基于單片機和GSM模塊的智能火災報警系統(tǒng)設計

陳之酉

(1.蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術學校,江蘇 蘇州 215123;2.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院蘇州工業(yè)園區(qū)分院,江蘇 蘇州 215123)

0 引言

隨著科技的進步,許多智能化產(chǎn)品早已運用在實際生活中,然而許多人對消防安全還不夠重視,面臨火災時會驚慌而不知所措,災情信息不能及時傳遞。雖然大型消防系統(tǒng)已運用在各類公共場所,但此類大型系統(tǒng)投入成本高、后期維護煩瑣,許多居民樓并沒有消防安全措施。在發(fā)生火災時沒有及時斷開電源,用電設備繼續(xù)帶電運轉,這樣可能發(fā)生漏電或者用電器爆炸等二次傷害,并且未及時斷電可能引起線路短路而導致火情的蔓延。在此背景下,筆者研究設計了一款價格便宜的適用于家庭和居民樓的火災報警系統(tǒng),在火災發(fā)生時,該系統(tǒng)能及時通知業(yè)主發(fā)生火災的具體位置并且能智能切斷家里的用電設備,避免發(fā)生因漏電或者用電器爆炸等引發(fā)的事故,減少人身傷害及財產(chǎn)損失[1]。

1 現(xiàn)有火災報警系統(tǒng)及其缺陷

目前,市場上的火災報警系統(tǒng),主要有以下3種:

(1)火災發(fā)生時,通過IP網(wǎng)絡將傳感器的信號傳給繼電器,實現(xiàn)實時報警。

(2)通過傳感器檢測到火災發(fā)生后,馬上啟動聲音報警器和報警燈進行報警。

(3)通過報警器探測到火災時,報警器發(fā)出聲光報警信號,同時向報警主機發(fā)出無線報警信號;報警主機通過自身的集成控制電板中的GSM通信模塊,將報警信息發(fā)送給用戶,告知用戶發(fā)生火情。

綜上所述,我國在火災報警等方面已有很多研究,但都存在一些缺陷,如許多報警設備有短信報警功能但不能及時斷電且不具備遠程實時監(jiān)控功能;有的報警設備可以斷電保護電控設備但不能遠程通知用戶和實時監(jiān)控,沒有后備電切換實現(xiàn)斷電后繼續(xù)報警;報警設備不能明確告知火災發(fā)生的具體位置;報警設備價格均較昂貴、后期維修成本大,不適用于家庭[2]。

2 火災報警系統(tǒng)的總體設計

根據(jù)上述缺陷,這就要求火災報警系統(tǒng),既能第一時間發(fā)出報警信息通知用戶,可以通過監(jiān)控觀測火情,制定最有效的滅火救援方案,又能夠很好地解決火災發(fā)生后,因室內(nèi)用電設備繼續(xù)帶電運轉,發(fā)生漏電或者用電器爆炸等造成人員觸電或炸傷的問題,或引起線路短路而導致火情蔓延的問題[3]。

2.1 功能設計

本系統(tǒng)主要運用在居民樓、住宅等生活場所,采用模塊化的設計與連接,通過單片機串口實現(xiàn)與GSM模塊的通信功能,完成數(shù)據(jù)傳送。遇到火災時,傳感器檢測到有火情,第一時間切斷電源,并通過報警傳感器的位置,判斷出火災發(fā)生的具體位置(廚房、客廳、臥室等地方),將帶有火災具體位置的信息發(fā)送到用戶手機里;用戶可以通過云攝像頭與用戶手機進行遠程監(jiān)控,來了解具體情況。這樣不僅可以大大減少不必要的人員傷害及財物損害,還可以實時監(jiān)控火災現(xiàn)場,針對實際情況制定最合理的滅火救援方案。為了保證能夠在火災發(fā)生斷電后依舊可以發(fā)送報警信息,本研究增加了蓄電池模塊,在斷電后由蓄電池供電,保證報警的有效性,在不工作情況下蓄電池處于充電狀態(tài)[4]。

2.2 設計過程

研究設計方案可以實現(xiàn)以下功能,并繪制出方案設計圖,如圖1所示。

圖1 方案設計

(1)在發(fā)生火災時,通過煙霧傳感器檢測火情。

(2)煙霧傳感器將檢測到的信號傳送給單片機,單片機輸出給電磁繼電器和GSM短信模塊,實現(xiàn)切斷電源,并通過具體報警煙感的位置,將帶有家中具體發(fā)生火情位置的報警信息發(fā)送到用戶手機。

(3)煙感報警后,攝像頭進行工作,用戶可以通過手機來實時監(jiān)控火災現(xiàn)場。

根據(jù)功能要求設計單片機模塊接線圖。根據(jù)單片機模塊接線圖研究實物的安裝與連接。通過現(xiàn)場調(diào)試,調(diào)整相關元器件的位置,實現(xiàn)功能要求[5]。

2.3 單片機模塊接線圖設計

在設計單片機模塊接線圖時,先對單片機管腳進行分配,I/O分配表,如表1所示(以兩個煙感為例,可以根據(jù)實際情況增加)。然后,根據(jù)功能要求及I/O分配表設計出單片機模塊接線圖,如圖2所示。

圖2 單片機模塊接線

表1 I/O分配

3 火災報警系統(tǒng)的操作說明

(1)先插上電源插頭,系統(tǒng)進入待啟動狀態(tài),鋰電池進入充電狀態(tài)。

(2)按下電源按鈕,系統(tǒng)運行,GSM模塊燈頻閃,并進入檢測SIM卡信號狀態(tài)。當檢測成功,系統(tǒng)此時處于監(jiān)視狀態(tài),若此時傳感器檢測到有煙霧,系統(tǒng)將報警,發(fā)送短信,并且控制繼電器動作切斷電源,供電攝像頭開始工作,用戶可以通過手機進行遠程實時監(jiān)控。報警系統(tǒng)由后備電源鋰電池繼續(xù)供電,保證報警信號的發(fā)送。

(3)當系統(tǒng)報警后,需要按下復位按鈕,系統(tǒng)才能恢復監(jiān)視狀態(tài),繼續(xù)監(jiān)測。

(4)本研究可以手動測試系統(tǒng),若按下測試按鈕,系統(tǒng)將模擬火災情況,發(fā)送短信,并且繼電器動作切斷電源,用以檢測系統(tǒng)的工作是否正常。設備需要定期測試,防止系統(tǒng)損壞失效,發(fā)生火災時不能起報警作用[6]。

4 結語

本火災報警系統(tǒng)工藝設計合理、結構簡便、易操作、成本低廉、適合批量化生產(chǎn),可以在居民樓、住宅使用,具有很大的實用性。本文所研究的火災報警系統(tǒng)能夠有效解決現(xiàn)有設備存在的缺陷,在發(fā)生火災后發(fā)出報警信息通知用戶,明確告知發(fā)生火災的具體位置,并可以實時監(jiān)控火情,制定最有效的滅火救援方案,可以在火災后將電路切斷,解決火災發(fā)生后,室內(nèi)用電設備繼續(xù)帶電運轉,發(fā)生漏電、用電器爆炸或者引起線路短路而導致火情蔓延的問題。在不發(fā)生火災時攝像頭不工作,可以有效地保護用戶的隱私。此外,為了保證在火災發(fā)生斷電后依舊可以發(fā)送報警信息,本系統(tǒng)增加了蓄電池模塊,在斷電后由蓄電池向報警系統(tǒng)單獨供電,避免出現(xiàn)報警信號不能及時發(fā)出的情況。