CN111984045A - 一种通信机柜的热交换性能评估控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信机柜的热交换性能评估控制系统及方法，涉及通信技术领域，本发明对通信机柜内的各处温度和湿度采用不同控制策略，通过内外风机的启停和线性调速、温度传感器、湿度传感器与加热除湿装置的联动，实现高效温控节能、防凝露并延长控制装置的使用寿命。控制系统通过各个传感器的反馈量，实时调节温度和湿度的数据，并启动和停止加热除湿装置，来实现对柜内温度和湿度的精确控制。同时，通过实时监测内外风机流量和换热量，对风机性能做出判断，并对阻塞状态提供告警。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种通信机柜的热交换性能评估控制系统及方法。
背景技术
热交换器是通信机柜内的通信设备在工作过程中实现热量交换和传递的重要组件。热交换器经过长期使用后，在风机的风道内会积存污垢，影响传热能力；风机长期满速运转，不利于延长使用寿命和节能；目前不能全年监测热交换器的运行状态，无法准确定位故障，造成严重的能源浪费和环境状态劣化，对通信设备的工作性能造成不可弥补的损失，例如芯片过热、系统死机等，因此对热交换器健康状态进行实时监测具有重要意义。
在通信机柜内，当柜内是高温高湿的环境时，如果柜内通信设备的表面和内部温度下降到露点温度以下，通信设备的表面会发生凝露现象，使得设备各方面性能下降，如绝缘材料的绝缘等级降低，造成爬电、闪络等现象；零部件腐蚀；电子元器件损坏等。因此，防止通信机柜内部发生凝露危险，又能提高控制系统的换热效率，是非常重要的。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种通信机柜的热交换性能评估控制系统及方法，实现高效温控节能。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种通信机柜的热交换性能评估控制系统，包括：
风机组件，其用于：包括内风机和外风机，分别用于实现通信机柜的内循环热交换和外循环热交换；
加热除湿装置组件，包括加热装置和除湿装置，分别用于给通信机柜内的环境进行加热处理和除湿处理；
温度传感器，其用于：测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
湿度传感器，其用于：测量通信机柜的柜内湿度；
控制板，其用于：实时监测内外风机流量和换热量，对风机性能做出判断，对阻塞状态提供告警；根据各个传感器的反馈量，实时调节温度和湿度，并控制启动/停止加热除湿装置。
在上述技术方案的基础上，所述控制板具体用于：
根据设定的待机运行条件，判断回风温度满足待机运行条件、换热运行条件还是加热运行条件；
如果回风温度满足待机运行条件，外风机停止运行，内风机以停止运行和最低转速运行周期交叉的方式循环进行；
如果回风温度满足换热运行条件，进入性能监控工作模式，内外风机根据通信机柜内温度的不同进行调速运行，并根据内外风机转速和通信机柜内外温差，进行性能评估以及阻塞告警；
如果回风温度满足加热运行条件，进入加热除湿控制工作模式，当通信机柜内的回风温度小于加热器工作温度时，加热器开始工作，当通信机柜内的回风温度逐渐升高到加热器停止温度时，加热器停止工作，内风机全速运行，外风机关闭。
在上述技术方案的基础上，所述控制板包括性能监控模块和加热除湿控制模块；
所述性能监控模块用于：根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息；
所述加热除湿控制模块用于：判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，根据比较结果打开或关断加热装置和/或除湿装置。
在上述技术方案的基础上，所述性能监控模块包括：转速控制单元、温差计算单元、换热量控制单元、性能评估单元和阻塞告警单元，其中：
所述转速控制单元用于：根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；
所述温差计算单元用于：根据内外风机的温度数值计算内外温差；
所述换热量控制单元用于：根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量；
所述性能评估单元用于：对内外换热量进行评估，判断内外换热量是否下降到设定阈值；
所述阻塞告警单元用于：接受来自于性能评估单元的性能参数，向监控中心传递告警信息。
在上述技术方案的基础上，所述性能评估单元具体用于：
对内外换热量进行评估：
热交换器的实时外换热量Q外’与内换热量Q内相同，即Q外’＝Q内；
f外’(n外)Cp(T3-T2)＝f内(n内)Cp(T1-T0)；
f外’(n外)(T3-T2)＝f内(n内)(T1-T0)；
则实时流量
设k为劣化系数，
n为设定劣化阈值；
比较k和n，当k<n时，判定外风机性能劣化。
在上述技术方案的基础上，所述加热除湿控制模块包括：温度测量单元、湿度测量单元、温湿度调节单元和加热除湿控制单元：
