社會(huì)治安環(huán)境不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來一定負(fù)面影響，建立一套覆蓋整個(gè)社會(huì)面的治安動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過科技手段嚴(yán)密防控網(wǎng)絡(luò)非常必要。目前某市已建設(shè)治安動(dòng)態(tài)視頻監(jiān)控點(diǎn)位2500多路，大都采用室外立桿安裝的快球型攝像機(jī)，在實(shí)際建設(shè)過程中，時(shí)常出現(xiàn)快球攝像機(jī)護(hù)罩內(nèi)壁結(jié)露的現(xiàn)象，影響了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，護(hù)罩內(nèi)的霧氣也對(duì)攝像機(jī)正常工作帶來安全隱患，需要采取措施進(jìn)行徹底解決。

　　結(jié)露情況

　　結(jié)露是我們?nèi)粘Ｉ钪泻芷毡榈默F(xiàn)象，比如說，在夏天炎熱的環(huán)境下，將一瓶冰凍過的飲料放到常溫下，不一會(huì)兒，就可以看到在飲料瓶外壁上出現(xiàn)“冒汗”的現(xiàn)象，這是空氣中的水蒸汽在瓶壁上凝結(jié)的結(jié)果，也就是我們說的結(jié)露現(xiàn)象。在大自然中也會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)露的現(xiàn)象，例如在清晨出現(xiàn)的露水，在冬季出現(xiàn)的大霧、下雪的天氣等。在快球型攝像機(jī)護(hù)罩內(nèi)部出現(xiàn)的霧氣也是結(jié)露現(xiàn)象，具有有幾種情況(見圖1)。

圖1快球型攝像機(jī)護(hù)罩內(nèi)部出現(xiàn)霧氣是結(jié)露現(xiàn)象

　　結(jié)露情況統(tǒng)計(jì)

　　在本次跟蹤統(tǒng)計(jì)的部分項(xiàng)目中，共有280個(gè)攝像機(jī)點(diǎn)，其中有115個(gè)點(diǎn)位曾經(jīng)出現(xiàn)過霧氣，占41%(見圖2)。

圖2本次跟蹤日期為1月12日--3月12日，出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象時(shí)間集中在10：00am—4：00pm

　　采取過的措施及效果

　　在所跟蹤系列攝像機(jī)中，部分球機(jī)出現(xiàn)結(jié)露起霧現(xiàn)象，建設(shè)單位采取一些技術(shù)措施，主要有以下幾種：(1)上疏+下堵：在立桿檢修口至基礎(chǔ)法蘭段采用泡沫塊封堵，及在檢修口上方5厘米處采用泡沫塊封堵。在立桿上端封頭處開φ8小孔，斜向下插塑料管進(jìn)行疏導(dǎo)管內(nèi)濕氣(見圖3)。(2)隔離封堵：在立桿的接頭內(nèi)采用海綿封堵，隔離球機(jī)與立桿的濕氣流通。(3)隔離封堵+干燥吹風(fēng)：在立桿檢修口處，打開上側(cè)封堵泡沫塊，同時(shí)打開球機(jī)與立桿接頭，用鼓風(fēng)機(jī)吹氣，將立桿內(nèi)濕氣吹出后，檢修口處泡沫塊重新封堵，同時(shí)在立桿接頭內(nèi)采用海綿封堵(見圖4)。

                                        圖3上疏+下堵                                                                                    圖4隔離封堵+干燥吹風(fēng)[nextpage]

　　結(jié)露成因分析

　　結(jié)露的熱力學(xué)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(tài)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。干空氣可視為理想氣體，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30~40mbar，大都處于過熱狀態(tài)，所以它的比容很大，分子間的距離足夠的遠(yuǎn)，可以作為理想氣體處理，其狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系可描述為：pV=mRT或者pv=RT，適用于理想氣體的一些定律及其混合氣體計(jì)算公式也都是用于濕空氣。設(shè)以pv表示水蒸汽的分壓力，pa表示干空氣的分壓力，濕空氣的總壓力為p，按照道爾頓分壓定律有p=pv+pa。

　　空氣中的水蒸汽由于其含量的不同(即分壓力有高低)以及溫度不同，可以處在過熱狀態(tài)或飽和狀態(tài)。由干空氣和過熱蒸汽組成的濕空氣稱未飽和空氣。設(shè)濕空氣的溫度為t，當(dāng)其所含水蒸汽的分壓力pv低于對(duì)應(yīng)與溫度t的飽和壓力ps時(shí)，則濕空氣中的水蒸汽處在過熱狀態(tài)，如圖中A點(diǎn)所示。此時(shí)濕空氣的密度也小于對(duì)應(yīng)與溫度t的干飽和蒸汽的密度。

