智能家庭煤氣中毒與火災報警系統設計范文

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摘要：文章針對經常發生的煤氣泄漏中毒和家庭火災事件，設計了一套由一個主模塊和多個監測子模塊組成家用煤氣泄漏和火災監測安全系統方案。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、CC1101無線模塊、GSM模塊等器件，設計了一套含煤氣泄漏檢測、火災發生檢測、聲光分級報警、GSM遠程報警、無線通信和事故自動應急處理的家庭煤氣泄漏和火災監測以及處理系統，并制作了一套系統樣機，實現了穩定、可靠的信號采集與處理，險情報警以及事故自動處理功能。

關鍵詞：單片機；氣敏元件；煙霧傳感器

目前，城市已基本普及使用罐裝燃氣或管道燃氣，燃氣在居民生活使用中占的比例很大。每年都有由燃氣泄漏所引發的爆炸、中毒和火災事故報道；此外，在廣大的農村地區，每年冬季因燃煤取暖而造成中毒的事件也屢見不鮮。目前，現有一氧化碳檢測儀器主要是面對工礦企業或者公共場所的檢測，價格昂貴；因此，設計一套價格低廉、同時包含煤氣泄漏檢測和火災發生檢測，并能實現聲光分級報警、GSM通信報警和事故自動應急處理的報警系統，這無疑對保護人民生命財產安全具有十分重要的應用價值。

1系統整體方案

系統整體框如圖1所示，由一個主模塊和多個監測子模塊組成。監測子模塊通過半導體氣敏元件采集環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送給主模塊，同時根據采集到的信息分析現場事故狀態，進而控制繼電器的通斷實現事故自動處理。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]，并實時顯示與分析，判定有事故發生時，根據事故的嚴重性控制聲光報警電路發出聲光報警，或通過GSM模塊[3]對用戶進行遠程短信報警，其中需要監測的監測子模塊地址和報警目標用戶手機號碼可以通過鍵盤設置，并且將設置保存在EEPROM里面不丟失。

2系統硬件設計

信號采集電路主要由MQ-2型和MQ-7型半導體氣敏元件組成。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型半導體氣敏元件在不同濃度的煙霧環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換為變化的電壓，再經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模塊組成的遠程短信報警電路。

3通信模塊

程序設計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結語

當主模塊檢測到報警信息時發出室內一級聲光報警，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。當右上角的10s倒計時結束，且未檢測到退出報警狀態的按鍵操作時，室外二級聲光報警被觸發，同時向用戶發出遠程報警短信，窗口界面右上角顯示“GSM”字樣。圖示報警信息表示地址為2的監測子模塊因煙霧濃度異常而發出異常警報，并觸發了室外二級聲光報警器，同時向用戶發送了遠程報警短信。

作者：陳英；肖利軍；劉蒙瑞 單位：長沙學院電子信息與電氣工程學院