謝正新

摘 要：分析、研究了配電柜內(nèi)溫濕度的檢測和自動調(diào)節(jié)技術(shù)，并在此技術(shù)上提出了數(shù)據(jù)融合技術(shù)和多傳感器數(shù)據(jù)檢測技術(shù)。實際研究發(fā)現(xiàn)，在利用多傳感器采集數(shù)據(jù)時，使用分布圖法可以有效地降低誤差，提高采集數(shù)據(jù)的精度，在一定程度上改善了單點采集溫度、傳感器失效造成的誤差和PID控制的不足之處。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配電柜；溫濕度；自動調(diào)節(jié)

中圖分類號：TM642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0061-02

在電力系統(tǒng)中，配電柜中的恒溫濕度對電力系統(tǒng)有著重要的影響，如果溫濕度過高或過低，都會給電能配送帶來巨大的負(fù)面影響，還會對整個電網(wǎng)造成不利的影響，甚至引起電能爆炸。因此，在實際中要盡量使配電柜內(nèi)的溫度和濕度保持恒定。而要想保證柜內(nèi)的溫度和濕度處于恒定狀態(tài)，就需要對其檢測系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)的PID和單點采集溫度的溫濕度控制器存在著許多不足之處，本文就在傳統(tǒng)研究方法的基礎(chǔ)上，去探索新的檢測和自動調(diào)節(jié)技術(shù)，即適當(dāng)?shù)丶尤肓藬?shù)據(jù)融合算法，并使用加濕器、散熱風(fēng)扇和實時控制的加熱器。該系統(tǒng)由于可靠、穩(wěn)定，還簡單實用，被廣泛使用在實際工作中，有良好的發(fā)展前景。

1 系統(tǒng)構(gòu)成分析

在配電系統(tǒng)中，配電柜的溫室系統(tǒng)構(gòu)成部分主要有AD轉(zhuǎn)換電路、濕度傳感器、溫度傳感器輸入電路和控制器的輸出接口。在實際工作中，為了使測量的配電柜溫度和濕度更加可靠，還需要在各個溫區(qū)控制中的典型位置處安裝傳感器。這樣測量濕度的電路就會通過HIH--3610D的濕度傳感器把需要變送的信號轉(zhuǎn)換成0～5 V的直流電壓，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)化器把8個溫區(qū)的控制信號與MCU數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并根據(jù)各個溫度范圍內(nèi)設(shè)定和測量的溫度值，選擇合理的溫度控制方式；根據(jù)算法的結(jié)果對繼電輸出器的狀態(tài)進(jìn)行控制，實現(xiàn)對溫度和濕度負(fù)反饋的閉環(huán)控制；同時，LED還能夠正確地顯示出當(dāng)前設(shè)定和測量的溫度、濕度值。

該系統(tǒng)的工作原理主要是：當(dāng)配電柜內(nèi)系統(tǒng)內(nèi)部的溫度比設(shè)定溫度的下限還要低或者柜內(nèi)的濕度值比設(shè)定的上限值還高時，系統(tǒng)內(nèi)的單片機(jī)就會啟動雙向可控的內(nèi)部干燥設(shè)備或者硅加熱；當(dāng)設(shè)備內(nèi)的溫度比設(shè)置的上限值高或內(nèi)部濕度值比設(shè)定的最小值還要小時，系統(tǒng)就會停止加熱。另外，當(dāng)配電柜內(nèi)的濕度比排風(fēng)降溫設(shè)備上限值還高時，相應(yīng)的控制繼電器就會進(jìn)行吸合，而排風(fēng)扇也會開始工作，使空氣對流，進(jìn)行散熱；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部的溫度比排風(fēng)降溫設(shè)定的最小值低時，相應(yīng)的排風(fēng)扇就會停止工作。

