开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411328133.1

专利申请（专利权）人：广东粤惠兴机电工程有限公司
权利人地址：广东省惠州市惠城区水口办事处大湖溪居委会环镇路1号世纪东方城B35栋1层03号

专利发明（设计）人：陈华强

专利摘要：本发明涉及配电柜运维技术领域，提供一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法及系统，方法包括：通过根据配电柜内设备的历史数据构建配电柜的数字孪生体，使得配电柜数字孪生体能根据设备运行参数来预测温度，得到温度预测曲线，然后监测空气温度和水汽含量，在除湿判断模型中识别湿度达到凝水阈值的时间点，然后再发出除湿的指令，使得恒温恒湿机可以在适当的时机开启减少持续工作成本消耗，且能自动执行除湿，提高除湿效率，增加配电柜内设备运行安全性和可靠性。

主权利要求：
1.一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法，其特征在于包括：
获取配电柜设备的历史温度数据和运行参数，建立各设备的温度与运行参数关系，并构建配电柜数字孪生体；
根据数字孪生体对各处的配电设备温度预测，得到各配电设备的温度预测函数，并监测当前配电柜内空气温度和水汽含量；将温度预测函数、空气温度和水汽含量代入预设除湿判断模型中，判断是否存在满足除湿判断模型的时间点，所述除湿判断模型具体为：；
其中， 为冷凝水量阈值， 为第n个配电设备温度预测函数，为温度预测的时间点， 为水汽饱和含量与温度关系模型， 为配电柜内水汽含量， 为配电柜内空气温度；
若存在满足除湿判断模型的时间点，则将该时间点作为第一时刻，获取对应配电设备的型号参数，在预设数据库中识别对应的防护持续时间，将第一时刻加上防护持续时间后得到第二时刻；比对各满足除湿判断模型的配电设备第二时刻，在最接近当前时间的第二时刻前发出除湿控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法，其特征在于，所述判断是否存在满足初始判断模型的时间点之后，还包括：识别满足除湿判断模型的持续时间，若持续时间小于预设时间长度阈值，则忽略该满足除湿判断模型的时间点。
3.一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统，其特征在于，包括：
数字孪生体构建模块，用于获取配电柜设备的历史温度数据和运行参数，建立各设备的温度与运行参数关系，并构建配电柜数字孪生体；
除湿判断模块，用于根据数字孪生体对各处的配电设备温度预测，得到各配电设备的温度预测函数，并监测当前配电柜内空气温度和水汽含量；将温度预测函数、空气温度和水汽含量代入预设除湿判断模型中，判断是否存在满足除湿判断模型的时间点，所述除湿判断模型具体为：；
其中， 为冷凝水量阈值， 为第n个配电设备温度预测函数，为温度预测的时间点， 为水汽饱和含量与温度关系模型， 为配电柜内水汽含量， 为配电柜内空气温度；
湿度控制模块，用于若存在满足除湿判断模型的时间点，则将该时间点作为第一时刻，获取对应配电设备的型号参数，在预设数据库中识别对应的防护持续时间，将第一时刻加上防护持续时间后得到第二时刻；比对各满足除湿判断模型的配电设备第二时刻，在最接近当前时间的第二时刻前发出除湿控制指令。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统，其特征在于，所述除湿判断模块中，判断是否存在满足初始判断模型的时间点之后，还包括：识别满足除湿判断模型的持续时间，若持续时间小于预设时间长度阈值，则忽略该满足除湿判断模型的时间点。
5.一种基于数字孪生的配电柜湿度控制设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1?2任一项所述的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1?2任一项所述的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法。 说明书 : 一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及配电柜运维技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法及系统。背景技术[0002] 配电柜内集成了控制、保护、测量和监视电力系统的各种配电设备，配电设备的所处环境若温度和湿度异常会导致其受损，一般会设置温湿度传感器来进行监控，并启用恒温恒湿机来保持配电柜内的湿度和温度要求；但恒温恒湿机持续工作的成本较高，且现在的配电设备会有一定的防水性能，较低的潮湿情况不会影响配电设备工作。发明内容[0003] 本发明提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法，用于解决现有技术中恒温恒湿机持续工作的成本较高的问题。