户外端子箱智能温湿度控制装置的研制

姜兆庆 张兴

山东联诚工程建设监理有限公司 山东济南 250000

1 基本理论概述

变电站端子箱是室外电气设备与室内测控、保护、通信等设备连接的中间环节。由于户外端子箱时长会处于较为不稳定的温度和湿度环境中，端子箱内的众多设备、零部件以及连接口非常容易老化和生锈，尤其是在我国一些气候潮湿的地区或潮湿阴暗地下等区域的户外端子箱，更容易出现如端子螺丝和连片生锈的情形，最终导致接触不良，进而产生使用风险并影响具体的工作的开展[1]。

为了能够保持端子箱内的温度和湿度处于合理区间，尤其是减少凝露情况的出现次数。通常情况下，工作人员会在户外端子箱中安装智能温度和湿度控制装置，实时检测户外端子箱内的温度和湿度数据，根据实际获取的数据来决定是否启动智能温湿度控制装置，从而让端子箱内的温度和湿度回归合理区间。例如，当户外端子箱内的温度和湿度条件偏离正常值时，智能温湿度控制装置会自动启动，提高箱体内部温度来降低箱体内部的湿度，从而避免出现凝露情形。当端子箱内的温度和湿度回归正常值时，智能温湿度控制装置自动停止运行，实现全天候24小时对户外端子箱内的温湿度进行实时监控。户外端子箱智能温度和湿度控制装置是以PID控制为基础，PID控制也称“”比例积分微分控制，根据给定值和实际输出值构成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分，通过线性组合组成控制变量，从而实现对被控对象的控制工作。PID控制是保证户外端子箱智能温湿度控制装置正常运行的基础，它在其中发挥着重要的作用[2]。

2 户外端子箱智能温湿度控制装置基本思路

由于凝露现象对于户外端子箱产生的消极影响最为强烈，所以智能温湿度控制装置的设计思路就是要以如何避免出现凝露现象或出现凝露现象后如何采取举措来解决凝露问题。户外端子箱智能温湿度控制装置的基本设计思路，是由以下几个步骤组成：首先，以单片机作为户外端子箱智能温湿度控制装置的核心控制器，以PID控制算法作为智能温湿度控制装置的运行程序基础。其次，控制器利用温度和湿度传感器获取端子箱内的温度和湿度数据，数据传输到智能温湿度控制装置中的执行器装置。最后，执行器装置中的加热部件能够进行加热处理，从而解决端子箱内的凝露问题，保持端子箱内的温度和湿度处于合理的区间。控制器检测到户外的端子箱内温度和湿度达到标准值后，发送指令到执行器装置，之后执行器装置停止工作[3]。

3 户外端子箱智能温湿度控制装置实施方案

3.1 户外端子箱智能温湿度控制装置基本结构

户外端子箱智能温湿度控制装置基本是由三个模块组成：第一个模块是控制模块，该模块是由传感器、控制器、编码器等零部件组成。第二个模块是编程与算法模块，该模块是软件程序模块，通过编程来实现PID控制，将温度与湿度传感器的数据转变为程序，传输给下一个模块。第三个模块是执行模块，该模块是主要由加热器及零部件组成，加热器负责收到温度和湿度数据后开启加热功能，解决户外端子箱内的凝露问题或防止出现凝露情况。

3.2 软件系统控制

户外端子箱中的智能温湿度控制装置，会将传感器获取的温度和湿度数值与预先设定的标准值进行比较工作，利用编程的方式来成功的实现PID控制目标工作。软件控制系统将户外端子箱中的实际温湿度数值与既定的数值进行比较，从而决定整个智能温湿度控制装置中的加热器及相关组件是否开启。比例积分微分控制（PID控制）是一种较为简便且实用性较强的控制策略，将其应用到户外端子箱的智能温湿度控制装置中，既能够降低整个装置的复杂性，又能够提升后期维修和养护的便利性。PID控制的最主要工作目标就是解决户外端子箱中实际温湿度数值与标准温湿度数值之间的差异问题，让户外端子箱中始终保持着恰当的温度与湿度水平。

3.3 加热装置及组件

户外端子箱智能温湿度控制装置中的执行模块，主要是由加热装置及其组件组成。该装置主要由驱动接口、执行器以及加热电阻组成，在PID控制算法的引导下接收数据并发送启动命令。当户外端子箱中的传感器，检测到实际的温度和湿度数值与既定数标准数值进行比较，若出现差异的情形后控制器会将数据传输至执行器，这其中应用到PID控制来将数据进行相互转化。执行器中的加热装置及组件，会通过采取相关操作来作用于加热电阻的两端电压。如果户外端子箱中的温度低于标准数值，那么加热装置及组件就会启动工作程序，升高温度来到达标准数值。

3.4 智能温湿度控制装置的基本工作原理

第一，提前设定标准的温度和湿度数值。第二，户外端子箱中的传感器实时检测箱体中的温度和湿度数据，并将数据与提前设定的标准值进行比较，确定两者之间的差异数值。第三，计算出实际值与标准值之间的差异数值，在PID控制算法的作用下变为数据信号，并将数据传输至执行器。第四，执行模块中的加热装置及组件接收命令，并通过作用加热电阻来实现对户外端子箱内的温度进行控制。第五，不断重复整个流程，从而实现对户外端子箱内的温度和湿度进行实时地监测和调节。

4 结语

智能温湿度控制装置对于防止户外端子箱中零部件受潮生锈，延长端子箱的使用寿命等方面都发挥着重要的积极作用。智能温湿度控制装置也有利于降低户外端子箱后期的养护和维修成本，应用效果非常显著，对于保证端子箱的正常工作产生发挥着积极作用。