CN107102659A - 一种可远程监控的电气箱柜除湿系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种可远程监控的电气箱柜除湿系统及其控制方法，属于除湿技术领域；系统包括温湿度传感器、控制模块、除湿模块、组网模块、云端服务器、监控中心计算机及手机等；方法包括：温湿度传感器检测环境温湿度；组网模块将环境温湿度检测值传至云端服务器；当大气湿度与大气降水量综合值大于设定值，监控中心计算机及手机发送启动除湿指令至控制模块；控制模块控制除湿模块进行除湿作业，或根据环境湿度检测值控制除湿模块进行不同程度的除湿；本发明结合物联网智能控制，能实现远程实时监控；可根据云端数据调整除湿器系统参数；具有多个半导体制冷片以及辅助加热装置，解决传统除湿器除湿速度小于湿度上升速度的问题，还可在环境湿度低时节约电能。

Description

一种可远程监控的电气箱柜除湿系统及其控制方法

技术领域

本发明属于除湿技术领域，具体涉及一种可远程监控的电气箱柜除湿系统及其控制方法。

背景技术

由于电气箱柜很大一部分工作在室外和地下室等环境湿度较大的环境中，因而柜内的相对湿度也会很大。在相对湿度较大的情况下，由微生物引起的绝缘材料的腐蚀，线路接头暴露处发生氧化，容易导致电路短路或接触不良，更会导致绝缘结构破坏，绝缘强度降低。因此在电气箱柜中大都采用除湿器来保障电气箱柜内的电气设备安全运行。

传统的除湿器直接采用电阻丝加热的办法，即强制提升环境温度，让水以气态的形式存在于电气箱柜内。这种办法未能根本解决去除电气箱柜中水分的问题。

现有除湿器在遭受极端恶劣天气短时间相对湿度迅速提高的情况下，不能采取有效措施，导致箱柜内电气设备受到影响。

现有除湿设备的温湿度环境数据无法实时储存，不能形成地区箱柜温湿度数据库以供分析，进而无法适时调整除湿器的设置。

现有除湿设备无法实现与工程技术人员间的实时交互，无法实现在天气环境变化时的除湿预处理。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种可远程监控的电气箱柜除湿系统及其控制方法。

本发明的技术方案：

一种可远程监控的电气箱柜除湿系统，包括：

设置在不同电气箱柜内的除湿器、云端服务器、监控中心计算机及手机，所述除湿器包括温湿度传感器、控制模块、除湿模块、组网模块、路由器和外壳；所述组网模块包括第二单片机和网络芯片；所述外壳设置于电气箱柜内，控制模块、除湿模块和组网模块均设置于外壳内，温湿度传感器设置于电气箱柜内且位于外壳外部；所述温湿度传感器的输出端分别与控制模块输入端和第二单片机输入端连接；所述控制模块输出端与除湿模块输入端连接；所述第二单片机输出端与控制模块的输入端和网络芯片连接，所述网络芯片连接路由器，经路由器与云端服务器进行数据传递；所述监控中心计算机通过互联网访问云端服务器，所述手机通过移动数据网络或互联网访问云端服务器。

所述控制模块包括第一单片机、电机驱动器和液晶显示屏，所述除湿模块包括除湿单元、辅助加热装置、驱动电机和摆风机构；所述外壳两侧设置有进风口和出风口，所述除湿单元设置于进风口和出风口之间，所述摆风机构设置在出风口处；所述温湿度传感器的输出端和组网模块输出端分别与第一单片机的输入端连接，所述第一单片机的输出端分别连接除湿单元输入端、电机驱动器输入端和液晶显示屏，并通过继电器连接辅助加热装置，所述驱动电机的动力输出端与摆风机构的动力输入端连接，所述驱动电机的输入端连接电机驱动器的输出端。