所述温度测量单元用于：通过温度传感器测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
所述湿度测量单元用于：通过湿度传感器测量柜内的相对湿度；
所述温湿度调节单元用于：判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，根据比较结果控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置；
所述加热除湿控制单元用于：打开或关断加热装置和除湿装置。
在上述技术方案的基础上，所述温湿度调节单元具体用于：
当柜内相对湿度的数值超过阈值时，计算温度补偿量△T补：
通过比较通信设备的进风口温度和内循环回风温度，计算通信设备的进风口温度的调节量：
当通信设备的进风口温度＝内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-△T补；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-1；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH<60％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度+1；
判断通信设备进风口温度和柜内相对湿度是否达到设定阈值T阈和RH阈；
当柜内相对湿度>RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，启动加热装置/除湿装置；
当柜内相对湿度<RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，停止加热装置/除湿装置；
控制加热除湿控制单元启动/停止加热装置/除湿装置。
本发明还提供一种通信机柜的热交换性能评估控制方法，包括以下步骤：
温度传感器测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
湿度传感器通信机柜的柜内相对湿度；
如果回风温度满足换热运行条件，性能监控模块根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息；
如果回风温度满足加热运行条件，加热除湿控制模块判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置。
在上述技术方案的基础上，所述性能监控模块监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息，包括以下步骤：
根据内外风机的温度数值计算内外温差；
根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量；
对内外换热量进行评估，判断内外换热量是否下降到设定阈值，若下降到设定阈值，向监控中心传递告警信息。
在上述技术方案的基础上，加热除湿控制模块判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置，具体包括以下步骤：
判断柜内相对湿度的数值超过目标阈值；
当柜内相对湿度的数值超过目标阈值时，计算温度补偿量△T补：
通过比较通信设备的进风口温度和内循环回风温度，计算通信设备的进风口温度的调节量：
当通信设备的进风口温度＝内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-△T补；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-1；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH<60％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度+1；
判断通信设备进风口温度和柜内相对湿度是否达到设定阈值T阈和RH阈；
当柜内相对湿度>RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，控制加热除湿控制单元启动加热装置/除湿装置；
当柜内相对湿度<RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，控制加热除湿控制单元停止加热装置/除湿装置。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明对通信机柜内的各处温度和湿度采用不同控制策略，通过内外风机的启停和线性调速、温度传感器、湿度传感器与加热除湿装置的联动，实现高效温控节能、防凝露并延长控制装置的使用寿命。控制系统通过各个传感器的反馈量，实时调节温度和湿度的数据，并启动和停止加热除湿装置，来实现对柜内温度和湿度的精确控制。同时，通过实时监测内外风机流量和换热量，对风机性能做出判断，并对阻塞状态提供告警。
附图说明
图1为本发明实施例的热交换性能评估控制系统组成示意图；
图2为本发明实施例的控制板的内部控制逻辑组成示意图；
图3为本发明实施例的转速控制单元的内部控制逻辑组成示意图；
图4为本发明实施例的温湿度控制原理图；
