一种基于多模态协同除湿的智能户外箱体驱潮系统的制作方法

本发明涉及室外电气设备防护，具体为一种基于多模态协同除湿的智能户外箱体驱潮系统。

背景技术：

1、户外箱体（如电力配电箱、通信基站箱、光伏逆变器箱等）长期暴露在复杂的大气环境中，其内部电气元件对运行环境的温湿度具有严格要求。然而，在雨季、高湿度地区或昼夜温差较大的地区，箱体内部容易因“呼吸效应”而侵入潮气：当外部环境温度升高时，箱内空气受热膨胀并部分排出；当温度下降时，箱内气压降低，外部潮湿空气通过箱体缝隙被吸入。同时，内部空气温度下降时，水蒸气达到露点温度后会在箱壁及电气元件表面冷凝，形成液态水。这种冷凝现象会导致金属件锈蚀、绝缘材料性能下降、电路短路甚至设备烧毁等严重故障，显著降低户外箱体的运行可靠性和使用寿命。

2、为应对上述潮气问题，目前主要采用以下几种驱潮方法：1）加热法：在箱体内安装ptc加热片等加热元件，通过提升箱内空气温度来降低相对湿度。然而，该方法存在明显缺陷：其一，持续加热功耗较大，不利于节能运行；其二，加热仅能降低空气的相对湿度，无法减少空气中的绝对含湿量，当温度再次下降时仍会发生冷凝；其三，局部高温可能加速周边非耐热元件（如塑料绝缘件、电子元器件等）的老化，反而缩短设备寿命。2）物理吸附法：在箱体内放置硅胶、分子筛等干燥剂，通过物理吸附作用吸收空气中的水分。该方法属于被动除湿，吸湿容量有限，当干燥剂达到饱和后除湿效果急剧下降，且需要定期人工更换或再生处理，维护成本高、智能化程度低，难以满足无人值守场景的需求。3）通风法：在箱体开设通风孔或安装小型风扇，通过空气流动带走潮气。但该方法的效果严重依赖外部环境条件，当外部空气湿度更高时（如雨天、雾天、高湿度季节），通风反而会引入更多潮气，导致箱内湿度进一步升高，除湿效果极不稳定。

3、综上所述，现有驱潮方法均存在各自的局限性，无法同时满足主动除湿、智能控制、高效节能、免维护或低维护的综合需求。因此，迫切需要一种基于多模态协同除湿机制的智能驱潮系统，能够根据箱体内外环境参数自适应地选择最优除湿策略，从根本上解决户外箱体内部的潮气及冷凝问题，保障电气设备的安全稳定运行。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多模态协同除湿的智能户外箱体驱潮系统，具备主动除湿能力强、运行功耗低、除湿策略自适应、维护成本低以及环境适应性广的优点，解决了现有加热法仅能降低相对湿度且功耗大、物理吸附法除湿容量有限且需频繁人工维护、通风法受外部环境限制导致除湿效果不稳定，以及现有技术无法根据实时环境条件智能选择最优除湿策略的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多模态协同除湿的智能户外箱体驱潮系统，所述系统由环境感知模块、中央智能控制模块与多模态除湿执行模块三级架构组成；

5、所述环境感知模块通过内部温湿度传感器、外部温湿度传感器及凝露传感器实时采集箱体内外环境原始数据，并将采集到的信号传输至中央智能控制模块；

6、所述中央智能控制模块内置湿空气热力学计算公式，依据内部温湿度、外部温湿度及凝露信号的感知数据实时运算，并结合预设判定阈值输出多路驱动信号，决策并执行最优的除湿模式；

7、所述多模态除湿执行模块负责接收中央智能控制模块的驱动信号，选择性启动模块内置单元执行冷凝除湿、通风换气、加热防凝露及凝水排出动作，并在运行后引起箱体环境参数变化，该变化由环境感知模块持续采集并反馈至中央智能控制模块，实现动态闭环自适应调节。