所述除湿单元包括冷凝片、至少一个半导体制冷片及散热片；所述第一单片机的输出端通过继电器分别连接各半导体制冷片输入端，所述各半导体制冷片的冷端分别与冷凝片连接，所述各半导体制冷片的热端分别与散热片连接；在所述冷凝片的底部设有冷凝水导管；所述冷凝片、半导体制冷片和散热片依次并列设置，在所述散热片一侧对应设置散热风扇；所述冷凝片设置于外壳内进风口一侧，所述散热风扇设置于外壳内出风口一侧；电气箱柜内湿润的空气在散热风扇的作用下通过进风口进入外壳，与冷凝片接触后内部水分冷凝成水，冷凝水通过冷凝水导管排至电气箱柜外，除湿后的空气经摆风机构排出。

所述摆风机构包括短连杆、长连杆、活动扇叶、上侧连杆及下侧连杆；所述活动扇叶的端部与上侧连杆及下侧连杆铰接；所述短连杆一端与驱动电机的动力输出端相接，短连杆另一端与长连杆一端铰接；所述长连杆另一端与上侧连杆铰接。

所述辅助加热装置固定在除湿单元的底部。

一种可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：上电初始化，温湿度传感器实时检测环境温湿度，将环境温湿度检测值传至组网模块及控制模块；

步骤2：组网模块将环境温湿度检测值经过路由器上传至云端服务器，云端服务器存储环境温湿度检测值，形成云端数据平台；

步骤3：当大气湿度与大气降水量综合值大于设定值，监控中心计算机及手机通过组网模块发送启动除湿指令至控制模块；所述综合值＝大气湿度+0.01×降水量×100％；

步骤4：控制模块判断是否有组网模块发送的启动除湿指令，有，则控制除湿模块进行除湿作业，否则，根据环境湿度检测值控制除湿模块进行不同程度的除湿。

本发明还提供一种可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：上电初始化，温湿度传感器实时检测环境温湿度数据，将环境温湿度检测值传至组网模块及第一单片机；

步骤2：组网模块将环境温湿度检测值经过路由器上传至云端服务器，云端服务器存储环境温湿度检测值，形成云端数据平台；

步骤3：当大气湿度与大气降水量综合值大于设定值，监控中心计算机及手机通过组网模块发送启动除湿指令至第一单片机；所述综合值＝大气湿度+0.01×降水量×100％；

步骤4：第一单片机判断是否有组网模块发送的启动除湿指令，有，控制除湿模块进行除湿作业，否则，将环境湿度检测值与除湿湿度设定参数进行比较，进行不同程度除湿：

(1)当环境湿度检测值介于除湿湿度下限值A和除湿湿度中间值B之间，第一单片机启动除湿单元中的部分半导体制冷片进行除湿，并通过电机驱动器和驱动电机启动摆风机构；

(2)当环境湿度检测值介于除湿湿度中间值B和除湿湿度上限值C之间，第一单片机启动除湿单元中的全部半导体制冷片和摆风机构；

(3)当环境湿度检测值大于除湿湿度上限值C，第一单片机同时启动除湿单元中的全部半导体制冷片、摆风机构和辅助加热装置；

(4)当环境湿度检测值小于除湿湿度下限值A，第一单片机停止除湿单元、摆风机构及辅助加热装置，系统回到初始状态。

进一步地，工作人员可下载云端数据平台的环境温湿度检测值，进行数据处理，形成当地电气箱柜温湿度信息数据库。根据温湿度变化规律，调整第一单片机中除湿湿度设定参数即除湿湿度下限值A、除湿湿度中间值B和除湿湿度上限值C。

有益效果：本发明的一种可远程监控的电气箱柜除湿系统及其控制方法与现有技术相比，具有如下优势：

(1)利用组网模块，结合物联网智能控制思想，工程技术人员利用手机或监控中心计算机，可随时随地了解电气箱柜内环境信息，不受电气箱柜周围环境限制，更为智能便捷地实现远程实时监控；

(2)工程技术人员可在实时监查电力箱柜温湿度的同时，结合当前天气变化预测，在突发极端、恶劣天气时通过云端服务器提前操控除湿模块进行工作，以应变突发恶劣环境，保证电气箱柜在任何环境下的安全稳定运行；