[0004] 本发明第一方面提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法，包括：[0005] 获取配电柜设备的历史温度数据和运行参数，建立各设备的温度与运行参数关系，并构建配电柜数字孪生体；[0006] 根据数字孪生体对各处的配电设备温度预测，得到各配电设备的温度预测函数，并监测当前配电柜内空气温度和水汽含量；将温度预测函数、空气温度和水汽含量代入预设除湿判断模型中，判断是否存在满足除湿判断模型的时间点，所述除湿判断模型具体为：[0007] ；[0008] 其中， 为冷凝水量阈值， 为第n个配电设备温度预测函数， 为水汽饱和含量与温度关系模型，为配电柜内水汽含量， 为配电柜内空气温度；[0009] 若存在满足初始判断模型的时间点，则发出湿度控制指令。[0010] 可选的，所述若存在满足除湿判断模型的时间点，则发出湿度控制指令，具体为：[0011] 若存在满足除湿判断模型的时间点，则将该时间点作为第一时刻，获取对应配电设备的型号参数，在预设数据库中识别对应的防护持续时间，将第一时刻加上防护持续时间后得到第二时刻；比对各满足除湿判断模型的配电设备第二时刻，在最接近当前时间的第二时刻前发出除湿控制指令。[0012] 可选的，所述判断是否存在满足初始判断模型的时间点之后，还包括：[0013] 识别满足除湿判断模型的持续时间，若持续时间小于预设时间长度阈值，则忽略该满足除湿判断模型的时间点。[0014] 本申请第二方面提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统，包括：[0015] 数字孪生体构建模块，用于获取配电柜设备的历史温度数据和运行参数，建立各设备的温度与运行参数关系，并构建配电柜数字孪生体；[0016] 除湿判断模块，用于根据数字孪生体对各处的配电设备温度预测，得到各配电设备的温度预测函数，并监测当前配电柜内空气温度和水汽含量；将温度预测函数、空气温度和水汽含量代入预设除湿判断模型中，判断是否存在满足除湿判断模型的时间点，所述除湿判断模型具体为：[0017] ；[0018] 其中， 为冷凝水量阈值， 为第n个配电设备温度预测函数， 为水汽饱和含量与温度关系模型，为配电柜内水汽含量， 为配电柜内空气温度；[0019] 湿度控制模块，用于若存在满足初始判断模型的时间点，则发出湿度控制指令。[0020] 可选的，所述湿度控制模块中，若存在满足除湿判断模型的时间点，则发出湿度控制指令，具体为：[0021] 若存在满足除湿判断模型的时间点，则将该时间点作为第一时刻，获取对应配电设备的型号参数，在预设数据库中识别对应的防护持续时间，将第一时刻加上防护持续时间后得到第二时刻；比对各满足除湿判断模型的配电设备第二时刻，在最接近当前时间的第二时刻前发出除湿控制指令。[0022] 可选的，所述除湿判断模块中，判断是否存在满足初始判断模型的时间点之后，还包括：[0023] 识别满足除湿判断模型的持续时间，若持续时间小于预设时间长度阈值，则忽略该满足除湿判断模型的时间点。[0024] 本申请第三方面提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法设备，所述设备包括处理器以及存储器：[0025] 所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；[0026] 所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明第一方面任一项所述的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法。[0027] 本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本发明第一方面任一项所述的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法。[0028] 从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：通过根据配电柜内设备的历史数据构建配电柜的数字孪生体，使得配电柜数字孪生体能根据设备运行参数来预测温度，得到温度预测曲线，然后监测空气温度和水汽含量，在除湿判断模型中识别湿度达到凝水阈值的时间点，然后再发出除湿的指令，使得恒温恒湿机可以在适当的时机开启减少持续工作成本消耗，且能自动执行除湿，提高除湿效率，增加配电柜内设备运行安全性和可靠性。附图说明[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。[0030] 图1为一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法的流程图；[0031] 图2为一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统结构图。具体实施方式[0032] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。[0033] 本发明提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法，用于解决现有技术中恒温恒湿机持续工作的成本较高的问题。[0034] 请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法的第一个流程图。