一種廚房智能安全警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張芯瑜 江帆 尹慧 王靜宇

摘要：針對(duì)家庭廚房中的安全隱患問(wèn)題，本文提出了一種基于ZigBee的廚房智能安全警報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合環(huán)境監(jiān)控模塊、設(shè)備響應(yīng)模塊、報(bào)警模塊及顯示模塊等，實(shí)現(xiàn)了集檢測(cè)、報(bào)警、響應(yīng)、顯示等功能為一體的安全系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：家庭安防；報(bào)警；ZigBee；傳感器

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對(duì)于家庭安全問(wèn)題日益重視，在安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀下，如何保證家庭安全成為了備受關(guān)注的問(wèn)題，廚房的安全也愈發(fā)受到重視。隨著科技的發(fā)展，智能化生活成為了一個(gè)重要趨勢(shì)，ZigBee以其低功耗、短時(shí)延、安全可靠等特點(diǎn)及強(qiáng)大的組網(wǎng)能力成為了智能家居系統(tǒng)的主要技術(shù)之一。

基于此，本文將廚房安全隱患問(wèn)題的解決與智能家居的應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，提出一套基于ZigBee的廚房智能安全警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，利用終端設(shè)備檢測(cè)廚房各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)，處理后發(fā)送至其他模塊。廚房環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并啟動(dòng)各設(shè)備，同時(shí)在顯示屏顯示信息。本安全警報(bào)系統(tǒng)能夠很好地滿(mǎn)足廚房安全監(jiān)控及警報(bào)功能的需求。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及功能

本文所提出的廚房智能安全警報(bào)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。其中環(huán)境監(jiān)控模塊主要檢測(cè)廚房中的煙霧濃度、可燃?xì)怏w濃度、溫濕度，并將相應(yīng)信息顯示在顯示模塊上；一旦發(fā)生異常，將觸發(fā)報(bào)警模塊，啟動(dòng)蜂鳴器和LED燈進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)觸發(fā)設(shè)備響應(yīng)模塊，打開(kāi)通風(fēng)扇及關(guān)閉燃?xì)忾y門(mén)。

2 系統(tǒng)的模塊構(gòu)成

2.1 主控制器模塊

本系統(tǒng)采用TI公司的CC2530作為主控制器。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)的8051 CPU、系統(tǒng)中的可編程閃存、8KB RAM和許多其他的優(yōu)異性能，具有不同的運(yùn)行方式，適用于超低功耗系統(tǒng)。

2.2 傳感器檢測(cè)模塊

傳感器模塊用于檢測(cè)收集廚房中的各項(xiàng)環(huán)境信息，并傳送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。所使用的傳感器包括煙霧傳感器、可燃?xì)怏w傳感器和溫濕度傳感器。

煙霧傳感器采用ZYMQ-2氣體傳感器模塊，該傳感器模塊具有雙路信號(hào)輸出，具有長(zhǎng)期的使用壽命、可靠的穩(wěn)定性和快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；

可燃?xì)怏w傳感器采用ZYMQ-5氣體傳感器模塊，適用于家庭或工業(yè)上對(duì)液化氣、天然氣、煤氣的監(jiān)測(cè)裝置，具有優(yōu)良的抗乙醇、煙霧干擾能力；

溫濕度傳感器采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

2.3 報(bào)警、控制及顯示模塊

報(bào)警模塊由蜂鳴器及LED燈組成。當(dāng)收到環(huán)境監(jiān)控模塊的異常信息時(shí)，單片機(jī)立即控制啟動(dòng)蜂鳴器和LED燈進(jìn)行報(bào)警，從而引起戶(hù)主及安保人員的注意；

控制模塊由通風(fēng)扇及燃?xì)忾y門(mén)組成。當(dāng)收到環(huán)境監(jiān)控模塊的異常信息時(shí)，單片機(jī)立即控制啟動(dòng)開(kāi)啟通風(fēng)扇或關(guān)閉燃?xì)忾y門(mén)，在戶(hù)主未能及時(shí)采取措施的情況下最大限度地減小損失；

顯示模塊采用LCD顯示屏，將接收到的各項(xiàng)信息顯示在顯示屏上。

2.4 ZigBee模塊

ZigBee標(biāo)準(zhǔn)要解決的問(wèn)題是設(shè)計(jì)一個(gè)維持最小流量的通信鏈路和低復(fù)雜度的無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機(jī)，它提供低帶寬、低數(shù)據(jù)傳輸率的應(yīng)用。同時(shí)，其具有低功耗、低成本、短時(shí)延、安全可靠的特點(diǎn)，一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，組成靈活。

3 系統(tǒng)的控制流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的控制流程如圖2所示。

4總結(jié)

本文針對(duì)廚房安全隱患問(wèn)題，提供了一種廚房智能安全警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，利用ZigBee的無(wú)線(xiàn)傳輸性能，采用CC2530作為主控制器，結(jié)合環(huán)境監(jiān)控模塊、設(shè)備響應(yīng)模塊、報(bào)警模塊及顯示模塊構(gòu)成了廚房智能安全警報(bào)系統(tǒng)，利用各類(lèi)傳感器對(duì)廚房環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)異常后及時(shí)出發(fā)報(bào)警和響應(yīng)，很大程度上確保了廚房的安全。本系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，具有一定的使用價(jià)值和發(fā)展前景。

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