(3)通过系统的组网模块，可以下载并保存云端数据平台的温湿度数据，进行数据处理，形成当地电气箱柜温湿度信息数据库，适当调整除湿器的系统参数，提高除湿效率；

(4)采用摆风机构，可以提高电气箱柜内空气的流通能力，解决现有半导体除湿器工作时，电气箱柜内空气流通能力差，空气不能完全与冷凝片接触导致的除湿效果差的问题；

(5)多个半导体制冷片以及辅助加热装置，由控制模块根据电气箱柜内的温湿度情况控制开通和关断，不仅可以解决极端天气下传统除湿器除湿速度小于湿度上升速度导致电气箱柜内相对湿度快速上升引发的设备故障问题，还可在环境湿度低时节约电能。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的可远程监控的电气箱柜除湿系统连接示意图；

图2为本发明一种实施方式的可远程监控的电气箱柜除湿系统整体结构示意图；

图3为本发明一种实施方式的可远程监控的电气箱柜除湿系统电路连接示意图；

图4为本发明一种实施方式的摆风机构结构示意图；

图5为本发明一种实施方式的可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法流程图；

图中：1-外壳，2-辅助加热装置，3-驱动电机，4-摆风机构，5-冷凝片，6-半导体制冷片，7-导热硅脂，8-散热片，9-冷凝水导管，10-散热风扇，11-短连杆，12-长连杆，13-活动扇叶，14-上侧连杆，15-下侧连杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。

如图1-2所示，本实施方式的一种可远程监控的电气箱柜除湿系统，用于易潮湿区域电气箱柜内的除湿，利用环保无污染的半导体制冷片，全自动去除电气箱柜内的水分并将其排至电气箱柜外，包括：

设置在不同电气箱柜内的除湿器、云端服务器、监控中心计算机及手机，所述除湿器包括温湿度传感器、控制模块、除湿模块、组网模块、路由器、外壳1和电源。

所述外壳设置于电气箱柜内，控制模块、除湿模块和组网模块均设置于外壳1内，温湿度传感器设置于电气箱柜内且远离外壳1，用于实时检测电力箱柜内温湿度信息，将检测到的环境温湿度检测值传输给控制模块和组网模块。

所述组网模块接收由温湿度传感器传输的电气箱柜内温湿度检测值；位于不同电气箱柜内的路由器将组网模块的温湿度检测值传递至云端服务器；所述云端服务器接收并存储各个电气箱柜温湿度信息数据，形成云端数据平台。

所述控制模块包括第一单片机、电机驱动器和液晶显示屏；所述除湿模块包括除湿单元、辅助加热装置2、驱动电机3和摆风机构4。

所述温湿度传感器的输出端分别与第一单片机的输入端和组网模块的输入端连接，所述第一单片机的输出端分别连接电机驱动器的输入端、除湿单元输入端、辅助加热装置2的输入端和液晶显示屏，所述组网模块输出端连接第一单片机输入端。

所述外壳设置有进风口、出风口和辅助加热装置安装口。

所述辅助加热装置2通过辅助加热装置安装口固定设置在除湿单元的底部。

所述驱动电机3及摆风机构4固定外壳出风口处。

所述组网模块包括第二单片机和网络芯片，所述温湿度传感器的输出端连接第二单片机输入端，所述第二单片机输出端连接第一单片机输入端，第二单片机连接网络芯片，所述网络芯片与路由器连接，经路由器与云端服务器进行数据传递；所述云端服务器和监控中心计算机通过互联网进行数据传递；所述云端服务器和手机通过移动数据网络或互联网进行数据传递。

所述监控中心计算机和手机能够实时与云端服务器进行数据传递，可实时监查电气箱柜内的温湿度信息，以便工作人员能够及时分析处理电气箱柜内存在的问题。工作人员还可根据天气预报，在极端、恶劣天气来临之前，通过监控中心计算机和手机发送启动除湿指令，经由云端服务器、路由器及组网模块传送指令信号至控制模块，从而提前启动除湿作业，以保障整个电力箱柜的安全稳定运行。