　　如果溫度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(tài)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(diǎn)，達(dá)到飽和狀態(tài)。如果再增加水分，即將以水滴狀態(tài)凝結(jié)而從濕空氣中分離出來。這時(shí)水蒸汽的分壓力是對(duì)應(yīng)于溫度t的條件下的極限值，相當(dāng)于溫度t時(shí)水蒸汽的飽和壓力ps，其值可按t在飽和水蒸汽表上查得。這種由干空氣和飽和水蒸汽組成的濕空氣稱為飽和空氣，其pv=p”。即使在飽和空氣中再增加少許水蒸汽，則超過飽和量的過量水蒸汽就會(huì)變成水，這種狀態(tài)的空氣稱為過飽和空氣。

　　假若未飽和空氣中水蒸汽的含量不變，即pv不變，而濕空氣溫度逐漸降低，則其狀態(tài)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(shí)，也達(dá)到了飽和狀態(tài)。如再冷卻，也將有水滴析出。B點(diǎn)的溫度即對(duì)應(yīng)于pv下的飽和溫度，稱為露點(diǎn)溫度，用tDP表示。TDP=f(pv)，可按pv在飽和空氣表上查出。所以露點(diǎn)是在一定的水蒸汽分壓力pv下，使?jié)窨諝庾優(yōu)轱柡涂諝獾哪屈c(diǎn)溫度。

　　舉例來說，假設(shè)有1立方米的空氣，其溫度為0℃時(shí)一旦其中有約4.85g的水蒸汽含量就可達(dá)到飽和。但是，在20℃的狀態(tài)下，該空氣最多能包含約17.28g的水蒸汽含量，差不多是0℃時(shí)的三倍。就溫度條件而言，在宜人的25℃附近，對(duì)于1立方米空氣減少1g水蒸汽含量，相對(duì)濕度就要降低約4%RH，但是到了冬季5℃左右時(shí)，則相對(duì)濕度要降低約15%RH。而到了0左右時(shí)，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，空氣也能夠達(dá)到飽和。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?jié)窨諝獗旧頉]有達(dá)到過飽和，而與濕空氣接觸的物體、空隙部位、表面及內(nèi)部冷卻到低于濕空氣的飽和溫度時(shí)，則在其界面附近空氣中所含的水蒸汽也會(huì)凝結(jié)成水而變成水滴。也就是結(jié)露現(xiàn)象。即使接觸到的比濕空氣飽和溫度低一點(diǎn)點(diǎn)的物體，結(jié)露也會(huì)發(fā)生。

　　水汽進(jìn)入通道分析

　　那么濕空氣是從哪里進(jìn)入攝像機(jī)護(hù)罩內(nèi)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(xué)原理可以知道，濕空氣只要狀態(tài)發(fā)生一定條件的變化就會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，但是我們?nèi)绻麑⑶驒C(jī)內(nèi)空氣濕度盡可能提高至干空氣狀態(tài)，那結(jié)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(gè)攝像機(jī)中，有85%的球機(jī)在球安裝調(diào)試過程時(shí)正在下雨，平均濕度高達(dá)80%以上，球機(jī)護(hù)罩(帶密封條及密封膠)合上后，高濕空氣就自然留在球機(jī)護(hù)罩及立桿內(nèi)。在球機(jī)安裝中，球機(jī)與立桿接頭的封堵僅采用了海綿，不能夠有效隔斷桿件中的濕氣上升而進(jìn)入球機(jī)，所以當(dāng)在日照較好的天氣情況下桿件內(nèi)部濕氣上升后就從接頭處滲入球機(jī)內(nèi)。在跟蹤的個(gè)別球機(jī)中，發(fā)現(xiàn)球機(jī)與立桿接頭的封堵海綿內(nèi)能夠擠出水來，應(yīng)該是積聚了相當(dāng)大量的水汽了。用手觸摸立桿內(nèi)壁也發(fā)現(xiàn)有大量水珠，分析水汽應(yīng)該是桿件內(nèi)濕氣上升過程中在立桿內(nèi)壁結(jié)露形成。

　　溫度、濕度與結(jié)露的關(guān)系

　　球機(jī)在安裝完畢后，進(jìn)行了一定的封堵，如果沒有產(chǎn)生內(nèi)部空氣對(duì)流，球機(jī)護(hù)罩內(nèi)的水分含量基本上維持在一定的水平。那么按照熱力學(xué)理論，如果出現(xiàn)結(jié)露，其溫度必然發(fā)生了變化—達(dá)到了露點(diǎn)。

　　所謂露點(diǎn)(Dew point)或露點(diǎn)溫度，就是在固定氣壓之下，空氣中所含的氣態(tài)水達(dá)到飽和而凝結(jié)成液態(tài)水所需要降至的溫度。在這個(gè)溫度點(diǎn)時(shí)，凝結(jié)的水飄浮在空中稱為霧、而沾在固體表面上時(shí)則稱為露，因而得名露點(diǎn)。[nextpage]

