快球護罩結露成因分析及解決方案

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1、室外快球攝像機護罩結露分析及解決方案【摘 要】：治安動態視頻監控系統工程在施工中常常遇到室外快球攝像機護罩內部結露的問題，嚴峻時形成積水，影響了視頻監控的應用，也對快球壽命帶來了安全隱患。為了消退護罩結露問題，實行了很多比照措施，并進展理論分析，確立理論模型，從而提出了以封堵為主、結合疏導、降濕等整體化的這一切實可行的解決方案?！娟P鍵詞】： 室外快球、結露、溫差、濕度、封堵、露點【正 文】： 前言社會治安動態視頻監控系統是公安機關防范、打擊街面犯罪的有效途徑之一， 在確定程度上提高了公安機關處置街面案件、突發性案件、群體性案件的統一指揮、快速反響、協同作戰力氣。社會治安環境不穩定，將會對城市經

2、濟進展帶來確定的負面影響。因此，建立一套掩蓋整個社會面的社會治安動態監控系統，通過科技手段嚴密防控網絡是格外必要的。在各級政府所在地、治安簡潔區域、重點單位、主要街道和社區、宗教場所、消遣場所、重要路口、車站、卡口等地設立視頻監控點，將監控圖像實時傳輸到各級公安機關和其它相關部門，可以直觀地了解和把握監控區域的治安動態狀況，彌補人防缺乏，有效打擊、預防街面犯罪，便利事后調查取證和專案偵察，最大限度壓縮犯罪空間，增加威懾力，提高社會治安治理水平。目前某市已經建設治安動態視頻監控點位 2500 多路，大都承受室外立桿安裝的快球型攝像機，在實際建設過程中，時常消滅快球攝像機護罩內壁結露的現象， 確定

3、程度上影響了視頻監控系統的應用，護罩內的霧氣也是對攝像機正常工作帶來了安全隱患，需要實行措施進展徹底解決。二 結露狀況結露是我們日常生活中很普遍的現象，比方說，在夏天炎熱的環境下，將一 瓶冰凍過的飲料放到常溫下，不一會兒，就可以看到在飲料瓶外壁上消滅“冒汗” 的現象，這是空氣中的水蒸汽在瓶壁上分散的結果，也就是我們說的結露現象。 在大自然中也會消滅這種結露的現象，例如在早晨消滅的露水，在冬季消滅的大霧、下雪的天氣等。局部消滅霧氣分散成為水珠在快球型攝像機護罩內部消滅的霧氣也是結露現象，具有有幾種狀況：1、結露狀況統計在我們本次跟蹤統計的局部工程中，共有 280 個攝像機點，其中有 115 個點

4、位曾經消滅過霧氣，占比 41%，具體消滅次數分布如下：消滅 1 次消滅 2 次消滅 3 次及以上合計消滅次數532240115占消滅總數比46%19%35%占總樣本數比18.9%7.9%14%41%說明：本次跟蹤日期為：1 月 12 日-3 月 12 日本次消滅結露現象的時間根本集中在上午 10：00下午 4：00 3、實行過的措施及效果在所跟蹤的系列攝像機中，局部球機消滅了結露起霧顯現，建設單位實行了一些技術措施，主要有以下幾種：（1） 上疏+下堵：在立桿的檢修口至根底法蘭段承受泡沫塊封堵，及在檢修口上方 5 處承受泡沫塊封堵。在立桿上端封頭處開8 小孔，斜向下插塑料管進展疏導管內濕氣。（2

5、） 隔離封堵：在立桿的接頭內承受海綿封堵，隔離球機與立桿的濕氣流通。（3） 隔離封堵+枯燥吹風：在立桿檢修口處，翻開上側封堵泡沫塊，同時翻開球機與立桿的接頭，用鼓風機吹氣，將立桿內濕氣吹出后，檢修口處泡沫塊重封堵，同時在立桿的接頭內承受海綿封堵。三 結露成因分析1、結露的熱力學理論分析一般來說，我們所指的空氣都是濕空氣。濕空氣是指含有水蒸汽的空氣，而干空氣則是指完全不含有水蒸汽的空氣。濕空氣是干空氣和水蒸汽的混合物。濕空氣的狀態可以通過濕空氣線圖來查找。濕空氣是干空氣和水蒸汽的混合物。干空氣可視為抱負氣體，而存在于大氣中的水蒸汽，由于其分壓力通常是很小的， 一般只有 3040mbar，大都處于

6、過熱狀態，所以它的比容很大，分子間的距離足夠的遠，可以作為抱負氣體處理，其狀態參數之間的關系可描述為：pV=mRT 或者 pv=RT適用于抱負氣體的一些定律及其混合氣體計算公式也都是用于濕空氣。設以p 表示水蒸汽的分壓力，pva表示干空氣的分壓力，濕空氣的總壓力為p，依據道爾頓分壓定律有p=pv+pa空氣中的水蒸汽由于其含量的不同即分壓力有凹凸以及溫度不同，可以處在過熱狀態或飽和狀態。由干空氣和過熱蒸汽組成的濕空氣稱未飽和空氣。設濕空氣的溫度為 t，當其所含水蒸汽的分壓力 pv低于對應與溫度 t 的飽和壓力 ps時，則濕空氣中的水蒸汽處在過熱狀態，如圖中 A 點所示。此時濕空氣的密度p= 1p

