輸電線路防冰攝像機加熱策略及軟件實現技術研究

黃 良 李 京 黃 力 莊紅軍 王 帥

(1.貴州電網有限責任公司電力科學研究院，貴州 貴陽 550000；2.貴州電網有限責任公司六盤水供電局，貴州 六盤水 553000；3.貴州電網有限責任公司畢節供電局，貴州 畢節 551700；4.貴州電網有限責任公司銅仁供電局，貴州 銅仁 554300)

1 加熱算法說明

本文在對防冰攝像機在冰期鏡頭加熱研究過程中，在攝像機鏡頭前加裝一塊加熱玻璃，通過控制板控制加熱玻璃的加熱功率，達成溫度-20℃以上，濕度0～100%范圍內保證攝像機鏡頭前不結冰，不凝露，不起霧，保證攝像機拍攝有效圖片的穩定性，主要采用PID算法控制加熱功率，具體的計算步驟如下：

(1)系統上電；

(2)獲取最后的氣象溫濕度，計算露點溫度；其中露點溫度計算表達式為：

e=WHE

Td=(B(1g(e/E0)))/(A-1g(e/E0))

上述公式中，WH為當前環境溫度，E為當前溫度下飽和水氣壓值，B為系數取值243.92，E0為0℃條件下飽和水氣壓值，A為系數取值7.69。

(3)取環境溫濕度、露點溫度以及加熱玻璃溫度PTemp，判斷條件是否滿足環境溫度≤0℃且相對濕度≥80%；

(4)若滿足(3)，則取0℃和露點溫度中的最大值作為目標溫度；

(5)若不滿足(3)，則取露點溫度作為目標溫度；

(6)最終目標溫度Tar_Temp = 目標溫度 + 冗余量2.5℃；

(7)計算當前偏差值iError=最終目標溫度Tar_Temp-當前加熱玻璃溫度PTemp；

(8)增量iIncPid由當前偏差iError、上次偏差LastErr、累計偏差SumErr代入算法獲得該值即為當前需要加熱達到的溫度差；

(9)將上次偏差值賦予前次偏差，將本次偏差值賦予上次偏差，用于下次計算；

(10)將增量iIncPid代入功率計算公式，獲得當前加熱功率；

(11)間隔10s，再由(2)開始循環。

2 軟件通信實現

本文通過軟件對一定范圍內的數據偏移進行自動修正，對超出范圍的數據偏差做特殊處理，在數據有所偏移或溫濕度數據接收產生錯誤時依然可以實現防冰防霧防凝露的需求。同時，在滿足防冰防霧防凝露要求的情況之下，同樣對加熱玻璃功耗進行限定，系統實現低功耗。

圖1為本文所設計的防冰攝像機軟件通信實現具體流程，主要為：主機通過RS485給子機提供電源，向子機下發攝像機電源開關命令通知子機開啟或關閉攝像機電源(主控取圖時，向子機RS485下發指令開啟攝像機電源，向攝像機RS485下發指令與攝像機進行通信取圖，取圖結束下發電源關閉指令，子機關閉攝像機電源)。以及主機向子機下發氣象溫濕度數據用于決定加熱玻璃是否加熱以及加熱功率。

圖1 防冰攝像機軟件通信實現流程

子機開始發送數據包時，判斷發送對象是否正在進行數據接收，則等待計數加一，繼續發送并判斷，當等待計數小于等于N次時發送對象接收數據完畢，則等待計數清零并發送當前數據包；當發送對象正在接收數據且等待計數大于N次時，則結束本次發送。

子機接收數據，依次將數據包的數據幀頭、地址幀、CRC校驗碼、指令所對應的數據段長度進行判斷，若其中一項不正確則重新接收數據包，若正確，則依照順序驗證，直到驗證完數據段長度，之后按照命令進行處理，并向發送方返回應答幀。其中，若子機一直未接收到數據包，也一直處于監聽狀態。

3 結論

本文采用PID控制算法，通過對露點溫度的計算，從而實現對攝像機鏡頭溫度的控制，并結合計算機技術對一定范圍內的數據偏移進行自動修正，其次通過子機讀取加熱玻璃溫度、氣象溫濕度數據，計算并控制加熱策略，且根據主機下發的命令負責控制攝像機的電源開關。