一种手机智能控制的烟道防灭火装置

杨沙沙+王纯

摘 要：文章给出了一种手机智能控制的烟道防灭火装置的设计方法。该设计中的微控制器分别与检测模块、阈值调节模块、灭火模块、报警模块、电源模块以及用于与手机进行无线通讯。向手机发送报警信息并接收手机发出的控制指令的通信模块相连接。灭火模块包括与微控制器相连接的排污系统、烟道阀门、风机系统和喷淋系统。可利用手机远程控制烟道环境，实现烟道安全高效地防火、灭火，以及烟道环境设置。该系统可方便餐饮行业使用，能够有效减少餐饮业的火灾事故发生率。另外，本装置成本低，实用性强，且易于实现。

关键词：烟道防灭火;手机控制;GSM模块;微控制器

中图分类号：TN620          文献标识码：A        文章编号：2095-1302（2015）09-00-02

0  引  言

在每年的火灾统计中，餐饮业造成的火灾逐年递增，这对业主及顾客都是不小的损失，有时甚至危及生命。而造成这些灾难发生的原因大都是厨房失火，因此厨房火灾安全防范可以直接有助于减少餐饮业的损失。

目前，大部分厨房都采用传统火灾探测装置，如感烟、感温、气体、感光以及复合探测器等，主要安装在厨房天花板、墙壁等位置。一般厨房着火都是由于烟道起火引起的，烟道由于长期受油污熏染，常常会附着厚厚的油垢，油垢具有升温快、着火温度高等特点，使得火灾一发不可收拾。但如果将火灾探测装置直接装在烟道上，就容易造成使用灵敏度降低和寿命缩短的问题，并且在烟道内有火灾发生后，这种火灾探测器才能探测出火情，这样就已经延误了最佳灭火时机，难以保障厨房安全。另外，现在厨房烟道中采用水箱供压，虽然这样可以在烟道进气口形成水网，从而降低烟气温度，熄灭火星，消除火灾隐患，但值得注意的是，在厨房没有人的情况下，意外发生的火灾会造成更大的损失，并且目前智能手机快速发展，通过在手机上安装App远程控制烟道环境已经成为可能，同时最基本的GSM通信模块短信控制也是一种较为便捷的手机控制方式。

针对上述诸多问题，本文提出了一种可以用手机智能控制的烟道防灭火装置。

1  硬件电路概述

本设计中硬件电路包括微控制器、灭火模块、电源模块等。微控制器分别与检测模块、阈值调节模块、灭火模块、报警模块、电源模块，以及用于与手机进行无线通讯，向手机发送报警信息并接收手机发出的控制指令的通信模块相连接;灭火模块包括与微控制器相连接的排污系统、烟道阀门、风机系统和喷淋系统。微控制器还连接有用于显示温度状态的LCD显示模块。电源模块包括通过开关与微控制器相连接的5 V稳压电源，以及与微控制器相连接用于指示工作状态的指示灯。通过开关来控制该装置工作状态。图1为其结构框图。

其中，报警模块采用BRJ-103声光报警器。微控制器采用STC89C51单片机。检测模块采用E型热电偶温度传感器。LCD显示模块采用LCD1602液晶显示屏。通信模块采用Siemens公司生产的GSM TC35I通信模块。

图1  硬件电路结构框图

2  工作流程

本装置用于烟道的防灭火，并且具有烟道清洗、手机控制的作用。首先要对烟道内的实时温度进行采集，这就可以使用之前提到的温度传感器，之后经由信号调理将信号进行放大，送往阈值比较模块，将其与之前设置好的阈值温度进行比较，输出结果为7路开关控制信号。第一路是控制声光报警模块进行实时报警，这可以让相关操作间和操作台工作人员在第一时间知道有火灾发生，及时采取措施;第二路是开启喷淋系统灭火，一方面由于烟道内的温度较高，此时喷水会产生水蒸汽，能迅速降低着火点处的氧浓度，另一方面喷出的水可有效降低烟道内的温度，从而确保灭火效果;第三路是关闭风机系统开关，使得空气停止对流，这样有效防止火焰窜入风机，从而避免造成巨大损失;第四路开关是关闭烟道阀门，利用窒息原理进一步加强灭火，同时防止火焰外窜强化灭火效果;第五路是排污系统，在灭火期间会周期性打开、关闭，将灭火产生的油污水从下水道排出;第六路是GSM通信模块，会将报警信号发送至手机，同时还可以将用户的命令通过GSM模块传送至单片机，单片机再对该装置做出相应调节，从而实现远程手机控制，在网络中断的情况下短信远程控制是最具稳定性的;第七路是手机App控制，用户在WiFi的有效范围内可以登陆当地WiFi通过App自行更改烟道内的环境，当用户不在WiFi有效范围内时，可以远程连接登陆手机App进行控制，这种方法更适合当前社会的发展。图2所示为其工作流程。

图2  工作流程图

3  手机智能控制

3.1  GSM模块控制

GSM模块通过AT指令与单片机进行通信。所有AT指令在整个传送过程中是以ASCII编码形式传送，这些指令包括指令符号、常数、PDU数据包等形式。在确定单片机向GSM模块发送短信后，首先发送AT使单片机与GSM模块间建立联系，如果连接成功会返回确认帧“OK”。在这里，要提出的是发送和接收SMS信息有两种方式，文本模式和PDU（protocol description unit） 模式，一般PDU模式通用于任何手机。在连接成功后，发送AT+CMGF=0表示选择PDU模式，如果接收到“>”则表明呼叫双方模块号码获取成功，可以传输数据。这就可以根据用户自己的需求发送命令。当手机接收到一条完整的AT指令后，手机并不会立即执行这条指令，而是先把刚才接收到的AT指令的全部ASCII编码序列全部反发送出来（含0DH），然后发送一个回车符和换行符的ASCII编码，即0DH和0AH，最后执行该条指令。

图3  GSM模块与单片机的通信流程图

3.2  手机App控制

手机App控制，首先需要将烟道内的所有设备利用无线收发器进行WiFi组网，目前市场已有卖专门进行WiFi组网的收发器，这样烟道内的所有传感器便形成一个无线网络，用户可在WiFi的有效范围内登陆当地WiFi后通过App自行更改烟道内的环境，同时当用户不在WiFi有效范围内时，可以远程连接登陆手机App进行控制。这种方式更加方便快捷有效。如图4所示。

图4  手机App控制

4  结  语

“民以食为天”，在享受美味的同时，希望我们的生命有所保障。在这篇论文中详细介绍了手机智能控制烟道防灭火装置，不但能有效对烟道进行灭火，而且可以远程操控。该设计以其灵敏化、智能化并且设计的电路系统层次清晰、电路构成简单、易于维护、实用性强等特点最终将会得到一些大食堂的青睐。

参考文献

[1]谢正文，梁晓瑜，袁巧，等.餐饮业油烟道火灾研究综述[J].灾害学，2009，24（ 4） ： 89-94.

[2]段悦，袁昌明.基于AT89S52单片机的烟道火灾探测系统设计[J].微型机与应用， 2009（24）：74-77.

[3]傅明星，赵峰.一种餐饮业油烟道自动清洗及防灭火系统 [J].陕西理工学院学报（自然科学版），2013，29（4）：12-16.

[4]鲁昌华.基于GSM无线防盗报警系统的研制[J].电子测量与仪器学报，2006，20（1）：45-47.