基于GSM的火災(zāi)實(shí)時(shí)檢測及遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)

李凱華　祝亞亮　王亞飛　史智興

摘 要：本文面向家居安全，設(shè)計(jì)了一種基于 GSM 通信技術(shù)的家用火災(zāi)實(shí)時(shí)檢測及遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)，以STM32F407為中央控制單元，檢測煙霧和火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘?，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情，本地聲光報(bào)警并通過GSM模塊向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。

關(guān)鍵詞：GSM；火災(zāi)報(bào)警；STM32F103

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著生活節(jié)奏的加快，家庭住宅無人的情況越來越多，一旦發(fā)生火災(zāi)等安全問題，將帶來巨大損失。本系統(tǒng)可以對室內(nèi)火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)險(xiǎn)情后，不僅本地聲光報(bào)警同時(shí)發(fā)短信通知業(yè)主，使業(yè)主能夠盡快采取措施，將損失降到最低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、精確度高、性價(jià)比高，具有一定的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于 GSM 通信技術(shù)的家庭火災(zāi)實(shí)時(shí)檢測及遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)包括STM32F103主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、GSM（SIM300）模塊和報(bào)警模塊。由室內(nèi)安裝的煙霧和火焰?zhèn)鞲衅鞑杉覂?nèi)火災(zāi)隱患的相關(guān)信息，STM32模塊讀取傳感器信息，在液晶屏顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行閾值判斷，一旦發(fā)現(xiàn)傳感器信息超過報(bào)警臨界值，進(jìn)行聲光報(bào)警和短信報(bào)警。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2.系統(tǒng)硬件選型

2.1煙霧傳感器

系統(tǒng)采用MQ-2煙霧傳感器，氣敏材料為二氧化錫，當(dāng)MQ-2煙霧傳感器附近的空氣中存在煙霧時(shí)，煙霧傳感器的電導(dǎo)率會隨濃度的變化而變化，輸出電壓也會隨之發(fā)生變化。MQ-2煙霧傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：高靈敏度、高精度、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定。

2.2火焰?zhèn)鞲衅?/p>

系統(tǒng)采用CK015紅外火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行火災(zāi)的檢測。CK015紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測波長在700納米和1000納米之間的紅外光，將其轉(zhuǎn)化為傳感器輸出電壓的變化，紅外光越微弱，傳感器的輸出電壓就越大。

2.3 其他模塊選型

主控模塊采用STM32模塊選擇STM32F103RCT6 作為 MCU，其內(nèi)核為Cortex-M3，片內(nèi)集成的資源非常豐富，功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、具有很高的性價(jià)比。

短信模塊選擇GSM（SIM300）模塊，主要包括ZIF連接器、GSM基帶處理器、閃存、GSM射頻模塊、天線接口、供電模塊6部分組成。STM32F103控制模塊通過串口通信對GSM（SIM300）模塊發(fā)送 AT 指令即可控制 GSM（SIM300） 模塊擦除數(shù)據(jù)或收發(fā)短信。GSM（SIM300）模塊的優(yōu)點(diǎn)：功耗低、速度快、反應(yīng)靈敏、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定，能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電后，對各模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，初始化完成后，煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鏖_始對周圍環(huán)境中的煙霧和火焰信息進(jìn)行采集，采集的信息通過串口發(fā)送給STM32F103微控制器進(jìn)行相應(yīng)的處理，將處理后的數(shù)據(jù)與報(bào)警臨界值進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)高于臨界值，就進(jìn)行聲光報(bào)警和短信報(bào)警。

3.1數(shù)據(jù)采集模塊的程序設(shè)計(jì)

對MQ-2煙霧傳感器而言，當(dāng)探測到煙霧濃度為0時(shí)，輸出電壓為0，當(dāng)探測到的煙霧濃度達(dá)到傳感器最大限度時(shí)，輸出電壓為3.3V，是線性關(guān)系。微控制器STM32F103采集數(shù)據(jù)是靠STM32片內(nèi)集成的ADC完成的，以煙霧傳感器為例，ADC將采集到的0～3.3V的電壓平均分成4096份，即如果煙霧傳感器的輸出電壓是0，ADC采集到的數(shù)據(jù)就是0，如果煙霧傳感器的輸出電壓是3.3V，那么ADC采集到的數(shù)據(jù)就是4096，是線性關(guān)系，火焰?zhèn)鞲衅饕嗳弧?/p>

3.2 GSM模塊的程序設(shè)計(jì)

微控制器STM32F103通過經(jīng)由串口向GSM（SIM300）模塊發(fā)送AT指令的方式來實(shí)現(xiàn)對GSM（SIM300）模塊的控制。需要注意的是，GSM（SIM300）有兩種工作模式，一種是GSM（SIM300）模塊工作，一種是控制GSM（SIM300）模塊工作，因此，在使用GSM（SIM300）模塊發(fā)送短信之前，必須要對GSM（SIM300）模塊進(jìn)行初始化設(shè)置。

4.系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)的硬件電路需要按模塊分別進(jìn)行調(diào)試，系統(tǒng)各設(shè)計(jì)模塊調(diào)試完成后，要進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。在調(diào)試的過程中，可以先利用編譯軟件進(jìn)行調(diào)試，通過后再進(jìn)行軟硬聯(lián)調(diào)，這樣可以更高效地判斷問題是出在軟件還是硬件，從而有利于系統(tǒng)的進(jìn)一步完善。通過對系統(tǒng)的調(diào)試和分析，最終實(shí)現(xiàn)了對室內(nèi)火災(zāi)的實(shí)時(shí)檢測和遠(yuǎn)程報(bào)警，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，能夠長期有效運(yùn)行。

結(jié)語

基于 GSM 無線通信技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患時(shí)能在第一時(shí)間發(fā)送短信向業(yè)主報(bào)警，提醒人們盡早處理火情信息，對保護(hù)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義，同時(shí)具有一定的市場價(jià)值和廣闊的發(fā)展空間。

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