设备箱体环境数据分析及应用

设备箱体环境数据分析及应用

林思嘉1,陶柏洪2

1.广东电网有限责任公司湛江供电局 524000 广东省 湛江市  2. 广东电网有限责任公司东莞供电局 523000 广东省 东莞市

摘要：在对设备箱体内的环境温度、湿度、气压等数据进行实时采集的基础上，利用 Matlab软件对这些数据进行分析处理，通过对数据的统计与分析，可以得到设备箱体内的环境参数，并结合环境参数，根据相关标准对设备箱体的设计提供一定的参考。随着科学技术的进步，自动化程度不断提高，越来越多的设备进入了人们的生活和工作中，但也带来了新问题。如在生产中如何保证设备正常运行，以及在日常使用中如何保证设备运行安全等，特别是调度自动化设备等对环境要求特别严格的箱体显得尤为重要。设备箱体是设备正常运行的基础和保障，而对环境温度、湿度、气压等参数进行实时采集并进行分析处理是对这些参数进行有效控制和管理的前提。

关键词:设备箱体；环境数据；应用

引言：调度自动化设备箱体及变电站在户外需要连接许多汇控箱、端子箱、电源箱等箱体，每个箱体都内置了很多元器件，为了确保元器件能够正常运行，一般箱体会配备驱潮器。本文针对设备箱体环境数据分析及应用展开了详细的阐述主要在于通过变电站户外箱体运行状态监测设备，从而对于箱体内外部的湿度、温度展开全面管控。真实采集运行环境下的各项数据，从而评估箱体的安全运行环境问题。

一、设备箱体环境数据分析

（一）数据采集

在设备生产过程中，为了保证设备的正常运行，一般都需要对设备箱体进行密封处理，这样才能使设备保持正常的工作状态，以达到预期的使用效果。为了实现设备箱体内部环境参数的实时采集，一般都采用数据采集系统对设备箱体内部进行数据采集。数据采集系统一般由传感器、变送器、控制器及相应的接口电路组成。传感器用于将被测的物理量转换成电信号，变送器将信号进行放大处理，并根据需要将电信号转换为相应的数字信号，控制器则对这些数字信号进行相应的处理，以得到设备箱体内部环境参数。其中传感器作为数据采集系统的输入端，与变送器和控制器连接形成数据采集系统，传感器主要用来采集被测物理量；变送器主要用于将变送器所采集到的信号进行放大处理并转换成与之相对应的数字信号；控制器是整个数据采集系统的核心，它根据传感器获得的被测物理量（如温度、湿度、压力等）来控制相应的执行机构以实现对被测物理量进行准确测量。接口电路是用来实现传感器与变送器、控制器之间的通信连接。由于环境参数是连续变化着的，因此为了保证数据采集系统能够正常工作，在进行数据采集之前必须对数据进行必要的预处理，如滤波、信号调理等。

（二） Matlab数据分析处理

Matlab软件是一个功能强大的计算机语言，它是由美国 NI公司开发的一种可视化编程语言，其目的是为了用程序来描述和解释计算机的内部工作过程。Matlab提供了许多数学工具，如数值计算、矩阵运算、函数以及图形和图形界面等。它在科学计算、数据分析以及系统仿真方面都有广泛的应用。利用 Matlab软件对设备箱体环境进行实时数据采集，并对采集到的数据进行分析和处理，得到设备箱体内的环境参数，并根据这些数据进行设备箱体的设计。在 Matlab软件中，可以通过对这些数据的分析得到以下结果：1、环境温度：可以通过观察温度变化曲线来分析，通过查看温度曲线的变化情况，可以判断设备箱体是否出现了故障。

二、设备箱体应用

（一）分析产品质量与环境关系

在产品的生产和使用过程中，产品所处的环境对其性能有着很大影响，如环境温度、湿度、气压等参数对产品的质量有重要影响，而产品所处的环境又会影响其质量。因此，产品质量与其所处的环境有很大关系。在我们日常使用的设备中，如温度、湿度、气压等参数都有严格的标准规定，如温度低于10℃，相对湿度不大于75% RH；高于35℃，相对湿度不大于50% RH；气压低于-100 psi，气压不小于-100 psi等。这些规定是根据产品对环境温度、湿度、气压等参数的要求而制定的。当产品处于这样的环境下时，它会发生变化，如温度变低、湿度变高、气压变低等。这些变化会使产品性能发生改变或性能指标超出标准规定。

