基于單片機的多傳感器集成式防火防盜報警器

摘 要：工程中使用的防火報警器多數(shù)由單一溫度信息或單一煙霧信息控制，為避免該種報警器易發(fā)生誤報警以及報警延時的情況，設(shè)計了一種基于單片機的多傳感器集成的防火防盜報警器。該報警器融合了NTC9D11溫度傳感器、MQ-2煙霧傳感器以及RE200B熱釋電傳感器采集的信號，把三種傳感器組成一個模塊，通過STC89C51單片機進(jìn)行信號處理與控制，可實現(xiàn)現(xiàn)場語音報警、時間顯示、報警限設(shè)置等功能，并在防火報警的基礎(chǔ)上增加了防盜報警功能。該報警器具有可靠性高、性價比高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：防火防盜 單片機 溫度傳感器 煙霧傳感器 熱釋電傳感器

中圖分類號：TH89 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0072-02

Abstract：Most fire alarms are controlled by single temperature or smoke information in engineering. In order to avoid 1 alarm or delay alarm what are very easy to create with this fire alarm， a fireproof and burglar alarm based on multi-sensor and MCU is designed. The signal fusion from NTC9D11 temperature sensor， MQ-2 smoke transducer， and RE200B pyroelectric sensor is composed of a module. The signal is sent to STC89C51 micro-computer unit （MCU）. After processing and control， voice alarm， time display， alarm limit settings are given out. This alarm also has anti-theft function. The alarm has the advantages of high reliability， and high cost performance.

Key Words： Fireproof and Burglar； MCU； Temperature Sensor； Smoke Sensor； Pyroelectric Sensor

國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，火災(zāi)時80%以上的人員死亡是因煙和有毒氣體引起的[1]。在火災(zāi)的初始階段即陰燃階段，此時溫度較低，但煙霧已經(jīng)產(chǎn)生，當(dāng)溫度上升至起火階段時，會繼續(xù)產(chǎn)生大量煙霧[2]。由此可見火災(zāi)中的溫度和煙霧并不是獨立的，兩者相互影響[3]。

該文設(shè)計了一種報警器。該報警器綜合考慮溫度與煙霧兩個發(fā)生火災(zāi)的重要參數(shù)，避免了由單一的溫度或煙霧信號控制可能發(fā)生的誤報警或報警延時的問題，及時準(zhǔn)確的對火災(zāi)進(jìn)行自動報警。同時考慮到給人們提供安全舒適的工作和生活環(huán)境，該報警器還融合了防盜功能，減少了獨立的防火報警器與防盜報警器的成本，并降低了安裝的復(fù)雜程度[4]。

1 總體設(shè)計方案

如圖1所示，該報警器由多傳感器集成模塊以及單片機模塊兩大模塊組成。

多傳感器模塊分別通過溫度、煙霧、熱釋電傳感器采集相應(yīng)的信號，通過繼電器對三種信號進(jìn)行選擇，單片機模塊對融合后的信息進(jìn)行處理，并按設(shè)置的限值控制現(xiàn)場報警器報警。

1.1 多傳感器模塊

多傳感器模塊包括的主要器件及其作用如下：NTC9D11為熱敏電阻，其主要作用是測量現(xiàn)場溫度；MQ-2為煙霧傳感器，其主要作用是采集現(xiàn)場煙霧信號[4]；RE200B為熱釋電傳感器，其主要作用是在測量范圍內(nèi)檢測是否有熱源如人在移動。繼電器在這里的作用是選擇性開關(guān)，融合了三種傳感器所采集的信息。溫度傳感器控制了繼電器的工作，分以下三種工作情況。工況一：當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值T1后，判定火災(zāi)發(fā)生；工況二：如果溫度未達(dá)到T1，而達(dá)到了設(shè)定值T2，同時煙霧傳感器也檢測出有煙霧產(chǎn)生，判定火災(zāi)發(fā)生；工況三：如果溫度沒有達(dá)到設(shè)定值T2，但熱釋電傳感器檢測到有熱源移動時，判定有盜賊。