7、“ = 1vvv也小于對應與溫度 t 的干飽和蒸汽的密度v“ 即p“ v“ 或 vv v“pscAtBpVt DPcBtAp Sp VtDPv“=1/p“v =1/pvvvpTs( a )( b )圖 2. 濕空氣中水蒸汽狀態的 p-v 圖和 T-s 圖假設溫度 t 不變，濕空氣中的水蒸汽含量增加，即水蒸汽的分壓力增加，則其狀態將沿等溫線向左上p-v 圖或向左T-s 圖，直到和上界限線相交于 c 點，到達飽和狀態。假設再增加水分，馬上以水滴狀態分散而從濕空氣中分別出來。這時水蒸汽的分壓力是對應于溫度 t 的條件下的極限值，相當于溫度 t 時水蒸汽的飽和壓力 p ，其值可按 t 在飽和水蒸汽表上

8、查得。這種由干空氣和飽和水s蒸汽組成的濕空氣稱為飽和空氣，其 p =p”。即使在飽和空氣中再增加少許水蒸汽，v則超過飽和量的過量水蒸汽就會變成水，這種狀態的空氣稱為過飽和空氣假設未飽和空氣中水蒸汽的含量不變，即 pv不變，而濕空氣溫度漸漸降低，則其狀態將沿等壓線冷卻向左p-v 圖，或向左下T-s 圖，和上界限線相交于 B 時，也到達了飽和狀態。如再冷卻，也將有水滴析出。B 點的溫度即對應于p 下的飽和溫度，稱為露點溫度，用 t 表示。T =f(p )，可按 p在飽和空氣表上vDPDPvv查出。所以露點是在確定的水蒸汽分壓力 pv下，使濕空氣變為飽和空氣的那點溫度。舉例來說，假設有 1m3 的空

9、氣，其溫度為 0時一旦其中有約 4.85g 的水蒸汽含量就可到達飽和。但是，在 20的狀態下，該空氣最多能包含約 17.28g 的水蒸汽含量，差不多是 0時的三倍。就溫度條件而言，在宜人的 25四周，對于 1m3 空氣削減 1g 水蒸汽含量，相對濕度就要降低約 4%RH，但是到了冬季 5左右時， 則相對濕度要降低約 15%RH。而到了 0 左右時，竟要降低約 20%RH。所以，空氣的溫度高，能夠包含的水蒸汽就多。反之，空氣溫度低，盡管只有少量水蒸汽，空氣也能夠到達飽和。也就是說，濕空氣的飽和水蒸汽含量與空氣的溫度成正比。同樣道理，即使濕空氣本身沒有到達過飽和，而與濕空氣接觸的物體、空隙部位、外

10、表及內部冷卻到低于濕空氣的飽和溫度時，則在其界面四周空氣中所含的水蒸汽也會分散成水而變成水滴。也就是消滅了結露現象。即使接觸到的比濕空氣飽和溫度低一點點的物體，結露也會發生。2、水汽進入通道分析那么濕空氣是從哪里進入攝像機護罩內的呢？一般來說，我們接觸的大氣中的空氣都是濕空氣。從熱力學原理可以知道，濕空氣只要狀態發生確定條件的變化就會消滅結露現象，但是我們假設將球機內空氣濕度盡可能提高至干空氣狀態，那結露的可能性就很低了，所以我們需分析高濕空氣的來源。在本次跟蹤的 280 多個攝像機中，有 85%的球機在球安裝調試過程時正在下雨，平均濕度高達 80%以上，球機護罩帶密封條及密封膠合上后，高濕空

11、氣就自然留在球機護罩及立桿內。在球機安裝中，球機與立桿接頭的封堵僅承受了海綿，不能夠有效隔斷桿件中的濕氣上升而進入球機，所以當在日照較好的天氣狀況下桿件內部濕氣上升后就從接頭處滲入球機內。在跟蹤的個別球機中，覺察球機與立桿接頭的封堵海綿內能夠擠出水來，應該是積聚了相當大量的水汽了。用手觸摸立桿內壁也覺察有大量水珠，分析水汽應當是桿件內濕氣上升過程中在立桿內壁結露形成。3、溫度、濕度與結露的關系球機在安裝完畢后，進展了確定的封堵，假設沒有產生內部空氣對流，球機護罩內的水分含量根本上維持在確定的水平。那么依據熱力學理論，假設消滅結露，其溫度必定發生了變化到達了露點。所謂露點Dew point或露點

