謝正新

摘 要：分析、研究了配電柜內(nèi)溫濕度的檢測(cè)和自動(dòng)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(cè)技術(shù)。實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，在利用多傳感器采集數(shù)據(jù)時(shí)，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(diǎn)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(dòng)調(diào)節(jié)

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

在電力系統(tǒng)中，配電柜中的恒溫濕度對(duì)電力系統(tǒng)有著重要的影響，如果溫濕度過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)給電能配送帶來(lái)巨大的負(fù)面影響，還會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成不利的影響，甚至引起電能爆炸。因此，在實(shí)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(duì)其檢測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

傳統(tǒng)的PID和單點(diǎn)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(cè)和自動(dòng)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(shí)時(shí)控制的加熱器。該系統(tǒng)由于可靠、穩(wěn)定，還簡(jiǎn)單實(shí)用，被廣泛使用在實(shí)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(shí)際工作中，為了使測(cè)量的配電柜溫度和濕度更加可靠，還需要在各個(gè)溫區(qū)控制中的典型位置處安裝傳感器。這樣測(cè)量濕度的電路就會(huì)通過(guò)HIH--3610D的濕度傳感器把需要變送的信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～5 V的直流電壓，經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)化器把8個(gè)溫區(qū)的控制信號(hào)與MCU數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并根據(jù)各個(gè)溫度范圍內(nèi)設(shè)定和測(cè)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(duì)繼電輸出器的狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度負(fù)反饋的閉環(huán)控制；同時(shí)，LED還能夠正確地顯示出當(dāng)前設(shè)定和測(cè)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(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)就會(huì)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(shí)，相應(yīng)的控制繼電器就會(huì)進(jìn)行吸合，而排風(fēng)扇也會(huì)開(kāi)始工作，使空氣對(duì)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(shí)，相應(yīng)的排風(fēng)扇就會(huì)停止工作。

2 系統(tǒng)內(nèi)部的溫濕度檢測(cè)與自動(dòng)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(shí)就是對(duì)人腦綜合處理問(wèn)題的能力進(jìn)行模仿，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)按時(shí)序取得的多傳感器觀測(cè)信息在一定的信息準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合、支配和使用，并以此來(lái)完成相應(yīng)的決策和估計(jì)任務(wù)，從而對(duì)信息進(jìn)行處理。在實(shí)際中應(yīng)用數(shù)據(jù)融合理論具有一定的優(yōu)越性，對(duì)有限次的數(shù)據(jù)測(cè)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(duì)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(gè)溫區(qū)溫度測(cè)量中數(shù)據(jù)的不確定性，獲得更加可靠、準(zhǔn)確的溫度測(cè)量結(jié)果，從而提高系統(tǒng)控制的性能。在某一個(gè)溫區(qū)中，當(dāng)有一個(gè)或者數(shù)個(gè)傳感器失效時(shí)，不會(huì)影響到其他沒(méi)有失效的傳感器的正常工作，整個(gè)系統(tǒng)也依然可以依據(jù)這些沒(méi)有失效的傳感器提供的信息，來(lái)對(duì)各個(gè)溫區(qū)內(nèi)的溫度獲得準(zhǔn)確的測(cè)定。在實(shí)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(cè)，還可以作為一個(gè)變量對(duì)溫度的輸出進(jìn)行判斷。

2.2 有效地消除疏失誤差

在實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)由于現(xiàn)場(chǎng)的一些突發(fā)性干擾或者熱處理器件的傳送影像、測(cè)量設(shè)備自身的故障，在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)產(chǎn)生一些誤差，要對(duì)這些誤差進(jìn)行消除，并消除由溫度測(cè)量中隨機(jī)干擾造成的影響。在測(cè)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(cè)量與極值的大小沒(méi)有關(guān)系，但是卻與溫度測(cè)量中測(cè)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(méi)有太大的關(guān)系。所以，在實(shí)際中利用數(shù)據(jù)分布圖法來(lái)獲取數(shù)據(jù)的測(cè)量，可以增強(qiáng)融合數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)不確定性因素的適應(yīng)性。

2.3 對(duì)溫度測(cè)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(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，可以在同一個(gè)時(shí)刻對(duì)配電柜的8個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，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(duì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知，在實(shí)際中經(jīng)過(guò)融合后的數(shù)據(jù)更接近實(shí)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(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)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(shí)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(shí)際情況設(shè)定相應(yīng)的濕度為26 ℃，相對(duì)濕度為71%，初始溫度控制在0 ℃，測(cè)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(zhǎng)的過(guò)渡時(shí)間使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且需要的上升時(shí)間也較長(zhǎng)。但增加了數(shù)據(jù)融合和濕度變量后，對(duì)溫度調(diào)節(jié)的超調(diào)量就會(huì)減低一半，需要的上升時(shí)間和穩(wěn)定過(guò)渡的時(shí)間也極大地降低，并且在非常短的時(shí)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(duì)溫度和濕度的控制。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)配電柜中溫濕度檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)中，利用多點(diǎn)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(diǎn)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(lái)達(dá)到控制的精確度要求。在實(shí)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(shí)際中應(yīng)用中前景非常廣闊。

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〔編輯：李玨〕