[0035] S100，获取配电柜设备的历史温度数据和运行参数，建立各设备的温度与运行参数关系，并构建配电柜数字孪生体；[0036] 需要说明的是，配电柜内部设置有多种配电设备，且在配电柜内部根据走线和功用不同分布设置配电设备，而各个配电设备的种类型号规格的不同，会在使用中有不同的发热情况；根据各设备在使用过程中因接通的电流电压等运行参数变化、运行持续时间以及设备之间的温度影响，会维持不同的温度，各配电设备上设置有温度传感器，且有电气检测元件监测配电设备的运行参数，对历史温度数据和运行参数进行记录，并能建立起各个配电柜设备的温度与运行参数之间的关系；基于各配电设备在配电柜内的分布位置构建虚拟模型，且云服务器或本地存储温度与运行参数之间的关系以及配电设备参数，使得虚拟模型能反映系统结构和行为特征，进而得到能模拟实际配电柜设备的数字孪生体；配电柜数字孪生体设置可视化界面，使得配电柜监测人员能访问和互动，以获得实时信息和模拟结果。[0037] S200，根据数字孪生体对各处的配电设备温度预测，得到各配电设备的温度预测函数，并监测当前配电柜内空气温度和水汽含量；将温度预测函数、空气温度和水汽含量代入预设除湿判断模型中，判断是否存在满足除湿判断模型的时间点，所述除湿判断模型具体为：[0038] ；[0039] 其中， 为冷凝水量阈值， 为第n个配电设备温度预测函数， 为水汽饱和含量与温度关系模型，为配电柜内水汽含量， 为配电柜内空气温度；[0040] 需要说明的是，因配电柜的设计会尽量使内部空间与外界隔绝来保护内部配电设备，配电柜内部空气的温度和水汽含量会受到设备发热影响，与外界环境不同，因此会在配电柜内部还设置有空气温湿度传感器，实时监测配电柜内部的空气温度和水汽含量；数字孪生体会实时更新各配电设备的温度和运行参数，并对配电设备的温度进行预测，得到温度随时间变化的温度预测曲线，各配电设备的温度预测曲线不同；[0041] 水汽饱和含量与温度关系模型 与大气压也有关系，但本实施例中将配电柜内外大气压视为标准大气压，水汽饱和含量与温度关系模型 也即为标准大气压下的关系模型，还可设置气压传感器，根据实时配电柜内部大气压对水汽饱和含量与温度关系模型进行调整；每个配电设备的温度预测函数会分别代入除湿判断模型中，根据其温度随时间的变化情况，来判断是否有冷凝水影响配电设备使用的情况，除湿判断模型的第一式对预测函数函数的温度变化情况进行识别，判断后续时间内是否有低于配电柜内空气温度的情况，这样才会在配电设备上产生冷凝水，且本实施例中因数字孪生体的算力有限，温度预测函数仅对未来预设时间段内的温度能较准确预测，配电柜内的空气温度在预设时间段内也较为稳定，但时间长了也会发生变化；除湿判断模型的第二式中，将配电设备温度预测值代入水汽饱和含量与温度关系模型中，得到随时间变化的水汽饱和含量，在对应的配电设备温度下，超过水汽饱和含量的水汽都会出现过饱和情况，以配电设备表面为依附形成3冷凝水，配电柜内水汽含量的单位为g/cm，即单位体积内析出的冷凝水质量；在冷凝水量极少的情况下，并不会对有防水防潮处理的配电设备带来明显影响，且冷凝水也会很快蒸发，因此可预设冷凝水量阈值，当配电设备与空气温差导致析出冷凝水的量超过该冷凝水量阈值时，可视为形成了较多冷凝水会给配电设备使用带来影响且短时间不会消失，冷凝水量阈值根据经验值进行设置。[0042] S300，若存在满足初始判断模型的时间点，则发出湿度控制指令。[0043] 需要说明的是，前述步骤将各配电设备的温度预测函数代入除湿判断模型中，识别在未来预设时间段内是否会有满足模型的时间点，若有，则说明该配电设备后续会被冷凝水覆盖，会影响使用，因此存在湿度控制需求；发出的湿度控制指令可以为启动恒温恒湿机或除湿设备，对湿度进行控制。[0044] 本实施例中，通过根据配电柜内设备的历史数据构建配电柜的数字孪生体，使得配电柜数字孪生体能根据设备运行参数来预测温度，得到温度预测曲线，然后监测空气温度和水汽含量，在除湿判断模型中识别湿度达到凝水阈值的时间点，然后再发出除湿的指令，使得恒温恒湿机可以在适当的时机开启减少持续工作成本消耗，且能自动执行除湿，提高除湿效率，增加配电柜内设备运行安全性和可靠性。[0045] 以上为本申请提供的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法的第一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法的第二个实施例的详细说明。[0046] 本实施例中，进一步的提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法，前述步骤S300中，所述若存在满足除湿判断模型的时间点，则发出湿度控制指令，具体为：[0047] 若存在满足除湿判断模型的时间点，则将该时间点作为第一时刻，获取对应配电设备的型号参数，在预设数据库中识别对应的防护持续时间，将第一时刻加上防护持续时间后得到第二时刻；比对各满足除湿判断模型的配电设备第二时刻，在最接近当前时间的第二时刻前发出除湿控制指令。