图5为本发明实施例的热交换器工作的总体流程图；
图6为本发明实施例的热交换器正常模式运行流程图；
图7为本发明实施例的性能监控模式流程图；
图8为本发明实施例的加热除湿控制模式流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种通信机柜的热交换性能评估控制系统，包括：
风机组件，其用于：包括内风机和外风机，分别用于实现通信机柜的内循环热交换和外循环热交换；
加热除湿装置组件，包括加热装置和除湿装置，分别用于给通信机柜内的环境进行加热处理和除湿处理；
温度传感器，其用于：测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
湿度传感器，其用于：测量通信机柜的柜内湿度；
控制板，其用于：实时监测内外风机流量和换热量，对风机性能做出判断，对阻塞状态提供告警；根据各个传感器的反馈量，实时调节温度和湿度，并控制启动/停止加热除湿装置。
其中，控制板具体用于：
根据设定的待机运行条件，判断回风温度满足待机运行条件、换热运行条件还是加热运行条件；
如果回风温度满足待机运行条件，外风机停止运行，内风机以停止运行和最低转速运行周期交叉的方式循环进行；
如果回风温度满足换热运行条件，进入性能监控工作模式，内外风机根据通信机柜内温度的不同进行调速运行，并根据内外风机转速和通信机柜内外温差，进行性能评估以及阻塞告警；
如果回风温度满足加热运行条件，进入加热除湿控制工作模式，当通信机柜内的回风温度小于加热器工作温度时，加热器开始工作，当通信机柜内的回风温度逐渐升高到加热器停止温度时，加热器停止工作，内风机全速运行，外风机关闭。
所述控制板包括性能监控模块和加热除湿控制模块；
所述性能监控模块用于：根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息；
所述加热除湿控制模块用于：判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，根据比较结果打开或关断加热装置和/或除湿装置。
作为优选的实施方式，所述性能监控模块包括：转速控制单元、温差计算单元、换热量控制单元、性能评估单元和阻塞告警单元，其中：
所述转速控制单元用于：根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；
所述温差计算单元用于：根据内外风机的温度数值计算内外温差；
所述换热量控制单元用于：根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量；
所述性能评估单元用于：对内外换热量进行评估，判断内外换热量是否下降到设定阈值；
所述阻塞告警单元用于：接受来自于性能评估单元的性能参数，向监控中心传递告警信息。
作为优选的实施方式，所述加热除湿控制模块包括：温度测量单元、湿度测量单元、温湿度调节单元和加热除湿控制单元：
所述温度测量单元用于：通过温度传感器测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
所述湿度测量单元用于：通过湿度传感器测量柜内的相对湿度；
所述温湿度调节单元用于：判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，根据比较结果控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置；
所述加热除湿控制单元用于：打开或关断加热装置和除湿装置。
图1是本发明实施例的通信机柜的热交换性能评估控制系统组成示意图。核心控制部件是通信机柜内热交换器上的控制板，用于控制热交换器按照设定的控制逻辑来运行。通信机柜的热交换性能评估控制系统中的其他部件包括风机组件、传感器组件、加热除湿装置组件、显示和告警装置组件以及监控中心等。
风机组件包括通信机柜内热交换器上的内风机和外风机，分别用于实现内循环和外循环中空气流体的抽吸、输送。传感器组件包括温度传感器和湿度传感器，分别用于测量温度和湿度。所述温度传感器含有若干个实物传感器，例如本发明实施例中至少设有5个，为避免偶然性，可在多处设置，取测量数据的平均值，分别用于测量内循环风机进风口温度、内循环风机出风口温度、外循环风机进风口温度、外循环风机出风口温度、通信设备进风口温度。加热除湿装置组件包括加热装置和除湿装置，分别用于给通信机柜内的环境进行加热处理和除湿处理。显示和告警装置组件包括数据显示装置和告警装置，分别用于显示实时参数及设置参数和告警处理。监控中心用于和控制板之间通过RS232/RS485通信接口进行数据交互，实现遥测(柜内外温度)、遥信(内外风机的运行状态、告警信息等)、遥控(内外风机的启停、各项系统参数的修改等)等功能。
图2为本发明实施例的控制板的内部控制逻辑组成示意图。控制逻辑主要包括两个部分，一部分是性能监控模块，另一部分是加热除湿控制模块，这两个部分通过数据接口与监控中心进行数据通信。
性能监控模块主要包括转速控制单元、换热量控制单元、温差计算单元、性能评估单元和阻塞告警单元。加热除湿控制模块主要包括温度测量单元、湿度测量单元、温湿度调节单元和加热除湿控制单元。