所述第一单片机用于将接收到的环境温湿度检测值通过液晶显示屏显示，并将环境湿度检测值与除湿湿度参数进行比较，向电机驱动器及除湿模块发出指令信号；所述电机驱动器接受第一单片机发出的指令，驱动驱动电机3运行带动摆风机构4。

所述除湿单元包括冷凝片5、半导体制冷片6、导热硅脂7及散热片8；本实施方式中半导体制冷片6包括半导体制冷片a和半导体制冷片b，根据第一单片机的指令信号启动单一或组合除湿作业方式；所述半导体制冷片a和半导体制冷片b的冷端分别与冷凝片5相接；所述半导体制冷片a和半导体制冷片b的热端分别与散热片8相接；在所述冷凝片5的底部设有冷凝水导管9；在所述散热片8一侧对应设置散热风扇10；所述冷凝片5、半导体制冷片6、导热硅脂7及散热片8依次并列设置并连接固定；所述导热硅脂7涂抹于散热片8与半导体制冷片6热端之间。

所述冷凝片5设置于外壳内进风口一侧，所述散热片8设置于外壳内出风口一侧；

所述除湿单元中冷凝片5下部与冷凝水导管9相连，电气箱柜内的湿润的空气经过进风口与冷凝片5接触后会冷凝成水，将冷凝水通过冷凝水导管9排至电气箱柜外。由于散热风扇10的作用，除湿器内部的压强小于电气箱柜内的压强，从而产生内外压强差，湿润的空气从进风口向除湿器内部流动与冷凝片接触，后经过对流风道，由摆风机构4排出。

所述电源模块为新型除湿器供电。

如图3所示，为本实施方式中电路连接示意图，各器件型号如下：

液晶显示屏——LCD1602；第一单片机、第二单片机——STC89C52；温湿度传感器——DHT11；电机驱动器——ULN2003；驱动电机——28BYJ48；网络芯片——ENC28J60；路由器——RJ-45。

如图3所示，本实施方式中，所述第一单片机分别通过继电器K1、K2、K3连接半导体制冷片a、半导体制冷片b和辅助加热装置，第一单片机通过控制继电器断开和闭合，控制半导体制冷片a、半导体制冷片b和辅助加热装置的工作状态。

如图4所示，所述摆风机构采用曲柄连杆的机械原理，包括短连杆11、长连杆12、活动扇叶13、上侧连杆14及下侧连杆15；所述活动扇叶13的端部与上侧连杆14及下侧连杆15铰接，驱动电机转子与短连杆11相连，短连杆11的运动轨迹为圆形，短连杆11的一端与长连杆12一端铰接，长连杆12与上侧连杆14铰接。摆风机构中的驱动电机3做为动力输入端，当驱动电机3进入工作状态，驱动电机3带动短连杆11以圆形运动轨迹运动，与短连杆11铰接的长连杆12一起运动，与长连杆12铰接的上侧连杆14摆动，进而带动各活动扇叶13往复摆动，各活动扇叶的摆动角度为θ。摆风机构中的活动扇叶数目可根据除湿器尺寸设置。摆风结构在不同湿度环境中，可根据需要设置驱动电机的转速控制活动扇叶的摆动速度，增强空气流通能力，提高除湿效率。

如图5所示，本实施方式的可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：上电初始化，温湿度传感器实时检测环境温湿度，将检测到的环境温湿度检测值传至第二单片机及第一单片机；

步骤2：第二单片机将环境温湿度检测值经过网络芯片和路由器上传至云端服务器，云端服务器存储环境温湿度检测值，形成云端数据平台；

步骤3：监控中心计算机及手机读取云端数据平台中环境温湿度检测值，当大气湿度与大气降水量综合值大于设定值，监控中心计算机及手机通过组网模块发送启动除湿指令至第一单片机；所述综合值＝大气湿度+0.01×降水量×100％；本实施方式中，设定值为50％。

