智能家庭煤氣中毒與火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)范文

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摘要：文章針對經(jīng)常發(fā)生的煤氣泄漏中毒和家庭火災(zāi)事件，設(shè)計(jì)了一套由一個主模塊和多個監(jiān)測子模塊組成家用煤氣泄漏和火災(zāi)監(jiān)測安全系統(tǒng)方案。通過器件的對比與選型，最終采用煤氣、煙霧等氣體傳感器、單片機(jī)、CC1101無線模塊、GSM模塊等器件，設(shè)計(jì)了一套含煤氣泄漏檢測、火災(zāi)發(fā)生檢測、聲光分級報警、GSM遠(yuǎn)程報警、無線通信和事故自動應(yīng)急處理的家庭煤氣泄漏和火災(zāi)監(jiān)測以及處理系統(tǒng)，并制作了一套系統(tǒng)樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、可靠的信號采集與處理，險情報警以及事故自動處理功能。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；氣敏元件；煙霧傳感器

目前，城市已基本普及使用罐裝燃?xì)饣蚬艿廊細(xì)猓細(xì)庠诰用裆钍褂弥姓嫉谋壤艽蟆Ｃ磕甓加杏扇細(xì)庑孤┧l(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故報道；此外，在廣大的農(nóng)村地區(qū)，每年冬季因燃煤取暖而造成中毒的事件也屢見不鮮。目前，現(xiàn)有一氧化碳檢測儀器主要是面對工礦企業(yè)或者公共場所的檢測，價格昂貴；因此，設(shè)計(jì)一套價格低廉、同時包含煤氣泄漏檢測和火災(zāi)發(fā)生檢測，并能實(shí)現(xiàn)聲光分級報警、GSM通信報警和事故自動應(yīng)急處理的報警系統(tǒng)，這無疑對保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的應(yīng)用價值。

1系統(tǒng)整體方案

系統(tǒng)整體框如圖1所示，由一個主模塊和多個監(jiān)測子模塊組成。監(jiān)測子模塊通過半導(dǎo)體氣敏元件采集環(huán)境中煙霧和一氧化碳等氣體的濃度信息[1]，通過無線射頻模塊發(fā)送給主模塊，同時根據(jù)采集到的信息分析現(xiàn)場事故狀態(tài)，進(jìn)而控制繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)事故自動處理。主模塊通過無線射頻模塊以一定的頻率輪循各子模塊的采樣信息[2]，并實(shí)時顯示與分析，判定有事故發(fā)生時，根據(jù)事故的嚴(yán)重性控制聲光報警電路發(fā)出聲光報警，或通過GSM模塊[3]對用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程短信報警，其中需要監(jiān)測的監(jiān)測子模塊地址和報警目標(biāo)用戶手機(jī)號碼可以通過鍵盤設(shè)置，并且將設(shè)置保存在EEPROM里面不丟失。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

信號采集電路主要由MQ-2型和MQ-7型半導(dǎo)體氣敏元件組成。MQ-2型氣敏元件對液化氣、煙霧等氣體具有較高的靈敏度和響應(yīng)度，MQ-7型氣敏傳感元件對一氧化碳具有較高的靈敏度和良好的選擇性[4]。MQ-2型半導(dǎo)體氣敏元件在不同濃度的煙霧環(huán)境中具有不同的電阻值，通過串接一個分壓電阻將變化的電阻轉(zhuǎn)換為變化的電壓，再經(jīng)ADC采樣獲取氣體濃度信息[5]。MQ-7電路原理與MQ-2電路原理相同。報警電路包括由有源蜂鳴器與LED組成的本地聲光報警電路[6-7]和由TC35i型GSM模塊組成的遠(yuǎn)程短信報警電路。

3通信模塊

程序設(shè)計(jì)TC35i模塊通信程序：該模塊支持多種通信波特率，這里使用9600bps的波特率。

4結(jié)語

當(dāng)主模塊檢測到報警信息時發(fā)出室內(nèi)一級聲光報警，并主動切換到如圖4所示的報警窗口界面，在窗口界面左上角顯示報警子模塊地址，右上角開始倒計(jì)時10s，中間兩行顯示報警子模塊的煙霧和煤氣濃度信息，最后一行提示按任意鍵可退出報警狀態(tài)。當(dāng)右上角的10s倒計(jì)時結(jié)束，且未檢測到退出報警狀態(tài)的按鍵操作時，室外二級聲光報警被觸發(fā)，同時向用戶發(fā)出遠(yuǎn)程報警短信，窗口界面右上角顯示“GSM”字樣。圖示報警信息表示地址為2的監(jiān)測子模塊因煙霧濃度異常而發(fā)出異常警報，并觸發(fā)了室外二級聲光報警器，同時向用戶發(fā)送了遠(yuǎn)程報警短信。

作者：陳英；肖利軍；劉蒙瑞 單位：長沙學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院