12、溫度，就是在固定氣壓之下，空氣中所含的氣態水到達飽和而分散成液態水所需要降至的溫度。在這個溫度點時，分散的水飄浮在空中稱為霧、而沾在固體外表上時則稱為露，因而得名露點。當露點降到冰點以下時，此時從空氣中析出的水氣并不會結成液態水，而是直接凝固成固態的水，微細的冰粒沾在其它物體的外表上型成霜，這時的露點亦會被稱為霜點Frost Point。露點與另一個常用濕度指標相對濕度有所關聯。相對濕度越高，露點會越接近氣溫；當相對濕度到達 100%時，露點與氣溫相等。當露點不變時，相對濕度與氣溫成反比。透過露點就可以知道出空氣中的水汽含量，因而露點是一項確定濕度的指標。如以以以以下圖顯示：在不同溫度下，海平

13、面空氣質量可以容納的水汽質量的最大百分比。當溫度上升時，水汽的平衡分壓亦會隨之然上升，從而使蒸發出更多的水汽；反之亦然。亦即，空汽中的水汽增減與其它氣體無關。當溫度到達露點時， 不管其它氣體存在與否，露也會開頭形成。露點計算假設知道相對濕度以及實際氣溫時，露點可以通過以下公式求得近似值：海平面露點溫度圖其中的則是：溫度 T 和露點 T 單位為攝氏、相對濕度 RH 為百分比，ln 則代表自然對數。d常數 a 和 b 分別是：a = 17.27 ，b = 237.7此公式是基于 Magnus-Tetens 近似法 Magnus-Tetens Approximation， 當中把飽和水汽壓視為溫度的

14、函數。此方法僅在以下范圍時有效：0 T 60 ， 1% RH 100% ，0 T 50d露點簡易近似法當知道干球溫度、而相對濕度大于 50%時，露點可以用以下的公式求得，其誤差值僅為 1?；蛘?RH = 100 5(T T )d以文字表示，即露點與干球溫度每相差 1，相對濕度即下降 5%。在這里干球溫度 T 和露點 Td 單位為攝氏、相對濕度 RH 為百分比。四 解決措施從以上分析我們確認，要防止球機護罩內壁結露，我們可以轉變工況：（1） 護罩內外溫差：要盡量減小溫差（2） 護罩內濕度：要盡量減小濕度，削減外界高濕水氣進入護罩所以在我們實施的解決方案中，我們著重圍繞以上 2 點開放：1、ABC

15、 分區隔離封堵措施在以以以以下圖中，我們將球機有關區域分成 A、B、C 三個區域：A 區：立桿內，從立桿檢修口上封堵點至立桿封頭的整個桿腔空間B 區：大氣空間C 區：從立桿接頭開頭的球罩空間在工程中，經過試驗確定，對于 A、C 區，我們重點進展封堵，并在 A 區和 C區間也進展了牢靠封堵。同時為了削減球罩內濕度變化，我們首先保證 A 區的低濕度工況，以此提高 C區與 A 區接口與濕度傳遞梯階的奉獻。對于 B 區，我們沒法轉變大氣的濕度，我們能做的就是將A、C 區與 B 區的隔離做到牢靠。2、人工降低內部空間濕度在 A 區和 C 區，我們承受帶加熱的鼓風機強制吹送枯燥空氣，確保兩區域內的濕度把握

16、在 20%左右以內，降濕后快速封堵，防止濕度反彈。由于球機工作時會產生確定的熱量熱負荷為 20W 左右，在攝像機工作狀態設置時開啟降溫措施，可以降低護罩內的溫度，以此減小護罩內外溫差。3、降低護罩內外溫差五 施工留意事項在室外球形攝像機安裝中，要防止消滅結露現象，要留意施工時的天氣狀況，盡量選擇濕度低的天氣，同時也要留意立桿構造、球機選擇等。1、立桿根底立桿施工時要留意土層回填高度，在本次跟蹤的攝像機立桿里，由于綠化等部門提出要求立桿根底法蘭連接處隱蔽在土層以下如以以以以下圖中的 B 圖，在這種構造中立桿下部管腔內雨天消滅積水比例極高，特別是局部安裝在綠化隔離帶內的立桿，由于綠化帶出水不暢，幾

17、乎每根立桿內部均有積水。所以在施工時要特別留意立桿根底澆筑，建議連接法蘭面處于地平以上。過渡對接頭球機螺紋接頭球機連接頭構造在本次跟蹤的室外球形攝像機安裝中承受的是螺紋連接如上圖右側球機， 在維護時需要拆裝球機時必需旋轉螺紋，拆裝格外麻煩，所以在施工中建議承受過渡對接頭上圖左側，以便利快捷連接。2、球機與立桿接頭3、球機封堵和散熱球機板卡翻開球機封堵泡沫塊球機護罩內封堵構造示意球機與立桿內腔須進展牢靠封堵，但是在封堵以后必需考慮球機本身的高位天氣散熱問題，在大多數球機構造中均有降溫構造風扇+雙層降溫內壁，所以在選購選用室外球機時應當留意其 IP 防護等級的同時，要留意其散熱措施，以免電子設備因過熱導致故障?！緟⒖嘉墨I】：1 沈維道 鄭佩芝 蔣淡安， 工程熱力學， 高等教育出版社， 北京， 19952 顧文芳，結露的產生與防止， 上海儀器儀表， 2023 年， 第 1 期