1.2 單片機模塊

單片機根據(jù)多傳感器集成模塊的三種工況進(jìn)行分析并控制相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行報警，工況一：如果溫度超過T1時，單片機相應(yīng)的引腳上采集的信號是溫度傳感器的信號，單片機就會立即控制火災(zāi)報警；工況二：如果溫度小于T1大于T2時，單片機相應(yīng)的引腳上采集的信號是煙霧傳感器信號，當(dāng)煙霧傳感器采集的信號是煙霧增加時，單片機立即控制現(xiàn)場火災(zāi)報警；工況三：如果溫度小于T2時，此時單片機相應(yīng)的引腳采集的信號是熱釋電傳感器采集的信號，當(dāng)此信號是發(fā)現(xiàn)有熱源移動的情況時，單片機立即控制現(xiàn)場防盜報警。

單片機除完成上述工作外，還通過DS1302以及LCD1602液晶顯示實時時間、年月日，通過DS18B20測量現(xiàn)場溫度并顯示。

溫度T1與T2可根據(jù)不同的報警器使用場合來設(shè)定相應(yīng)的值[5] [6]。

2 軟件設(shè)計思路

模塊化程序設(shè)計方法有利于對整個系統(tǒng)維護(hù)和功能擴充，更能直觀的讀懂程序，調(diào)用子程序可以間接實現(xiàn)各個子模塊的具體功能。

該報警器主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、盜竊和火災(zāi)判斷子程序、自動語音報警子程序、LCD液晶顯示子程序、時間顯示子程序和發(fā)送英文短信子程序等，整體程序流程框圖如圖2所示。

單片機初始化完成后，進(jìn)入檢測周期。首先判斷的是溫度傳感器采集的信息，是否達(dá)到T1，達(dá)到則進(jìn)行火災(zāi)報警；若沒有達(dá)到TI，判斷溫度是否達(dá)到T2，當(dāng)溫度大于等于T2時，單片機讀取的是繼電器的信息。通過電路設(shè)計，使煙霧傳感器采集到有煙霧時開關(guān)量為零，使熱釋電傳感器采集到有熱源移動時開關(guān)量不為零。所以當(dāng)溫度在大于T2小于T1時，開關(guān)量為零，即有煙霧進(jìn)行火災(zāi)報警，若開關(guān)量不為零，即有移動熱源則進(jìn)行盜竊報警。

3 電路設(shè)計仿真

主控部分采用STC89C51單片機對溫度傳感器以及繼電器采集到的信號進(jìn)行監(jiān)測查詢，并按照本文介紹的三種工況進(jìn)行報警。

本設(shè)計通過PROTEUS軟件仿真，實現(xiàn)了三種工況的報警以及LCD1602液晶顯示實時時間、年月日、現(xiàn)場溫度等。

單片機工作電路圖如圖3所示。

4 結(jié)論

該報警器對多傳感器采集的布測點信號進(jìn)行判別，根據(jù)不同工況確認(rèn)盜賊或火災(zāi)后，分別完成對現(xiàn)場語音自動報警。該集成式防火防盜報警器降低了由單一溫度或煙霧信號控制的防火報警器的誤報率，并具有防盜功能，集成度較高、結(jié)構(gòu)簡單、性價比高。

參考文獻(xiàn)

[1]任東.高樓火災(zāi)中的煙霧問題[J].浙江消防，1995（2）：40-41.

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[3]張響亮.智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

[4]吳勇靈，劉樹平，朱增輝.多路防火防盜數(shù)顯報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].數(shù)字通信，2004，40（5）：55-57.

[5]公安部沈陽消防研究所.GB4716-2005.點型感溫火災(zāi)探測器[S].

[6]公安部沈陽消防研究所.GB16280-2014線型感溫火災(zāi)探測器[S].

[7]謝衛(wèi)華，宋蟄存.家庭智能防火防盜系統(tǒng)[J].自動化儀表，2010，31（6）：70-72.