黃 良 李 京 黃 力 莊紅軍 王 帥

(1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550000；2.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司六盤水供電局，貴州 六盤水 553000；3.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局，貴州 畢節(jié) 551700；4.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司銅仁供電局，貴州 銅仁 554300)

1 加熱算法說明

本文在對防冰攝像機在冰期鏡頭加熱研究過程中，在攝像機鏡頭前加裝一塊加熱玻璃，通過控制板控制加熱玻璃的加熱功率，達(dá)成溫度-20℃以上，濕度0～100%范圍內(nèi)保證攝像機鏡頭前不結(jié)冰，不凝露，不起霧，保證攝像機拍攝有效圖片的穩(wěn)定性，主要采用PID算法控制加熱功率，具體的計算步驟如下：

(1)系統(tǒng)上電；

(2)獲取最后的氣象溫濕度，計算露點溫度；其中露點溫度計算表達(dá)式為：

e=WHE

Td=(B(1g(e/E0)))/(A-1g(e/E0))

上述公式中，WH為當(dāng)前環(huán)境溫度，E為當(dāng)前溫度下飽和水氣壓值，B為系數(shù)取值243.92，E0為0℃條件下飽和水氣壓值，A為系數(shù)取值7.69。

(3)取環(huán)境溫濕度、露點溫度以及加熱玻璃溫度PTemp，判斷條件是否滿足環(huán)境溫度≤0℃且相對濕度≥80%；

(4)若滿足(3)，則取0℃和露點溫度中的最大值作為目標(biāo)溫度；

(5)若不滿足(3)，則取露點溫度作為目標(biāo)溫度；

(6)最終目標(biāo)溫度Tar_Temp = 目標(biāo)溫度 + 冗余量2.5℃；

(7)計算當(dāng)前偏差值iError=最終目標(biāo)溫度Tar_Temp-當(dāng)前加熱玻璃溫度PTemp；

(8)增量iIncPid由當(dāng)前偏差iError、上次偏差LastErr、累計偏差SumErr代入算法獲得該值即為當(dāng)前需要加熱達(dá)到的溫度差；

(9)將上次偏差值賦予前次偏差，將本次偏差值賦予上次偏差，用于下次計算；

(10)將增量iIncPid代入功率計算公式，獲得當(dāng)前加熱功率；

(11)間隔10s，再由(2)開始循環(huán)。

2 軟件通信實現(xiàn)

本文通過軟件對一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)偏移進(jìn)行自動修正，對超出范圍的數(shù)據(jù)偏差做特殊處理，在數(shù)據(jù)有所偏移或溫濕度數(shù)據(jù)接收產(chǎn)生錯誤時依然可以實現(xiàn)防冰防霧防凝露的需求。同時，在滿足防冰防霧防凝露要求的情況之下，同樣對加熱玻璃功耗進(jìn)行限定，系統(tǒng)實現(xiàn)低功耗。

圖1為本文所設(shè)計的防冰攝像機軟件通信實現(xiàn)具體流程，主要為：主機通過RS485給子機提供電源，向子機下發(fā)攝像機電源開關(guān)命令通知子機開啟或關(guān)閉攝像機電源(主控取圖時，向子機RS485下發(fā)指令開啟攝像機電源，向攝像機RS485下發(fā)指令與攝像機進(jìn)行通信取圖，取圖結(jié)束下發(fā)電源關(guān)閉指令，子機關(guān)閉攝像機電源)。以及主機向子機下發(fā)氣象溫濕度數(shù)據(jù)用于決定加熱玻璃是否加熱以及加熱功率。

圖1 防冰攝像機軟件通信實現(xiàn)流程

子機開始發(fā)送數(shù)據(jù)包時，判斷發(fā)送對象是否正在進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，則等待計數(shù)加一，繼續(xù)發(fā)送并判斷，當(dāng)?shù)却嫈?shù)小于等于N次時發(fā)送對象接收數(shù)據(jù)完畢，則等待計數(shù)清零并發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)包；當(dāng)發(fā)送對象正在接收數(shù)據(jù)且等待計數(shù)大于N次時，則結(jié)束本次發(fā)送。

子機接收數(shù)據(jù)，依次將數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)幀頭、地址幀、CRC校驗碼、指令所對應(yīng)的數(shù)據(jù)段長度進(jìn)行判斷，若其中一項不正確則重新接收數(shù)據(jù)包，若正確，則依照順序驗證，直到驗證完數(shù)據(jù)段長度，之后按照命令進(jìn)行處理，并向發(fā)送方返回應(yīng)答幀。其中，若子機一直未接收到數(shù)據(jù)包，也一直處于監(jiān)聽狀態(tài)。

3 結(jié)論

本文采用PID控制算法，通過對露點溫度的計算，從而實現(xiàn)對攝像機鏡頭溫度的控制，并結(jié)合計算機技術(shù)對一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)偏移進(jìn)行自動修正，其次通過子機讀取加熱玻璃溫度、氣象溫濕度數(shù)據(jù)，計算并控制加熱策略，且根據(jù)主機下發(fā)的命令負(fù)責(zé)控制攝像機的電源開關(guān)。