步骤4：第一单片机判断是否有组网模块发送的启动除湿指令，有，同时启动除湿单元中的半导体制冷片a、半导体片制冷b、摆风机构和辅助加热装置，否则，将温湿度传感器发送的环境温湿度检测值显示，并将环境湿度检测值与除湿湿度设定参数进行比较，进行不同程度除湿：

(1)当环境湿度检测值介于除湿湿度下限值A和湿度中间值B之间，第一单片机启动除湿单元中的半导体制冷片a进行除湿，并通过电机驱动器和驱动电机启动摆风机构；

(2)当环境湿度检测值介于除湿湿度中间值B和除湿湿度上限值C之间，第一单片机启动除湿单元中的半导体制冷片a、半导体制冷片b和摆风机构；

(3)当环境湿度检测值大于除湿湿度上限值C，第一单片机同时启动除湿单元中的半导体制冷片a、半导体片制冷b、摆风机构和辅助加热装置；

(4)当环境湿度检测值小于系统除湿湿度下限值A，第一单片机停止除湿单元、摆风机构及辅助加热装置，系统回到初始状态。

进一步地，工作人员可下载云端数据平台的温湿度数据，进行数据处理，形成当地电气箱柜温湿度信息数据库。根据温湿度变化规律，调整第一单片机中除湿湿度设定参数A、B、C。本实施方式中，设定参数A、B、C取值分别为40％、60％、70％。

所述外壳可后置电气柜导轨卡，使除湿器能够固定在电气箱柜导轨上。本发明整个除湿系统体积小，安装简易，便于在各类电气箱柜中安装使用，对电气箱柜内其他设备没有干扰。

正常天气工作模式中用于本除湿器的半导体制冷片在除湿过程中保持能量不变，避免因为电气箱柜引入新的热源导致柜内温度升高对电气设备产生影响。

在湿度特别大的情况下，可以采用多级半导体制冷片以及采用更大功率散热风扇来提高整个除湿装置的除湿能力。

本发明利用组网技术及物联网智能控制思想，让工作人员可以远离实地，利用监控中心计算机、手机即可了解箱内环境温湿度信息，并可通过监控中心计算机及手机对除湿器进行远程预操作控制，提前启动除湿作业，以应对突发恶劣天气。

本发明可形成地区电力箱柜温湿度信息数据库，通过数据处理，可得到每年温湿度变化的规律，以此为依据，可适当调整除湿器的控制参数，以达到有效除湿和低耗节能的目的。

可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可远程监控的电气箱柜除湿系统，其特征在于，包括：

设置在不同电气箱柜内的除湿器、云端服务器、监控中心计算机及手机，所述除湿器包括温湿度传感器、控制模块、除湿模块、组网模块、路由器和外壳；所述外壳设置于电气箱柜内，控制模块、除湿模块和组网模块均设置于外壳内，温湿度传感器设置于电气箱柜内且位于外壳外部；所述温湿度传感器的输出端分别与控制模块输入端和组网模块输入端连接；所述控制模块输出端与除湿模块输入端连接；所述组网模块输出端与控制模块的输入端连接，所述组网模块还连接路由器，经路由器与云端服务器进行数据传递；所述监控中心计算机通过互联网访问云端服务器，所述手机通过移动数据网络或互联网访问云端服务器。

2.根据权利要求1所述的可远程监控的电气箱柜除湿系统，其特征在于，所述控制模块包括第一单片机、电机驱动器和液晶显示屏，所述除湿模块包括除湿单元、辅助加热装置、驱动电机和摆风机构；所述外壳两侧设置有进风口和出风口，所述除湿单元设置于进风口和出风口之间，所述摆风机构设置在出风口处；所述温湿度传感器的输出端和组网模块输出端分别与第一单片机的输入端连接，所述第一单片机的输出端分别连接除湿单元输入端、电机驱动器输入端和液晶显示屏，并通过继电器连接辅助加热装置输入端，所述驱动电机的动力输出端与摆风机构的动力输入端连接，所述驱动电机的输入端连接电机驱动器的输出端。

