戶外端子箱智能溫濕度控制裝置的研制

姜兆慶 張興

山東聯誠工程建設監理有限公司 山東濟南 250000

1 基本理論概述

變電站端子箱是室外電氣設備與室內測控、保護、通信等設備連接的中間環節。由于戶外端子箱時長會處于較為不穩定的溫度和濕度環境中，端子箱內的眾多設備、零部件以及連接口非常容易老化和生銹，尤其是在我國一些氣候潮濕的地區或潮濕陰暗地下等區域的戶外端子箱，更容易出現如端子螺絲和連片生銹的情形，最終導致接觸不良，進而產生使用風險并影響具體的工作的開展[1]。

為了能夠保持端子箱內的溫度和濕度處于合理區間，尤其是減少凝露情況的出現次數。通常情況下，工作人員會在戶外端子箱中安裝智能溫度和濕度控制裝置，實時檢測戶外端子箱內的溫度和濕度數據，根據實際獲取的數據來決定是否啟動智能溫濕度控制裝置，從而讓端子箱內的溫度和濕度回歸合理區間。例如，當戶外端子箱內的溫度和濕度條件偏離正常值時，智能溫濕度控制裝置會自動啟動，提高箱體內部溫度來降低箱體內部的濕度，從而避免出現凝露情形。當端子箱內的溫度和濕度回歸正常值時，智能溫濕度控制裝置自動停止運行，實現全天候24小時對戶外端子箱內的溫濕度進行實時監控。戶外端子箱智能溫度和濕度控制裝置是以PID控制為基礎，PID控制也稱“”比例積分微分控制，根據給定值和實際輸出值構成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分，通過線性組合組成控制變量，從而實現對被控對象的控制工作。PID控制是保證戶外端子箱智能溫濕度控制裝置正常運行的基礎，它在其中發揮著重要的作用[2]。

2 戶外端子箱智能溫濕度控制裝置基本思路

由于凝露現象對于戶外端子箱產生的消極影響最為強烈，所以智能溫濕度控制裝置的設計思路就是要以如何避免出現凝露現象或出現凝露現象后如何采取舉措來解決凝露問題。戶外端子箱智能溫濕度控制裝置的基本設計思路，是由以下幾個步驟組成：首先，以單片機作為戶外端子箱智能溫濕度控制裝置的核心控制器，以PID控制算法作為智能溫濕度控制裝置的運行程序基礎。其次，控制器利用溫度和濕度傳感器獲取端子箱內的溫度和濕度數據，數據傳輸到智能溫濕度控制裝置中的執行器裝置。最后，執行器裝置中的加熱部件能夠進行加熱處理，從而解決端子箱內的凝露問題，保持端子箱內的溫度和濕度處于合理的區間。控制器檢測到戶外的端子箱內溫度和濕度達到標準值后，發送指令到執行器裝置，之后執行器裝置停止工作[3]。

3 戶外端子箱智能溫濕度控制裝置實施方案

3.1 戶外端子箱智能溫濕度控制裝置基本結構

戶外端子箱智能溫濕度控制裝置基本是由三個模塊組成：第一個模塊是控制模塊，該模塊是由傳感器、控制器、編碼器等零部件組成。第二個模塊是編程與算法模塊，該模塊是軟件程序模塊，通過編程來實現PID控制，將溫度與濕度傳感器的數據轉變為程序，傳輸給下一個模塊。第三個模塊是執行模塊，該模塊是主要由加熱器及零部件組成，加熱器負責收到溫度和濕度數據后開啟加熱功能，解決戶外端子箱內的凝露問題或防止出現凝露情況。

3.2 軟件系統控制

戶外端子箱中的智能溫濕度控制裝置，會將傳感器獲取的溫度和濕度數值與預先設定的標準值進行比較工作，利用編程的方式來成功的實現PID控制目標工作。軟件控制系統將戶外端子箱中的實際溫濕度數值與既定的數值進行比較，從而決定整個智能溫濕度控制裝置中的加熱器及相關組件是否開啟。比例積分微分控制（PID控制）是一種較為簡便且實用性較強的控制策略，將其應用到戶外端子箱的智能溫濕度控制裝置中，既能夠降低整個裝置的復雜性，又能夠提升后期維修和養護的便利性。PID控制的最主要工作目標就是解決戶外端子箱中實際溫濕度數值與標準溫濕度數值之間的差異問題，讓戶外端子箱中始終保持著恰當的溫度與濕度水平。

3.3 加熱裝置及組件

戶外端子箱智能溫濕度控制裝置中的執行模塊，主要是由加熱裝置及其組件組成。該裝置主要由驅動接口、執行器以及加熱電阻組成，在PID控制算法的引導下接收數據并發送啟動命令。當戶外端子箱中的傳感器，檢測到實際的溫度和濕度數值與既定數標準數值進行比較，若出現差異的情形后控制器會將數據傳輸至執行器，這其中應用到PID控制來將數據進行相互轉化。執行器中的加熱裝置及組件，會通過采取相關操作來作用于加熱電阻的兩端電壓。如果戶外端子箱中的溫度低于標準數值，那么加熱裝置及組件就會啟動工作程序，升高溫度來到達標準數值。

3.4 智能溫濕度控制裝置的基本工作原理

第一，提前設定標準的溫度和濕度數值。第二，戶外端子箱中的傳感器實時檢測箱體中的溫度和濕度數據，并將數據與提前設定的標準值進行比較，確定兩者之間的差異數值。第三，計算出實際值與標準值之間的差異數值，在PID控制算法的作用下變為數據信號，并將數據傳輸至執行器。第四，執行模塊中的加熱裝置及組件接收命令，并通過作用加熱電阻來實現對戶外端子箱內的溫度進行控制。第五，不斷重復整個流程，從而實現對戶外端子箱內的溫度和濕度進行實時地監測和調節。

4 結語

智能溫濕度控制裝置對于防止戶外端子箱中零部件受潮生銹，延長端子箱的使用壽命等方面都發揮著重要的積極作用。智能溫濕度控制裝置也有利于降低戶外端子箱后期的養護和維修成本，應用效果非常顯著，對于保證端子箱的正常工作產生發揮著積極作用。