图3为本发明实施例的转速控制单元的内部控制逻辑组成示意图。电源子模块给单元中的各个子模块和装置提供电源输入，温度采集子模块从温度传感器处获取内风机回风口温度采样值(模拟量)，转速调节子模块根据采样值确定风机转速。转速反馈子模块从风机处获取转速的反馈值(模拟量)，转速调节子模块接收反馈值并调节风机转速。PWM脉宽调制子模块接收转速调节子模块的风机转速脉冲信号并进行调制，驱动子模块将脉宽调制信号放大，驱动风机转动。
图4为本发明实施例的温湿度控制原理图。温湿度控制是一种反馈控制，主要由传感器组(温度传感器和湿度传感器)、温湿度调节单元和加热除湿控制单元组成。传感器组将检测到的通信机柜内的温湿度数值传递给温湿度调节单元，温湿度调节单元将检测值和目标设定值进行比较，并通过加热除湿控制单元来控制加热装置和除湿装置的打开和关断，从而实现通信机柜内温度和湿度的控制，使通信机柜内温度和湿度达到稳定。
图5为本发明实施例的通信机柜内热交换器工作的总体流程图。
S1、热交换器上电，进行自检程序。第一步为检测回风温度传感器；第二步为检测内风机；第三步为检测外风机；第四步为检测加热装置和除湿装置(如果通信机柜内带有加热器和除湿器)。
S2、判断是否有故障。例如是否有高温告警、低温告警、直流高电压告警、直流低电压告警等。
S3、如果有故障，则产生和显示告警，进入故障处理模式。例如当系统检测到直流高电压告警时，则关闭系统内风机、外风机和加热装置；当系统检测到供电电压小于等于设定的高电压告警值并保持10秒钟，系统消除高电压告警，该告警可自动恢复，并恢复系统正常工作。
S4、如果没有故障，则判断自检是否完成。
S5、如果自检完成，则进入正常模式运行。在正常工作模式中，根据内风机的回风温度，判断进入待机运行模式、热交换及性能监控模式、加热除湿控制模式中的一种。
S6、如果自检没有完成，则根据设定的等待周期进行等待，等待周期结束后，再次判断是否完成自检，直到进入正常工作模式。
图6为本发明实施例的热交换器正常模式运行流程图。
S50、检测内循环回风温度。利用温度传感器，对内循环回风温度进行检测，为避免偶然性，可取多处测量数据的平均值。
S51、根据设定的待机运行条件，判断回风温度满足哪种运行条件。
S52、如果回风温度满足待机运行条件，则进入待机状态。当回风温度未达到内风机启动温度时，外风机停止运行，内风机以停止运行5分钟再以最低转速运行5分钟的周期方式循环进行。
S53、如果回风温度满足换热运行条件，则进入热交换及性能监控工作模式，内外风机会根据通信机柜内温度的不同进行调速运行，并根据内外风机转速和通信机柜内外温差，进行性能评估以及阻塞告警。
内外风机会根据通信机柜内温度的不同进行调速运行，具体包括：
当回风温度大于内风机启动温度，内风机将启动并线性调速运行；若回风温度大于外风机的启动温度，外风机将启动并线性调速运行。
Timin：内风机低速运转时对应的温度；Rimin：内风机低速；
Tihigh：内风机高速运转时对应的温度；Rihigh：内风机高速；
Tifull：内风机全速运转时对应的温度；Rifull：内风机全速；
Tistop：内风机停止运转时对应的温度；
Temin：外风机低速运转时对应的温度；Remin：外风机低速；
Tehigh：外风机高速运转时对应的温度；Rehigh：外风机高速；
Tefull：外风机全速运转时对应的温度；Refull：外风机全速；
Testop：外风机停止运转时对应的温度；
当内循环回风温度升到Timin时，内风机以Rimin低速旋转，当内循环回风温度从Timin升至Tihigh时，风扇转速升至Rihigh，当内循环回风温度达到Tifull时，就以Rifull的转速持续运转。当内循环回风温度低于Tistop时,内风机停止工作。
当内循环回风温度升到Temin时，外风机以Remin低速旋转以便从外界获得冷空气，当内循环回风温度从Temin升至Tehigh时，外风机转速升至Rehigh，当内循环回风温度达到Tefull时，就以Refull的转速持续运转。当内循环回风温度降低至Testop以下时，外风机停止工作。
S54、如果回风温度满足加热运行条件，则进入加热除湿控制工作模式。当通信机柜内的回风温度小于Ton(加热器工作温度)时，加热器开始工作，当通信机柜内的回风温度逐渐升高到Toff(加热器停止温度)时，加热器停止工作，内风机全速运行，外风机关闭，并根据通信机柜内的温度和湿度进行适当调节。
图7为本发明实施例的性能监控工作模式流程图。
S5301、温度传感器测量内外风机的4个温度数值，分别是外循环进风温度T0、外循环出风温度T1、内循环进风温度T3、内循环回风温度T2，为避免偶然性，可取多处测量数据的平均值。
S5302、参考图3中所示的控制逻辑，转速控制单元根据温度和反馈转速，对内风机转速n内和外风机的转速n外进行调节。
S5303、温差计算单元根据4个温度数值，计算内外温差，计算公式如下所示。
△T内＝T1-T0；
△T外＝T3-T2；
S5304、换热量控制单元根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量。
内流量与内风机转速成一定的函数关系，设内流量W内＝f内(n内)；
