本發(fā)明的思路是以改善開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量為核心，具體原理如下：

1、開關(guān)柜內(nèi)空氣狀態(tài)由設(shè)備運行產(chǎn)生的溫升引起空氣溫度上升，由柜外（即環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)、電纜溝）進入的灰塵和水氣使柜內(nèi)空氣呈現(xiàn)溫度高、濕度大、積灰多。形成開關(guān)柜內(nèi)上述空氣狀態(tài)的原因是開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備散發(fā)出來的熱量使柜內(nèi)的空氣溫度升高，形成一股熱空氣，由于熱空氣的密度比冷空氣的密度要低，因此熱空氣往開關(guān)柜頂部上升，從而在柜內(nèi)形成一股自下而上的氣流，導(dǎo)致柜內(nèi)底部形成一個負壓區(qū)，柜外空氣將從柜體下部二個通道補入柜內(nèi)，一是由于開關(guān)柜柜壁、柜門存在縫隙，柜外箱內(nèi)空氣會從此補入柜內(nèi)，二是由于開關(guān)柜與電纜溝連通，盡管柜內(nèi)有膠泥封堵，但經(jīng)過長時間的運行，因應(yīng)力、劣化等方面原因，可能導(dǎo)致出現(xiàn)細小縫隙，電纜溝空氣會從此進入柜內(nèi)。

2、環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)環(huán)境控制方式：

（1）降溫、降濕：利用環(huán)網(wǎng)箱外空氣溫濕度隨時間變化的規(guī)律和環(huán)網(wǎng)箱的圍護結(jié)構(gòu)具有對箱外空氣溫度濕度變化的衰減作用，再通過本發(fā)明所述的環(huán)境智能控制系統(tǒng)實行當(dāng)環(huán)網(wǎng)箱外空氣低溫、低濕時運行通風(fēng)，當(dāng)環(huán)網(wǎng)箱外空氣高溫、高濕時停止通風(fēng)，達到將箱外相對低溫空氣和低濕空氣置換箱內(nèi)相對高溫空氣或相對高濕空氣，來控制環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)空氣的溫度和濕度。當(dāng)箱外空氣處于高溫或高濕狀態(tài)不能滿足箱內(nèi)控制要求時，系統(tǒng)能自動關(guān)閉進風(fēng)。這時如箱內(nèi)濕度達到或超過設(shè)定參數(shù)，系統(tǒng)自動啟用排水型電子除濕器來確保箱內(nèi)濕度處于設(shè)定的范圍內(nèi)。

（2）箱內(nèi)空氣凈化：通過環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)外空氣置換作用，確保箱內(nèi)有害氣體的排出；且對進入的箱外空氣通過空氣過濾網(wǎng)實行高效過濾，同時箱內(nèi)保持正壓，室外灰塵無法從門孔等縫隙進入，從而保證環(huán)網(wǎng)箱內(nèi)空氣的潔凈。

3、開關(guān)柜內(nèi)空氣質(zhì)量控制和防凝露：

本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的通過施行柜內(nèi)加熱等防凝露措施，而是通過降低柜內(nèi)空氣含濕量來降低柜內(nèi)空氣的露點溫度，使空氣的露點溫度低于不允許出現(xiàn)凝露部件的表面溫度的防凝露辦法。經(jīng)箱外風(fēng)機加壓，使環(huán)網(wǎng)箱及開關(guān)柜內(nèi)空氣壓力相對大氣呈正壓，使得在開關(guān)柜底部同電纜溝間的縫隙處的空氣只能從上往下流動，杜絕了電纜溝濕空氣進入開關(guān)柜，加之柜外箱內(nèi)空氣濕度的控制，降低了柜內(nèi)空氣的含濕量，確保柜內(nèi)空氣的露點溫度低于柜內(nèi)設(shè)備表面溫度，從而達到開關(guān)柜內(nèi)防凝露的目的。

4、系統(tǒng)管理的智能化：

環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)不但實現(xiàn)了設(shè)備（風(fēng)機、除濕器）的智能管理功能，而且各類信息的遠傳均可通過無線、有線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，發(fā)出告警時具有GPS定位。這樣運維人員可以在任何地點、任何時間實時了解環(huán)網(wǎng)箱的運行環(huán)境情況，第一時間掌握環(huán)網(wǎng)箱、柜遭破壞的信息。及時發(fā)現(xiàn)問題，快速處理，大大提高了環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備運行的安全性和可靠性。