8、优选的，所述内部温湿度传感器内置：

9、（1）电子温度传感器和电子湿度传感器，用于采集箱体内部的温度值和湿度值，并监测箱内空气的温湿度；

10、（2）外部温湿度传感器：电子温度传感器和电子湿度传感器安装在箱体外部通风处，用于采集箱体外部的温度值和湿度值来监测外部环境温湿度；

11、（3）凝露传感器：直接安装在箱体内壁或关键电气元件附近，内置湿敏元件，当表面结水珠时直接输出信号，用于检测是否发生结露。

12、优选的，所述多模态除湿执行模块内置主动冷凝除湿单元、智能通风单元、辅助加热单元与排水系统。

13、优选的，所述主动冷凝除湿单元由半导体制冷片、散热鳍片和风扇构成，其冷端用于冷凝空气中的水汽，将水蒸气转化为液态水并排出箱外，当箱内绝对湿度≥70%或者箱外湿度高于箱内的情况。

14、优选的，所述智能通风单元由进排气风扇和防尘防虫网构成，当系统判断内部湿度≥60%且外部空气比内部空气更干燥时，系统自动启动进气与出气风扇进行换气。

15、优选的，所述辅助加热单元由低功率的ptc加热器构成，用于在低温环境下辅助主动冷凝除湿单元化霜。

16、优选的，所述排水系统用于收集主动冷凝除湿单元产生的水，并通过导管排出箱外。

17、优选的，所述中央智能控制模块内置湿空气热力学算法，每30s采集箱内温湿度、、箱外温湿度、与凝露传感器信号，基于此参数计算饱和水汽压、实际水汽压、露点温度、绝对湿度、凝露温差与含湿量，并依据计算结果自动切换除湿模式，实现闭环智能调控。

18、优选的，所述中央智能控制模块中各参数计算如下：

19、（1）饱和水汽压

20、a常温t≥0℃：

21、

22、b低温t＜0℃：

23、

24、其中，为饱和水汽压，t为空气温度，取箱内/箱外；

25、（2）实际水汽压：

26、

27、其中，为实际水汽压，为实测相对湿度，分为箱内与箱外；

28、（3）箱内露点温度：

29、露点公式中间综合参数：

30、

31、进而求得箱内露点温度：

32、

33、其中，为箱内露点温度，用于判断结露风险；

34、（4）绝对湿度：

35、

36、其中，为绝对湿度，绝对湿度分箱内、箱外，用于对比内外水汽总量；

37、（5）凝露风险温差：

38、

39、其中，为箱内温度与露点差值，判定规则为：当阈值≤3℃时，判定存在凝露隐患；

40、（6）含湿量：

41、

42、其中，为含湿量，=1013.25hpa标准大气压。

43、优选的，所述中央智能控制模块的多模态除湿模式判定条件：

44、（1）模式a，当同时满足以下条件：

45、

46、即外部空气更干燥且无凝露风险时，系统自动启动通风单元；

47、（2）模式b：当凝露传感器信号=1或，则表明检测到结露或箱内湿度过高，系统自动启动半导体制冷除湿；

48、（3）模式c，当同时满足以下条件：

49、

50、即湿度达标但临近露点，系统自动启动5w ptc加热升温防凝露、冷凝化霜；

51、（4）模式d：当且≤3℃时，属于高湿+低温近露点极端工况，此时将冷凝与加热单元同步运行。

52、与现有技术相比，本发明提供了一种基于多模态协同除湿的智能户外箱体驱潮系统，具备以下有益效果：

53、1、本发明通过融合智能通风与主动冷凝两种除湿方式的协同作用，并利用半导体制冷片直接将空气中水蒸气冷凝为液态水排出箱外，达到了从根源上降低箱内绝对湿度、除湿效果彻底且不依赖于相对湿度波动的有益效果。

54、2、本发明通过中央智能控制模块依据内外温湿度与凝露信号实时决策，优先调用低功耗通风模式且仅在必要时刻启动冷凝或加热单元，同时引入凝露传感器实现结露前或结露初期的精准主动干预，达到了显著降低系统整体能耗、同时提升防护实时性与可靠性的有益效果。

55、3、本发明通过系统内置多模态自适应切换策略，能够根据夏季高温高湿、冬季低温潮湿及春秋干湿交替等不同气候条件自动选择最优除湿模式，且无需频繁更换干燥剂等耗材、日常仅需清理防尘网，达到了对复杂户外环境具备强鲁棒性、长期运行维护成本极低的有益效果。