社會治安環(huán)境不穩(wěn)定，會對城市經(jīng)濟發(fā)展帶來一定負面影響，建立一套覆蓋整個社會面的治安動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過科技手段嚴密防控網(wǎng)絡非常必要。目前某市已建設治安動態(tài)視頻監(jiān)控點位2500多路，大都采用室外立桿安裝的快球型攝像機，在實際建設過程中，時常出現(xiàn)快球攝像機護罩內壁結露的現(xiàn)象，影響了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用，護罩內的霧氣也對攝像機正常工作帶來安全隱患，需要采取措施進行徹底解決。

　　結露情況

　　結露是我們日常生活中很普遍的現(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的結果，也就是我們說的結露現(xiàn)象。在大自然中也會出現(xiàn)這種結露的現(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。在快球型攝像機護罩內部出現(xiàn)的霧氣也是結露現(xiàn)象，具有有幾種情況(見圖1)。

圖1快球型攝像機護罩內部出現(xiàn)霧氣是結露現(xiàn)象

　　結露情況統(tǒng)計

　　在本次跟蹤統(tǒng)計的部分項目中，共有280個攝像機點，其中有115個點位曾經(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)結露現(xiàn)象時間集中在10：00am—4：00pm

　　采取過的措施及效果

　　在所跟蹤系列攝像機中，部分球機出現(xiàn)結露起霧現(xiàn)象，建設單位采取一些技術措施，主要有以下幾種：(1)上疏+下堵：在立桿檢修口至基礎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，斜向下插塑料管進行疏導管內濕氣(見圖3)。(2)隔離封堵：在立桿的接頭內采用海綿封堵，隔離球機與立桿的濕氣流通。(3)隔離封堵+干燥吹風：在立桿檢修口處，打開上側封堵泡沫塊，同時打開球機與立桿接頭，用鼓風機吹氣，將立桿內濕氣吹出后，檢修口處泡沫塊重新封堵，同時在立桿接頭內采用海綿封堵(見圖4)。

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

　　結露成因分析

　　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(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，可以作為理想氣體處理，其狀態(tài)參數(shù)之間的關系可描述為：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算公式也都是用于濕空氣。設以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(tài)，如圖中A點所示。此時濕空氣的密度也小于對應與溫度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，達到飽和狀態(tài)。如果再增加水分，即將以水滴狀態(tài)凝結而從濕空氣中分離出來。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，也達到了飽和狀態(tài)。如再冷卻，也將有水滴析出。B點的溫度即對應于pv下的飽和溫度，稱為露點溫度，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溫度。

　　舉例來說，假設有1立方米的空氣，其溫度為0℃時一旦其中有約4.85g的水蒸汽含量就可達到飽和。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℃時的三倍。就溫度條件而言，在宜人的25℃附近，對于1立方米空氣減少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，空氣也能夠達到飽和。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]有達到過飽和，而與濕空氣接觸的物體、空隙部位、表面及內部冷卻到低于濕空氣的飽和溫度時，則在其界面附近空氣中所含的水蒸汽也會凝結成水而變成水滴。也就是結露現(xiàn)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(fā)生。

　　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(tài)發(fā)生一定條件的變化就會出現(xiàn)結露現(xiàn)象，但是我們如果將球機內空氣濕度盡可能提高至干空氣狀態(tài)，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采用了海綿，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情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，發(fā)現(xiàn)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發(fā)現(xiàn)有大量水珠，分析水汽應該是桿件內濕氣上升過程中在立桿內壁結露形成。

　　溫度、濕度與結露的關系

　　球機在安裝完畢后，進行了一定的封堵，如果沒有產生內部空氣對流，球機護罩內的水分含量基本上維持在一定的水平。那么按照熱力學理論，如果出現(xiàn)結露，其溫度必然發(fā)生了變化—達到了露點。

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

　　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(tài)水，而是直接凝固成固態(tài)的水，微細的冰粒沾在其它物體的表面上型成霜，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(lián)。相對濕度越高，露點會越接近氣溫;當相對濕度達到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，因而露點是一項絕對濕度的指標。如下圖顯示：在不同溫度下，海平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(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。當溫度到達露點時，不論其它氣體存在與否，露也會開始形成。

　　露點計算：如果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。

　　其中的γ則是

　　溫度 T 和露點 Td 單位為攝氏、相對濕度 RH 為百分比，ln 則代表自然對數(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有效：0℃ < T < 60℃ ，1% < RH < 100% ，0℃ < Td < 50℃。

　　露點簡易近似法：當知道干球溫度、而相對濕度大于50%時，露點可以用下列的公式求得，其誤差值僅為 ±1℃?；蛘逺H =100-5(T- Td)

　　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。

　　解決措施

　　從以上分析我們確認，要防止球機護罩內壁結露，我們可以改變工況：(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，減少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點展開。

　　ABC分區(qū)隔離封堵措施

　　在下圖中，我們將球機有關區(qū)域分成A、B、C三個區(qū)域(見圖7)。A區(qū)：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(qū)：大氣空間;C區(qū)：從立桿接頭開始的球罩空間。在項目中，經(jīng)過試驗確定，對于A、C區(qū)，我們重點進行封堵，并在A區(qū)和C區(qū)間也進行了可靠封堵。同時為了減少球罩內濕度變化，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。對于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。

　　人工降低內部空間濕度

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

　　降低護罩內外溫差

　　由于球機工作時會產生一定的熱量(熱負荷為20W左右)，在攝像機工作狀態(tài)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。