一种环境调控装置的控制方法

杨双国，张 瑜，张小波，郭红利

（西安元智系统技术有限责任公司，陕西 西安 710077）

0 引 言

目前市场上的环境调控装置功能单一，应用范围较小。比如LED显示屏用环境调控装置，它只是控制LED显示屏，没有扩展功能，不能连接第三方设备，不能调控第三方设备的功能参数，只能应用于LED显示屏控制领域，适用场景单一。有些环境调控装置也能组网，但是需要借助外网，只能简单传输开和关两种状态，如，智能全方位环境调控装置，这种环境调控装置与各种家电组网，全方位控制，但它只能借助家庭网络，简单的控制家用电器的开和关，应用单一，不能实现交互式远程控制。

市场上还有一些环境调控装置，多是控制器，需要集成到系统中与其他设备组成系统来进行专门的领域控制，不能独立进行工作。此外，市场上的环境调控装置类，基本都是专一用途的接口，还存在体积大、结构复杂，使用时需要通过接线的方式连接等缺点。为了解决现有技术的不足，本文提出了一种环境调控装置的控制方法。实验表明，所提环境调控装置具有灵活性好、应用丰富、控制方便，安装方便等优点，在文博行业有着广泛的应用前景。

1 系统设计

1.1 环境调控装置

本文所述的环境调控装置架构如图1所示。

图1 环境调控装置架构

（1）功能单元包括指示单元、存储单元、监护单元、低电检测单元和掉电检测单元。指示单元通过LED灯对环境调控装置自身的工作状态进行指示；存储单元用于网络信号不好或者网络故障时，对第三方设备的数据和状态信息进行存储；监护单元包含看门狗定时器，用于设备异常时，对设备进行复位，监护单元对所述环境调控装置的工作状态进行监护；低电检测单元对环境调控装置自带的电池电量进行检测和预警；掉电检测单元对外部市电进行检测和告警；指示单元、存储单元、监护单元、低电检测单元和掉电检测单元分别与控制单元连接。

（2）接口单元包括USB接口单元、RS 485接口单元、RS 232接口单元、TTL接口单元、多网融合接口单元和预留接口单元，所述USB接口单元、RS 485接口单元、RS 232接口单元、TTL接口单元、多网融合接口单元和预留接口单元，分别与控制单元相连接。

1.2 控制方法

1.2.1 正向控制

环境调控装置包括控制单元、射频通信单元、接口单元、功能单元和电源管理单元。控制单元对第三方设备数据进行采集、存储、预处理和传输。射频通信单元接收所述控制单元采集和预处理的数据，并将数据封装成通信数据包（包括包头识别信息、包头序列号、第三方设备的数据信息、第三方设备的状态信息、以及市电状态、时间信息和校验码），通过LoRa网络上传至网关。接口单元包括多个接口单元，可根据本地第三方设备的通信接口方式进行连接。功能单元对所述环境调控装置自身的工作状态进行指示、监护和供电监测，并对第三方设备数据和第三方设备状态信息进行存储。电源管理单元为整个控制过程提供电源，其自身的电池可以起到续航的功能，且电池电量不足时，会向远程终端发出报警信息。

1.2.2 反向控制

用户远程通过电脑或手机终端设置第三方设备自身状态参数命令，所述命令通过无线网络到达网关，网关将命令通过LoRa网络从环境调控装置的射频通信单元传送给控制单元。控制单元对命令进行解析，解析完成后，控制单元通过接口单元和第三方设备进行通信，将命令中的参数通过接口单元传给第三方设备。第三方设备收到命令参数后，进行自身参数的更改，然后按照新命令运行。在此控制过程中，电源管理单元为整个控制过程提供电源，功能单元中的指示单元可以指示环境调控装置的工作状态，监护单元对环境调控装置进行监护，确保整个控制过程顺利进行，低电检测单元对电池的电压进行检测，掉电检测单元检测此过程有无市电供应，确保供电充足，供电不足时进行远程告警。

2 环境调控装置及其控制方法应用于博物馆展柜的恒湿机

以下为本文的环境调控装置对博物馆展柜恒湿机的控制方法。

2.1 正向控制

如图2所示的本文的环境调控装置对博物馆展柜恒湿机的控制图。其中，恒湿机通过对博物馆展柜内湿度调节，可以控制博物馆展柜中有效的、不间断的及温和无突变的湿度。恒湿机和环境调控装置安装在文物展柜的底部。环境调控装置安装在恒湿机的上面或侧面。恒湿机通过RS 485接口和环境调控装置连接，恒湿机自身的湿度参数和其状态信息（如：加水箱缺水和排水箱水满告警，硬件故障（如风扇坏）停机等）通过RS 485接口传送给环境调控装置的控制单元；控制单元将恒湿机自身的湿度参数和其状态信息以及展柜内目前的湿度数据，传给射频通信单元；射频通信单元将接收的恒湿机自身的湿度参数和其状态信息以及展柜内目前的湿度数据封装成通讯数据包，建立好LoRa网络，上传至网关，网关通过以太网、WiFi或者GPRS等传送给远程的电脑或手机终端。用户在任何有网络的地方就可以查看展柜内目前的湿度和恒湿机工作的状态信息、湿度过大或过小报警信息，以及恒湿机各种状态异常报警等信息，方便用户查看并及时采取相应的控制措施。

图2 博物馆展柜环境调控装置

2.2 反向控制

由于打开贵重文物展柜需要好几个部门同时在场，手续繁琐，而且现场维护也很费时间，因此，本文的环境调控装置对博物馆展柜恒湿机进行了远程反向控制，具体方法如下：由于每个文物需要保存的湿度是不一样的，在此可以在远程通过电脑或手机设置展柜内的湿度参数命令，设置好后，命令首先通过以太网、WiFi或者GPRS等到达网关，网关再将命令通过LoRa网络传给环境调控装置，环境调控装置通过接口单元控制第三方恒湿机对博物馆展柜的湿度进行控制。

实际操作过程中，用户通过登录电脑或手机的客户端软件，或者可以直接通过浏览器打开特定的网址，在客户端或者网页的界面上点击相应的功能按钮，设置相关控制数据。比如将展柜的恒湿机目标湿度设为50%，点击确定，该命令就会通过以太网、WiFi或者GPRS等到达网关，网关将命令通过LoRa网络从环境调控装置的射频通信单元传送给控制单元，控制单元对命令进行解析，解析完成后，控制单元通过接口单元和博物馆展柜恒湿机进行通信，将命令中的参数通过接口单元传给博物馆展柜恒湿机，博物馆展柜恒湿机收到命令参数后，进行自身参数的更改，然后按照新命令运行。这样就可以达到对博物馆展柜恒湿机的远程控制。

3 结 语

本文所设计的环境调控装置可以集成到第三方设备的外部或内部，并考虑了目前市场上调控类设备的接口，且预留了后期会出现的接口，可以对市场上出现的第三方主流设备进行双向调控。实验表明，该调控方法能方便有效的对第三方设备进行联网管理。