3.根据权利要求1所述的可远程监控的电气箱柜除湿系统，其特征在于，所述组网模块包括第二单片机和网络芯片，所述温湿度传感器的输出端连接第二单片机输入端，第二单片机输出端连接网络芯片和控制模块输入端，网络芯片连接路由器。

4.根据权利要求2所述的可远程监控的电气箱柜除湿系统，其特征在于，所述除湿单元包括冷凝片、至少一个半导体制冷片及散热片；所述第一单片机的输出端分别通过继电器连接各半导体制冷片输入端，所述各半导体制冷片的冷端分别与冷凝片连接，所述各半导体制冷片的热端分别与散热片连接；在所述冷凝片的底部设有冷凝水导管；在所述散热片一侧对应设置散热风扇；所述冷凝片、半导体制冷片和散热片依次并列设置，冷凝片设置于外壳内进风口一侧，散热片设置于外壳内出风口一侧。

5.根据权利要求2所述的可远程监控的电气箱柜除湿系统，其特征在于，所述摆风机构包括短连杆、长连杆、活动扇叶、上侧连杆及下侧连杆；所述活动扇叶的端部与上侧连杆及下侧连杆铰接；所述短连杆一端与驱动电机的动力输出端相接，短连杆另一端与长连杆一端铰接；所述长连杆另一端与上侧连杆铰接。

6.根据权利要求2所述的可远程监控的电气箱柜除湿系统，其特征在于，所述辅助加热装置固定在除湿单元的底部。

7.权利要求1所述可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：上电初始化，温湿度传感器实时检测环境温湿度，将环境温湿度检测值传至组网模块及控制模块；

步骤2：组网模块将环境温湿度检测值经过路由器上传至云端服务器，云端服务器存储环境温湿度检测值，形成云端数据平台；

步骤3：当大气湿度与大气降水量综合值大于设定值，监控中心计算机及手机通过组网模块发送启动除湿指令至控制模块；所述综合值＝大气湿度+0.01×降水量×100％；

步骤4：控制模块判断是否有组网模块发送的启动除湿指令，有，则控制除湿模块进行除湿作业，否则，根据环境湿度检测值控制除湿模块进行不同程度的除湿。

8.权利要求4所述可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：上电初始化，温湿度传感器实时检测环境温湿度数据，将环境温湿度检测值传至组网模块及第一单片机；

步骤2：组网模块将环境温湿度检测值经过路由器上传至云端服务器，云端服务器存储环境温湿度检测值，形成云端数据平台；

步骤3：当大气湿度与大气降水量综合值大于设定值，监控中心计算机及手机通过组网模块发送启动除湿指令至第一单片机；所述综合值＝大气湿度+0.01×降水量×100％；

步骤4：第一单片机判断是否有组网模块发送的启动除湿指令，有，控制除湿模块进行除湿作业，否则，将环境湿度检测值与除湿湿度设定参数进行比较，进行不同程度除湿：

(1)当环境湿度检测值介于除湿湿度下限值A和除湿湿度中间值B之间，第一单片机启动除湿单元中的部分半导体制冷片进行除湿，并通过电机驱动器和驱动电机启动摆风机构；

(2)当环境湿度检测值介于除湿湿度中间值B和除湿湿度上限值C之间，第一单片机启动除湿单元中的全部半导体制冷片和摆风机构；

(3)当环境湿度检测值大于除湿湿度上限值C，第一单片机同时启动除湿单元中的全部半导体制冷片、摆风机构和辅助加热装置；

(4)当环境湿度检测值小于除湿湿度下限值A，第一单片机停止除湿单元、摆风机构及辅助加热装置，系统回到初始状态。

9.根据权利要求8所述可远程监控的电气箱柜除湿系统的控制方法，其特征在于，所述除湿湿度下限值A、除湿湿度中间值B和除湿湿度上限值C根据云端数据平台中存储的环境湿度检测值的变化规律调整。