5、報警功能：當(dāng)箱內(nèi)傳感器故障、箱外傳感器故障、煙霧傳感器故障、煙霧報警、箱內(nèi)溫度超限、箱內(nèi)濕度超限、開門報警、移位報警、除濕機故障，環(huán)網(wǎng)箱控制主板通過移動終端發(fā)出報警信號；門禁系統(tǒng)非法開啟時，可通過蜂鳴器報警以及短信報警。

本發(fā)明所述戶外環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制方法，包括以下步驟：

1、設(shè)定風(fēng)機運行門限：

箱外高溫上下限值為33℃、31℃，即箱外溫/濕度傳感器檢測到箱外溫度升至33℃時，停風(fēng)機；箱外溫/濕度傳感器檢測到箱外溫度降到31℃時，開風(fēng)機；

箱外低溫上下限值為7℃、5℃，即箱外溫/濕度傳感器檢測到箱外溫度降至5℃時，停風(fēng)機；箱外溫/濕度傳感器檢測到外溫度升至7℃時，開風(fēng)機；

箱外濕度上下限值為80%、75%，即箱外濕度升至80%時，停風(fēng)機；箱外濕度降至75%時，開風(fēng)機；

2、風(fēng)機的高低速運行條件：

在滿足風(fēng)機運行的門限時，在箱外濕度75%以下，分兩個濕度段，風(fēng)機分別運行高速和低速；兩個濕度段的上下限值為65%、60%；在箱外濕度在60%以下時，風(fēng)機高速運行；在箱外濕度升至65%時，風(fēng)機由高速切換至低速運行；

3、排水型電子除濕器運行門限：

當(dāng)箱內(nèi)濕度升至設(shè)置上限（如80%）時，開啟排水型電子除濕器；當(dāng)箱內(nèi)濕度降至設(shè)置下限（如75%）時，關(guān)閉排水型電子除濕器；排水型電子除濕器開啟時，風(fēng)機處于停止?fàn)顟B(tài)。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)網(wǎng)箱普遍存在的環(huán)境問題，本發(fā)明通過對影響設(shè)備運行環(huán)境的諸多要素如環(huán)網(wǎng)箱的內(nèi)外環(huán)境、電纜溝內(nèi)空氣參數(shù)、開關(guān)柜內(nèi)空氣狀態(tài)及其變化的測量與分析，運用現(xiàn)場實驗測試、熱力學(xué)計算、空氣動力學(xué)原理等方法與技術(shù)手段，對箱內(nèi)設(shè)備的溫升及其熱效應(yīng)、溫度場分布、濕度變化、灰污形成、柜內(nèi)凝露的發(fā)生等物理現(xiàn)象進行定性和定量的研究分析，在此基礎(chǔ)上科學(xué)地提出新的思路，把影響環(huán)網(wǎng)箱的諸多環(huán)境要素及其通風(fēng)、降溫、防污、防凝、干燥等控制需求通過計算機統(tǒng)一進行整合和平衡，形成了以智能控制通風(fēng)和除濕、壓差控制柜內(nèi)空氣含濕量、光電開關(guān)、通信及GPS定位等技術(shù)為核心的環(huán)境控制防破方案，形成一個環(huán)境智能控制系統(tǒng)。

本發(fā)明所述環(huán)網(wǎng)箱環(huán)境智能控制系統(tǒng)是一種基于傳感器應(yīng)用、計算機自動控制技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。通過對應(yīng)用對象環(huán)境溫濕度、空氣品質(zhì)等數(shù)據(jù)采集與融合，經(jīng)處理后按設(shè)定或自動生成的控制策略驅(qū)動執(zhí)行部件，實現(xiàn)氣流的導(dǎo)向與流量流速控制，輔以風(fēng)口選擇與布置、風(fēng)機優(yōu)化、空氣凈化、空氣壓差控制、電子除濕、異常判別與告警等專項技術(shù)與手段，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)箱和開關(guān)柜內(nèi)空間的局部小氣候的改造，一體化解決電氣設(shè)備的諸多運行環(huán)境問題，有效改善環(huán)網(wǎng)箱設(shè)備的運行條件，降低電氣設(shè)備故障概率，同時能第一時間掌握環(huán)網(wǎng)箱、柜遭破壞的信息，提高設(shè)備運行的安全和可靠性。