[0048] 需要说明的是，预设数据库中会存储各类型号配电设备的规格参数，记载了其对应的防潮防水防尘要求，其中防水防潮要求可在规格参数中以IP级别表示，而各IP级别下的防水要求对应的指标是不同水深下的持续时间，本实施例中配电柜设备上出现的冷凝水情况仅对应于IPX1或IPX2的水深情况，但持续的冷凝水覆盖仍会导致配电设备的损耗和腐蚀，因此可将各防水等级的指标在数据库中修正为冷凝水的防护时间，例如在IPX1的0.01m水深下持续防护时间为10分钟，而IPX4的水深0.3米下持续防护5分钟可按水深比例和时间比例修正为0.01m水深下防护时间150分钟，各设备的防水情况和能力可根据实际再调整，或依据其他指标将各防水等级修正为冷凝水覆盖下的防护持续时间；构建配电柜数字孪生体时能得到各设备型号参数，将型号参数在数据库中识别对照的防护持续时间。[0049] 在启动恒温恒湿或除湿机后整个配电柜内部环境的湿度都会被控制，因此在有多个配电设备在未来预设时间会产生冷凝水时，可根据最迫切的一个配电设备来设置除湿控制指令的发出时刻，或为进一步保护配电设备可固定在该第二时刻前再设置一个时间提前量。[0050] 进一步的，前述步骤S200判断是否存在满足初始判断模型的时间点之后，还包括，识别满足除湿判断模型的持续时间，若持续时间小于预设时间长度阈值，则忽略该满足除湿判断模型的时间点；需要说明的是，配电设备的温度会较容易随设备使用进程而改变，因此在满足产生冷凝水后可能会因临近的设备工作或是自身工作发热，使得冷凝水快速蒸发，则无需执行除湿，一般配电柜各设备在满负荷工作状态下的温度不会产生冷凝水，本实施例一般在非工作或低负荷状态下执行。[0051] 以上为本申请提供的第一方面的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法的详细说明，下面为本申请第二方面提供的一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统的实施例的详细说明。[0052] 请参阅图2，图2为一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统结构图。本实施例提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制系统，包括：[0053] 数字孪生体构建模块10，用于获取配电柜设备的历史温度数据和运行参数，建立各设备的温度与运行参数关系，并构建配电柜数字孪生体；[0054] 除湿判断模块20，用于根据数字孪生体对各处的配电设备温度预测，得到各配电设备的温度预测函数，并监测当前配电柜内空气温度和水汽含量；将温度预测函数、空气温度和水汽含量代入预设除湿判断模型中，判断是否存在满足除湿判断模型的时间点，所述除湿判断模型具体为：[0055] ；[0056] 其中， 为冷凝水量阈值， 为第n个配电设备温度预测函数， 为水汽饱和含量与温度关系模型，为配电柜内水汽含量， 为配电柜内空气温度；[0057] 湿度控制模块30，用于若存在满足初始判断模型的时间点，则发出湿度控制指令。[0058] 进一步的，所述湿度控制模块30中，若存在满足除湿判断模型的时间点，则发出湿度控制指令，具体为：[0059] 若存在满足除湿判断模型的时间点，则将该时间点作为第一时刻，获取对应配电设备的型号参数，在预设数据库中识别对应的防护持续时间，将第一时刻加上防护持续时间后得到第二时刻；比对各满足除湿判断模型的配电设备第二时刻，在最接近当前时间的第二时刻前发出除湿控制指令。[0060] 进一步的，所述除湿判断模块20中，判断是否存在满足初始判断模型的时间点之后，还包括：[0061] 识别满足除湿判断模型的持续时间，若持续时间小于预设时间长度阈值，则忽略该满足除湿判断模型的时间点。[0062] 本申请第三方面还提供了一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法设备，包括处理器以及存储器：其中存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令执行上述一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法。[0063] 本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述一种基于数字孪生的配电柜湿度控制方法。[0064] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。[0065] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。[0066] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。[0067] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。[0068] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read?OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。[0069] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

专利地区：广东

专利申请日期：2024-09-24

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN118860039B