外流量与外风机转速成一定的函数关系，设外流量W外＝f外(n外)；
内换热量Q内＝W内Cp△T内＝f内(n内)Cp△T内＝f内(n内)Cp(T1-T0)；
外换热量Q外＝W外Cp△T外＝f外(n外)Cp(T3-T2)；其中Cp为空气的等压比热容；
S5305、性能评估单元对外流量进行评估。
处于最佳性能状态的理想情况下，Q外＝Q内；
实际工况下，热交换器的实时外换热量Q外’与内换热量相同，即Q外’＝Q内。
f外’(n外)Cp(T3-T2)＝f内(n内)Cp(T1-T0)；
f外’(n外)(T3-T2)＝f内(n内)(T1-T0)；
则实时流量
设k为劣化系数，
S5306、判断实时外流量是否下降到设定阈值。
比较k和n(n为劣化阈值，例如0.6)，当k<n时，判定外风机性能劣化。
S5307、阻塞告警单元接受来自于性能评估单元的性能参数，向监控中心发传递告警信息，向告警装置发送告警，数据显示装置展示告警。
维护人员获取到告警信息后，应进行及时地处理，例如清理阻塞风道、调节转速等。
图8为本发明实施例的加热除湿控制工作模式流程图。
S5401、温度传感器测量通信机柜中通信设备的进风口温度T4，传递给温度测量单元，为避免偶然性，温度可取多处测量数据的平均值。
S5402、湿度传感器测量通信机柜的柜内相对湿度RH，传递给湿度测量单元。
S5403、温湿度调节单元对机柜内的温度和湿度。
当柜内相对湿度RH的数值超过阈值(例如70％)时，计算温度补偿量△T补：
通过比较T4和T2(内循环回风温度)，计算通信设备的进风口温度T4的调节量：
当T4＝T2，且RH>70％时，T4调＝T4-△T补；
当T4<T2，且RH>70％时，T4调＝T4-1；
当T4<T2，且RH<60％时，T4调＝T4+1；
S5404、判断通信设备进风口温度T4和柜内相对湿度RH是否达到设定阈值T阈(例如15℃)和RH阈(例如70％)。
S5405、加热除湿控制单元启动/停止加热装置/除湿装置，向监控中心传递相关信息。
当RH>RH阈,T4调<T阈时，启动加热装置/除湿装置；
当RH<RH阈,T4调<T阈时，停止加热装置/除湿装置。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种通信机柜的热交换性能评估控制方法，包括以下步骤：
通过温度传感器测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
通过湿度传感器测量柜内的相对湿度；
通过控制板进行实时性能监控和加热除湿控制。
作为优选的实施方式，控制板包括性能监控模块和加热除湿控制模块：
性能监控模块根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息；
加热除湿控制模块判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置。
作为优选的实施方式，所述控制板根据设定的待机运行条件，判断回风温度满足待机运行条件、换热运行条件还是加热运行条件；
回风温度满足待机运行条件时，外风机停止运行，内风机以停止运行和最低转速运行周期交叉的方式循环进行；
回风温度满足换热运行条件时，进入性能监控工作模式，内外风机根据通信机柜内温度的不同进行调速运行，并根据内外风机转速和通信机柜内外温差，进行性能评估以及阻塞告警；
回风温度满足加热运行条件时，进入加热除湿控制工作模式，当通信机柜内的回风温度小于加热器工作温度时，加热器开始工作，当通信机柜内的回风温度逐渐升高到加热器停止温度时，加热器停止工作，内风机全速运行，外风机关闭。
作为优选的实施方式，性能监控工作模式下，所述性能监控模块监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息，包括以下步骤：
性能监控模块根据内外风机的温度数值计算内外温差；
根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量；
对内外换热量进行评估，判断内外换热量是否下降到设定阈值，若下降到设定阈值，向监控中心传递告警信息。
作为优选的实施方式，加热除湿控制工作模式下，加热除湿控制模块判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置，具体包括以下步骤：
判断柜内相对湿度的数值超过目标阈值(例如70％)；
当柜内相对湿度的数值超过目标阈值时，计算温度补偿量△T补：
通过比较通信设备的进风口温度和内循环回风温度，计算通信设备的进风口温度的调节量：
当通信设备的进风口温度＝内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-△T补；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-1；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH<60％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度+1；
判断通信设备进风口温度和柜内相对湿度是否达到设定阈值T阈和RH阈；