　　當(dāng)露點(diǎn)降到冰點(diǎn)以下時(shí)，此時(shí)從空氣中析出的水氣并不會(huì)結(jié)成液態(tài)水，而是直接凝固成固態(tài)的水，微細(xì)的冰粒沾在其它物體的表面上型成霜，這時(shí)的露點(diǎn)亦會(huì)被稱為霜點(diǎn)(Frost Point)。露點(diǎn)與另一個(gè)常用濕度指標(biāo)相對(duì)濕度有所關(guān)聯(lián)。相對(duì)濕度越高，露點(diǎn)會(huì)越接近氣溫;當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到100%時(shí)，露點(diǎn)與氣溫相等。當(dāng)露點(diǎn)不變時(shí)，相對(duì)濕度與氣溫成反比。透過露點(diǎn)就可以知道出空氣中的水汽含量，因而露點(diǎn)是一項(xiàng)絕對(duì)濕度的指標(biāo)。如下圖顯示：在不同溫度下，海平面空氣質(zhì)量可以容納的水汽質(zhì)量的最大百分比。當(dāng)溫度上升時(shí)，水汽的平衡分壓亦會(huì)隨之然上升，從而使蒸發(fā)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(guān)。當(dāng)溫度到達(dá)露點(diǎn)時(shí)，不論其它氣體存在與否，露也會(huì)開始形成。

　　露點(diǎn)計(jì)算：如果知道相對(duì)濕度以及實(shí)際氣溫時(shí)，露點(diǎn)可以通過以下公式求得近似值。

　　其中的γ則是

　　溫度 T 和露點(diǎn) Td 單位為攝氏、相對(duì)濕度 RH 為百分比，ln 則代表自然對(duì)數(shù)。常數(shù) 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(dāng)中把飽和水汽壓視為溫度的函數(shù)。此方法僅在以下范圍時(shí)有效：0℃ < T < 60℃ ，1% < RH < 100% ，0℃ < Td < 50℃。

　　露點(diǎn)簡(jiǎn)易近似法：當(dāng)知道干球溫度、而相對(duì)濕度大于50%時(shí)，露點(diǎn)可以用下列的公式求得，其誤差值僅為 ±1℃。或者RH =100-5(T- Td)

　　以文字表示，即露點(diǎn)與干球溫度每相差1℃，相對(duì)濕度即下降5%。在這里干球溫度 T 和露點(diǎn) Td 單位為攝氏、相對(duì)濕度 RH 為百分比。

　　解決措施

　　從以上分析我們確認(rèn)，要防止球機(jī)護(hù)罩內(nèi)壁結(jié)露，我們可以改變工況：(1)護(hù)罩內(nèi)外溫差：要盡量減小溫差;(2)護(hù)罩內(nèi)濕度：要盡量減小濕度，減少外界高濕水氣進(jìn)入護(hù)罩。所以在我們實(shí)施的解決方案中，我們著重圍繞以上2點(diǎn)展開。

　　ABC分區(qū)隔離封堵措施

　　在下圖中，我們將球機(jī)有關(guān)區(qū)域分成A、B、C三個(gè)區(qū)域(見圖7)。A區(qū)：立桿內(nèi)，從立桿檢修口上封堵點(diǎn)至立桿封頭的整個(gè)桿腔空間;B區(qū)：大氣空間;C區(qū)：從立桿接頭開始的球罩空間。在項(xiàng)目中，經(jīng)過試驗(yàn)確定，對(duì)于A、C區(qū)，我們重點(diǎn)進(jìn)行封堵，并在A區(qū)和C區(qū)間也進(jìn)行了可靠封堵。同時(shí)為了減少球罩內(nèi)濕度變化，我們首先保證A區(qū)的低濕度工況，以此提高C區(qū)與A區(qū)接口與濕度傳遞梯階的貢獻(xiàn)。對(duì)于B區(qū)，我們沒法改變大氣的濕度，我們能做的就是將A、C區(qū)與B區(qū)的隔離做到可靠。

　　人工降低內(nèi)部空間濕度

　　在A區(qū)和C區(qū)，我們采用帶加熱的鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹送干燥空氣，確保兩區(qū)域內(nèi)的濕度控制在20%左右以內(nèi)，降濕后迅速封堵，防止?jié)穸确磸棥?/p>

　　降低護(hù)罩內(nèi)外溫差

　　由于球機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量(熱負(fù)荷為20W左右)，在攝像機(jī)工作狀態(tài)設(shè)置時(shí)開啟降溫措施，可以降低護(hù)罩內(nèi)的溫度，以此減小護(hù)罩內(nèi)外溫差。