基于GSM的中央空調(diào)末端控制器研究
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發(fā)送短消息首先要向SIM300模塊發(fā)送整個短消息代碼位數(shù)的16進制數(shù)，之后是短信頭代碼“001100D”、中國區(qū)號“＋86”的編碼“9168”和發(fā)送的目的手機號碼。此處的目的手機號碼必須是每兩位互換得來，由于手機號碼是11位，最后一位用“N”補齊，而短消息內(nèi)容是用UCS2碼編寫，所以繼續(xù)發(fā)送編碼方式代碼“0008A7”，最后才是短消息正文的UCS2碼。
當有新消息到達時，收到的數(shù)據(jù)包內(nèi)封裝了消息發(fā)送時間、來自的手機號碼和消息正文。如果來自的手機號碼與預先設置的用戶號碼不一致則直接將短消息刪除；一致則繼續(xù)判斷短消息正文。由于接收到的短消息也是由UCS2編碼處理過的中文，所以把消息正文內(nèi)容與預先約定好的“設定溫度”和“當前狀態(tài)”兩種UCS2編碼相比較后分別轉(zhuǎn)到相應的處理函數(shù)，若與約定的兩種編碼都不一致，則視為錯誤消息刪除。
本文全部程序代碼由C語言編寫，短消息發(fā)送部分代碼如下：
void gprs_msg(char*number，char*msgr)//短信發(fā)送函數(shù)
{
char ctl[]={26，0}；
char head[]=″0011000D9168″；//短信頭代碼及中國區(qū)號
char headmsg[]=″0008A7″；//短信編碼方式代碼
unsigned int count；
char sum[2]；本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/163402.htm
tty_writecmd(″at″，strlen(″at″))；
tty_writecmd(″at″，strlen(″at″))；
tty_write(″at+cmgs=″，strlen(″at+cmgs=″))；
count=strlen(msgr)/2+14；//計算短信長度
sum[0]=(char)(count/10+48)；
sum[1]=(char)(count%10+48)；//將短信長度
//解碼為16進制
tty_writecmd(sum，2)；
tty_write(head，strlen(head))；
tty_write(number，strlen(number))；
tty_write(headmsg，strlen(headmsg))；//發(fā)送短信頭
tty_write(msgr，strlen(msgr))；//發(fā)送短信正文
tty_write(ctl，1)；
tty_write(″r″，strlen(″r″))；//發(fā)送短信結(jié)束代碼
usleep(300000)；//進程休眠
printf(″Message sent.n″)；
}
上述函數(shù)封裝了PDU模式發(fā)送短消息的頭信息和正文字符長度等，參數(shù)僅為目的手機號碼的PDU編碼和短消息正文的UCS2編碼。這樣做避免了大量的重復代碼，也提高了程序的運行效率。
1.3 增量式PID控制策略
PID是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實際輸出y(t)構(gòu)成控制偏差：
式中：KP為比例系數(shù)；TI為積分時間常數(shù)；TD為微分時間常數(shù)。
由于計算機處理的是數(shù)字量，控制器的驅(qū)動對象是風閥執(zhí)行器，所以控制系統(tǒng)中使用的控制策略是數(shù)字增量式PID。
u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)
以下是增量式PID控制策略的實現(xiàn)函數(shù)：
double PID(double feedback)
{
double Err，pErr，dErr，dU；
Err=Command-feedback；//當前誤差
pErr=Err-ppreErr；//比例項增量式誤差
dErr=Err-2*preErr+pre2Err；//微分項增量式誤差
dU=Proportion*pErr+pDerivative*dErr+ Integral*Err；
//控制量增量
pre2Err=preErr；
preErr=Err；
return dU；
}
2 實驗
本實驗對象以1.3噸的中央空調(diào)系統(tǒng)的實物模型為例，該系統(tǒng)可以模擬中央空調(diào)多種運行模式，并可以通過對執(zhí)行風閥輸入模擬信號來調(diào)節(jié)風閥的具體開度，以此來調(diào)整送入房間的送風量，達到控制模擬房間制冷量的目的。本實驗對象有2個模擬房間，其中末端裝置的驅(qū)動閥為TANG TECH TM04～24，溫濕度傳感器為VECTOR ADS-H1T1。嵌入式控制器的D/A輸出的0～4.096 V信號經(jīng)放大至0～10 V后，直接驅(qū)動風閥驅(qū)動器。模擬房間的的溫濕度傳感器輸出范圍為1～5 V，直接輸入處理器內(nèi)部A/D的AIN[0]腳。
系統(tǒng)提供了兩種用戶短消息內(nèi)容的識別，分別是“設定溫度XX”和“查詢狀態(tài)”。如用戶發(fā)送“查詢狀態(tài)”，而當前室內(nèi)狀態(tài)為23℃，則系統(tǒng)自動向用戶返回短消息“溫度：23；狀態(tài)：正?！?。如果室內(nèi)是異常溫度，則系統(tǒng)發(fā)送短消息自動報警“溫度60；狀態(tài)警告”。如果用戶發(fā)送“設定溫度23”，則系統(tǒng)將當前室內(nèi)設定溫度改為23℃，并回復“已設定溫度23”。此時本地的控制器以PID進行溫度控制。
為了使用戶可以方便關閉室內(nèi)控制器，而又不需要增加其他的短消息內(nèi)容，本文設置了最高溫度限制50℃。當用戶發(fā)送“設定溫度”大于49℃時，系統(tǒng)認為用戶要求關閉控制器，繼而把溫度設定點改為OFF，風閥完全關閉，同時返回短消息“已關閉”。采用這種方法，既保證了系統(tǒng)有關閉風閥的功能，又不需要添加新的短消息命令?？刂破麝P閉后，如果用戶再次發(fā)送短消息設置室內(nèi)溫度為正常范圍內(nèi)的溫度，則控制器重新開啟。
短消息命令詳情見表1。
為了測試系統(tǒng)節(jié)能實際效果，在室外溫度9℃的條件下開啟2個模擬房間的末端控制器，并設置預期室內(nèi)溫度23℃。假定2個房間中，模擬房間一8：00有人，模擬房間二9：00開始有人；通過計算表明，9：00開啟模擬房間二的室內(nèi)控制器要比8：00同時開啟2個模擬房間的室內(nèi)控制器節(jié)約全天所耗能量的7%左右。
本文實現(xiàn)了GSM遠程控制方法，通過手機短信方式，對中央空調(diào)系統(tǒng)末端裝置進行控制及對室內(nèi)溫度進行實時監(jiān)控和管理。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)可以方便、靈活、快捷、按需調(diào)節(jié)房間的溫度，實現(xiàn)節(jié)能。并且，系統(tǒng)可擴充性強，在軟件升級后還可實現(xiàn)如末端能量計量等更多功能。
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