家用火災(zāi)遠(yuǎn)程無線報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郎清泉，鄭旭，彭連陽

（ 黑龍江科技大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150027 ）

0 引言

現(xiàn)代社會(huì)隨著電子產(chǎn)品的增多，家庭用電負(fù)荷日漸增大，家庭火災(zāi)事故頻發(fā)[1]。為了保障人體生命安全和減小經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失，對(duì)家庭火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義重大。

本文設(shè)計(jì)一種新型家用火災(zāi)遠(yuǎn)程無線報(bào)警系統(tǒng)，由檢測單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及手機(jī)APP 組成[2]。設(shè)計(jì)的家用火災(zāi)無線遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)檢測電路和WIFI 模塊均工作于間歇式狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了低功耗、WIFI 技術(shù)和手機(jī)端APP 的連接使得火災(zāi)報(bào)警實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程功能[3]。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的家用火災(zāi)遠(yuǎn)程無線報(bào)警系統(tǒng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)見圖1。其系統(tǒng)整體主要由檢測部分、執(zhí)行單元和手機(jī)APP 部分組成[4]。

利用多個(gè)傳感器及信號(hào)調(diào)理電路組成的檢測電路，對(duì)室內(nèi)的煙霧濃度、CO 濃度和溫度值進(jìn)行檢測，當(dāng)某一量達(dá)到火災(zāi)預(yù)警值時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示，三種火災(zāi)信號(hào)同時(shí)檢測保證了火災(zāi)檢測的及時(shí)性和靈敏度。檢測電路工作在間歇式工作模式，降低了整個(gè)檢測系統(tǒng)的功耗[5]。執(zhí)行單元中利用低功耗PIC16F1786 單片機(jī)對(duì)火災(zāi)檢測信號(hào)進(jìn)行處理，通過ESP8266 芯片利用WIFI 技術(shù)將火災(zāi)信號(hào)傳遞到用戶手機(jī)APP中進(jìn)行報(bào)警提醒。用戶通過手機(jī)APP 遠(yuǎn)程了解火災(zāi)情況，及時(shí)撥打火警電話，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)報(bào)警功能。

2 電路設(shè)計(jì)

當(dāng)PIC16F1786 單片機(jī)對(duì)火災(zāi)信號(hào)進(jìn)行處理之后，利用WIFI 技術(shù)對(duì)火災(zāi)信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸。利用成本低廉性能穩(wěn)定的ESP8266 芯片實(shí)現(xiàn)WIFI 遠(yuǎn)程的互聯(lián)通信，其該WIFI 模塊的接口電路見圖2。

利用ESP8266 芯片的間歇式工作模式，當(dāng)檢測到火災(zāi)信號(hào)后單片機(jī)將ESP8266 芯片從休眠狀態(tài)喚醒，進(jìn)行火災(zāi)信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸。整個(gè)喚醒過程僅需要幾毫秒的時(shí)間，在極大降低了系統(tǒng)功耗的同時(shí)確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院蜏?zhǔn)確性。

通過易安卓系統(tǒng)構(gòu)建手機(jī)端APP，將WIFI 模塊信息生成二維碼，掃描二維碼之后連接服務(wù)器，使得手機(jī)信息與服務(wù)器之間建立聯(lián)系。服務(wù)器的連接流程如下圖3 所示。

ESP8266 模塊首先跟路由器進(jìn)行匹配，匹配到路由器之后與服務(wù)器進(jìn)行連接，將火災(zāi)數(shù)據(jù)通過WIFI 技術(shù)及時(shí)傳輸?shù)皆摲?wù)器，利用手機(jī)APP 從該服務(wù)器上獲得火災(zāi)發(fā)生的報(bào)警信號(hào)，便于用戶及時(shí)處理。ESP8266 需要設(shè)置為Station+AP 模式才能夠與路由器之間進(jìn)行匹配，并且與保存在flash 中的路由器信息一致才能匹配成功。

成功匹配路由器之后，WIFI 模塊才能與服務(wù)器進(jìn)行連接，當(dāng)服務(wù)器允許連接時(shí)會(huì)反饋WIFI 模塊連接成功信息，同時(shí)給手機(jī)APP 發(fā)送連接信息，表示服務(wù)器連接成功。

當(dāng)WIFI 模塊和手機(jī)APP 之間建立連接，單片機(jī)通過WIFI 模塊將火災(zāi)發(fā)生時(shí)的報(bào)警信號(hào)傳輸至該服務(wù)器，用戶通過手機(jī)APP 端從服務(wù)器上獲得火災(zāi)發(fā)生的報(bào)警信號(hào)，并通過傳輸?shù)幕馂?zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行火勢分析，判斷是否及時(shí)報(bào)警。

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種新型的家用火災(zāi)遠(yuǎn)程無線報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)煙霧濃度、溫度值以及CO 濃度三種環(huán)境信號(hào)進(jìn)行同時(shí)檢測，保證在火災(zāi)發(fā)生之初就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。單片機(jī)將檢測到的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)通過WIFI 技術(shù)傳輸?shù)椒?wù)器，用戶手機(jī)APP 讀取服務(wù)器中的火災(zāi)報(bào)警信息，通過APP 觀看火災(zāi)信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。設(shè)計(jì)的家用火災(zāi)無線遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)檢測電路和WIFI 模塊均工作于間歇式狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了低功耗，整個(gè)系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程傳輸可靠、靈敏度高、成本小的優(yōu)點(diǎn)。