当柜内相对湿度>RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，控制加热除湿控制单元启动加热装置/除湿装置；
当柜内相对湿度<RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，控制加热除湿控制单元停止加热装置/除湿装置。
作为优选的实施方式，回风温度满足换热运行条件时，根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节，具体包括以下步骤：
当回风温度大于内风机启动温度，内风机将启动并线性调速运行；若回风温度大于外风机的启动温度，外风机将启动并线性调速运行；
当内循环回风温度升到内风机低速运转时对应的温度时，内风机以内风机低速低速旋转；
当内循环回风温度从内风机低速运转时对应的温度升至内风机高速运转时对应的温度时，风扇转速升至内风机高速；
当内循环回风温度达到内风机全速运转时对应的温度时，以内风机全速的转速持续运转；
当内循环回风温度低于外风机停止运转时对应的温度时，内风机停止工作；
当内循环回风温度升到外风机低速运转时对应的温度时，外风机以外风机低速低速旋转以便从外界获得冷空气；
当内循环回风温度从外风机低速运转时对应的温度升至外风机高速运转时对应的温度时，外风机转速升至外风机高速；
当内循环回风温度达到外风机全速运转时对应的温度时，以外风机全速的转速持续运转；
当内循环回风温度降低至外风机停止运转时对应的温度以下时，外风机停止工作。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种通信机柜的热交换性能评估控制系统，其特征在于，包括：
风机组件，其用于：包括内风机和外风机，分别用于实现通信机柜的内循环热交换和外循环热交换；
加热除湿装置组件，包括加热装置和除湿装置，分别用于给通信机柜内的环境进行加热处理和除湿处理；
温度传感器，其用于：测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
湿度传感器，其用于：测量通信机柜的柜内湿度；
控制板，其用于：实时监测内外风机流量和换热量，对风机性能做出判断，对阻塞状态提供告警；根据各个传感器的反馈量，实时调节温度和湿度，并控制启动/停止加热除湿装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制板具体用于：
根据设定的待机运行条件，判断回风温度满足待机运行条件、换热运行条件还是加热运行条件；
如果回风温度满足待机运行条件，外风机停止运行，内风机以停止运行和最低转速运行周期交叉的方式循环进行；
如果回风温度满足换热运行条件，进入性能监控工作模式，内外风机根据通信机柜内温度的不同进行调速运行，并根据内外风机转速和通信机柜内外温差，进行性能评估以及阻塞告警；
如果回风温度满足加热运行条件，进入加热除湿控制工作模式，当通信机柜内的回风温度小于加热器工作温度时，加热器开始工作，当通信机柜内的回风温度逐渐升高到加热器停止温度时，加热器停止工作，内风机全速运行，外风机关闭。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制板包括性能监控模块和加热除湿控制模块；
所述性能监控模块用于：根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息；
所述加热除湿控制模块用于：判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，根据比较结果打开或关断加热装置和/或除湿装置。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述性能监控模块包括：转速控制单元、温差计算单元、换热量控制单元、性能评估单元和阻塞告警单元，其中：
所述转速控制单元用于：根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；
所述温差计算单元用于：根据内外风机的温度数值计算内外温差；
所述换热量控制单元用于：根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量；
所述性能评估单元用于：对内外换热量进行评估，判断内外换热量是否下降到设定阈值；
所述阻塞告警单元用于：接受来自于性能评估单元的性能参数，向监控中心传递告警信息。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述性能评估单元具体用于：
对内外换热量进行评估：
热交换器的实时外换热量Q外’与内换热量Q内相同，即Q外’＝Q内；
f外’(n外)Cp(T3-T2)＝f内(n内)Cp(T1-T0)；
f外’(n外)(T3-T2)＝f内(n内)(T1-T0)；
则实时流量
设k为劣化系数，
n为设定劣化阈值；
比较k和n，当k<n时，判定外风机性能劣化。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述加热除湿控制模块包括：温度测量单元、湿度测量单元、温湿度调节单元和加热除湿控制单元：