2 系統(tǒng)內(nèi)部的溫濕度檢測與自動調(diào)節(jié)技術(shù)分析

2.1 融合系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)的方法

數(shù)據(jù)融合其實就是對人腦綜合處理問題的能力進(jìn)行模仿，采用計算機(jī)技術(shù)對按時序取得的多傳感器觀測信息在一定的信息準(zhǔn)則下加以自動分析、綜合、支配和使用，并以此來完成相應(yīng)的決策和估計任務(wù)，從而對信息進(jìn)行處理。在實際中應(yīng)用數(shù)據(jù)融合理論具有一定的優(yōu)越性，對有限次的數(shù)據(jù)測量進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，可以獲得比利用算數(shù)平均值算法更加準(zhǔn)確的結(jié)果。在工作中，對電力系統(tǒng)柜內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以消除各個溫區(qū)溫度測量中數(shù)據(jù)的不確定性，獲得更加可靠、準(zhǔn)確的溫度測量結(jié)果，從而提高系統(tǒng)控制的性能。在某一個溫區(qū)中，當(dāng)有一個或者數(shù)個傳感器失效時，不會影響到其他沒有失效的傳感器的正常工作，整個系統(tǒng)也依然可以依據(jù)這些沒有失效的傳感器提供的信息，來對各個溫區(qū)內(nèi)的溫度獲得準(zhǔn)確的測定。在實際工作中，引進(jìn)濕度的變量不僅能夠?qū)χ車h(huán)境的濕度進(jìn)行檢測，還可以作為一個變量對溫度的輸出進(jìn)行判斷。

2.2 有效地消除疏失誤差

在實際工作中，經(jīng)常會由于現(xiàn)場的一些突發(fā)性干擾或者熱處理器件的傳送影像、測量設(shè)備自身的故障，在進(jìn)行溫度測量時產(chǎn)生一些誤差，要對這些誤差進(jìn)行消除，并消除由溫度測量中隨機(jī)干擾造成的影響。在測量溫度分布圖中，需要分析的參數(shù)有上四分位數(shù)、中位數(shù)、下四分位數(shù)和四分位數(shù)的離散程度。在這些數(shù)據(jù)中，中位數(shù)、四分位數(shù)的離散程度的選擇和測量與極值的大小沒有關(guān)系，但是卻與溫度測量中測量數(shù)據(jù)分布的位置密切相關(guān)，并且獲得的有效區(qū)間也與需要排除疏失誤差值沒有太大的關(guān)系。所以，在實際中利用數(shù)據(jù)分布圖法來獲取數(shù)據(jù)的測量，可以增強(qiáng)融合數(shù)據(jù)時對不確定性因素的適應(yīng)性。

2.3 對溫度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合

利用配電柜內(nèi)的溫濕度檢測和自動調(diào)節(jié)技術(shù)，可以在同一個時刻對配電柜的8個傳感器進(jìn)行測量。在測量時，首先要按照由小到大的順序進(jìn)行排列，以得到中位溫度值為23.6 ℃，上四分位數(shù)溫度為23.9 ℃，下四分位數(shù)溫度為23.2 ℃，相應(yīng)的離散度是0.8.在此基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以得到融合后的溫度為24.6 ℃。根據(jù)實踐經(jīng)驗可知，在實際中經(jīng)過融合后的數(shù)據(jù)更接近實際數(shù)據(jù)。

2.4 控制結(jié)果分析

在相同的條件下，智能型的溫濕度控制器加強(qiáng)了數(shù)據(jù)融合和溫濕度變量控制PID控制的實驗效果，同時根據(jù)這些數(shù)字繪制出相應(yīng)的效果圖。在繪制圖中，虛線代表的是基本PID控制效果，而實線代表的是在加入融合數(shù)據(jù)和濕度之后PID的算法。根據(jù)實際情況設(shè)定相應(yīng)的濕度為26 ℃，相對濕度為71%，初始溫度控制在0 ℃，測量條件控制在G（S）=50S+1.在傳統(tǒng)的利用PID控制溫度和濕度中，需要進(jìn)行的調(diào)量較大，也需要很長的過渡時間使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且需要的上升時間也較長。但增加了數(shù)據(jù)融合和濕度變量后，對溫度調(diào)節(jié)的超調(diào)量就會減低一半，需要的上升時間和穩(wěn)定過渡的時間也極大地降低，并且在非常短的時間內(nèi)就達(dá)到控制要求的精確度。所以在電力系統(tǒng)配電柜中增加數(shù)據(jù)融合和濕度變量，明顯地改善了系統(tǒng)對溫度和濕度的控制。

3 結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)配電柜中溫濕度檢測和自動調(diào)節(jié)技術(shù)中，利用多點數(shù)據(jù)的采集進(jìn)行算法融合，并且加入濕度變量多傳感器數(shù)據(jù)融合，有效地克服了傳統(tǒng)濕度傳感器進(jìn)行單點采集溫度控制的不足之處，也避免了使用PID控制中產(chǎn)生的不足之處，從而來達(dá)到控制的精確度要求。在實際工作中，明顯加大了溫濕度的控制速度，也保證了電力系統(tǒng)配電柜中溫濕度的恒定，在實際中應(yīng)用中前景非常廣闊。

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〔編輯：李玨〕