为了保证设备在不同的环境下都能正常工作，对设备箱体内的环境参数进行实时采集是必不可少的。在采集到这些参数后，需要进行相应的处理才能得到设备箱体内所需数据。由于采集到的数据可能只是一些理论值或者大概值，因此需要对这些数据进行处理才能得到实际需要的数据。

（二）强化环境标准对设备要求

根据标准 GB/T19001-2003 《电子产品环境试验与可靠性试验第1部分：试验方法》的要求，电子产品的环境试验箱应能满足以下要求：1、应具有能满足规定的温度、湿度和压力条件的环境条件；2、应具有保持工作状态稳定的能力；3、应有防止机械损坏、腐蚀和火灾事故的能力；4、应有防止由于异常工况引起电子设备异常工作或损坏的能力；5、应具有足够大的空间，以保证工作人员安全地进行检查和维修；6、应具有防触电保护功能，以保证工作人员和电子设备不受伤害。根据《产品环境试验管理规定》（国质检科[2006]537号）第二章第2.2.4条要求：“产品环境试验箱应符合下列要求。温度：试验箱内温度范围应在0~50℃之间；试验箱内温度的波动范围应小于0.5℃；气压：试验箱内气压范围应在0~100 Pa之间，气压值最大波动范围不应超过±10 Pa。”

（三）展开产品质量控制

对于设备箱体内的环境参数，通过对这些数据进行实时采集，可以得到设备箱体内的环境参数，并结合设备箱体内的产品质量控制要求，利用 Matlab软件对这些数据进行统计分析，从而得到产品质量控制要求，对这些数据进行处理和分析后，可以得出一些关于产品质量控制方面的结论。通过对产品质量控制要求的研究，可以对设备箱体内的环境参数进行一定程度的控制和管理，从而保证设备箱体内环境参数在规定范围之内。

（四）变电站户外箱体运行状态监测装置

本产品由安装在户外设备箱体内的智能传感器、监控主机和监控软件三部分组成。户外设备箱体内的智能传感器负责实时采集设备箱体内的温湿度、风速、粉尘等环境参数，并将这些环境参数传输到监控主机，根据采集到的环境参数，判断箱体内是否存在异常情况，并将这些异常情况通过通信接口发送到监控主机。

监控主机对采集到的数据进行分析处理后，通过串口通信接口将数据传送给上位机软件。上位机软件通过串口通信接口向下位机软件发送数据，下位机软件根据上位机发出的指令进行相应的处理，并将处理结果以直观的方式显示在监控主机的屏幕上。变电站户外设备箱体运行状态监测装置应用可以利用 Matlab软件对采集到的数据进行统计分析，从而得到一些关于产品质量控制方面的结论，并结合产品质量控制要求对设备箱体进行设计，从而使设备箱体满足环境标准的要求，提高设备箱体的使用寿命。Matlab软件在分析数据过程中，主要采用了主成分分析法、线性回归法和最小二乘法等数学方法对采集到的数据进行统计分析，通过对这些数据进行分析后可以得出以下结论：（1）影响产品质量的因素主要是环境参数，而环境参数的变化会引起产品质量的变化。（2）影响产品质量的因素主要是环境因素。

总结：变电站户外箱体的运行状态监测设备一般使用的是微机进行控制，可以在线记录并且实时上传箱体运行信息，包括了箱体内外部的湿度、温度以及驱潮器的使用状况，本文通过 Matlab软件对采集到的数据进行统计分析，从而得到一些关于产品质量控制方面的结论，为科学配置驱潮器、合理使用驱潮器、确保变电运行提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]苏剑锋.一种可有效防止凝露的户外电力一次设备箱体研究与应用[J].中国设备工程,2022(S2):315-317.

[2]苏剑锋,刘明月,张津等. 变电站户外一次设备箱体防凝露方案的研究与应用[C]//中国电力技术市场协会.2022年电力行业技术监督工作交流会暨专业技术论坛论文集.2022年电力行业技术监督工作交流会暨专业技术论坛论文集,2022:1777-1783.

[3]刘巍,原觉,董奇峰.信息技术设备箱体散热孔洞对1 GHz以下辐射骚扰发射的影响[J].数字通信世界,2020(07):24-26+23.

项目名称：变电站户外箱体运行状态监测装置

项目编码：031900KZ23040058