所述温度测量单元用于：通过温度传感器测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
所述湿度测量单元用于：通过湿度传感器测量柜内的相对湿度；
所述温湿度调节单元用于：判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，根据比较结果控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置；
所述加热除湿控制单元用于：打开或关断加热装置和除湿装置。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述温湿度调节单元具体用于：
当柜内相对湿度的数值超过阈值时，计算温度补偿量△T补：
通过比较通信设备的进风口温度和内循环回风温度，计算通信设备的进风口温度的调节量：
当通信设备的进风口温度＝内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-△T补；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-1；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH<60％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度+1；
判断通信设备进风口温度和柜内相对湿度是否达到设定阈值T阈和RH阈；
当柜内相对湿度>RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，启动加热装置/除湿装置；
当柜内相对湿度<RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，停止加热装置/除湿装置；
控制加热除湿控制单元启动/停止加热装置/除湿装置。
8.一种通信机柜的热交换性能评估控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
温度传感器测量内外风机的温度和通信机柜中通信设备的进风口温度；
湿度传感器通信机柜的柜内相对湿度；
如果回风温度满足换热运行条件，性能监控模块根据回风温度和风机当前转速，对内风机转速和外风机的转速进行调节；监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息；
如果回风温度满足加热运行条件，加热除湿控制模块判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述性能监控模块监控内外风机的温度数值对内外换热量进行评估，下降到设定阈值时，向监控中心传递告警信息，包括以下步骤：
根据内外风机的温度数值计算内外温差；
根据内外风机的转速和内外温差，计算内外换热量；
对内外换热量进行评估，判断内外换热量是否下降到设定阈值，若下降到设定阈值，向监控中心传递告警信息。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，加热除湿控制模块判断进风口温度及相对湿度的检测值是否达到目标阈值，控制加热除湿控制单元打开或关断加热装置和/或除湿装置，具体包括以下步骤：
判断柜内相对湿度的数值超过目标阈值；
当柜内相对湿度的数值超过目标阈值时，计算温度补偿量△T补：
通过比较通信设备的进风口温度和内循环回风温度，计算通信设备的进风口温度的调节量：
当通信设备的进风口温度＝内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-△T补；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH>70％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度-1；
当通信设备的进风口温度<内循环回风温度，且RH<60％时，进风口温度的调节量＝通信设备的进风口温度+1；
判断通信设备进风口温度和柜内相对湿度是否达到设定阈值T阈和RH阈；
当柜内相对湿度>RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，控制加热除湿控制单元启动加热装置/除湿装置；
当柜内相对湿度<RH阈，进风口温度的调节量<T阈时，控制加热除湿控制单元停止加热装置/除湿装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN112783232A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-11 | 深圳市科信通信技术股份有限公司 | 一种用于通信机柜的热交换系统、控制方法和热交换设备 |
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2020
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