基于单片机和GSM模块的智能火灾报警系统设计

陈之酉

(1.苏州工业园区工业技术学校,江苏 苏州 215123;2.江苏联合职业技术学院苏州工业园区分院,江苏 苏州 215123)

0 引言

随着科技的进步,许多智能化产品早已运用在实际生活中,然而许多人对消防安全还不够重视,面临火灾时会惊慌而不知所措,灾情信息不能及时传递。虽然大型消防系统已运用在各类公共场所,但此类大型系统投入成本高、后期维护烦琐,许多居民楼并没有消防安全措施。在发生火灾时没有及时断开电源,用电设备继续带电运转,这样可能发生漏电或者用电器爆炸等二次伤害,并且未及时断电可能引起线路短路而导致火情的蔓延。在此背景下,笔者研究设计了一款价格便宜的适用于家庭和居民楼的火灾报警系统,在火灾发生时,该系统能及时通知业主发生火灾的具体位置并且能智能切断家里的用电设备,避免发生因漏电或者用电器爆炸等引发的事故,减少人身伤害及财产损失[1]。

1 现有火灾报警系统及其缺陷

目前,市场上的火灾报警系统,主要有以下3种:

(1)火灾发生时,通过IP网络将传感器的信号传给继电器,实现实时报警。

(2)通过传感器检测到火灾发生后,马上启动声音报警器和报警灯进行报警。

(3)通过报警器探测到火灾时,报警器发出声光报警信号,同时向报警主机发出无线报警信号;报警主机通过自身的集成控制电板中的GSM通信模块,将报警信息发送给用户,告知用户发生火情。

综上所述,我国在火灾报警等方面已有很多研究,但都存在一些缺陷,如许多报警设备有短信报警功能但不能及时断电且不具备远程实时监控功能;有的报警设备可以断电保护电控设备但不能远程通知用户和实时监控,没有后备电切换实现断电后继续报警;报警设备不能明确告知火灾发生的具体位置;报警设备价格均较昂贵、后期维修成本大,不适用于家庭[2]。

2 火灾报警系统的总体设计

根据上述缺陷,这就要求火灾报警系统,既能第一时间发出报警信息通知用户,可以通过监控观测火情,制定最有效的灭火救援方案,又能够很好地解决火灾发生后,因室内用电设备继续带电运转,发生漏电或者用电器爆炸等造成人员触电或炸伤的问题,或引起线路短路而导致火情蔓延的问题[3]。

2.1 功能设计

本系统主要运用在居民楼、住宅等生活场所,采用模块化的设计与连接,通过单片机串口实现与GSM模块的通信功能,完成数据传送。遇到火灾时,传感器检测到有火情,第一时间切断电源,并通过报警传感器的位置,判断出火灾发生的具体位置(厨房、客厅、卧室等地方),将带有火灾具体位置的信息发送到用户手机里;用户可以通过云摄像头与用户手机进行远程监控,来了解具体情况。这样不仅可以大大减少不必要的人员伤害及财物损害,还可以实时监控火灾现场,针对实际情况制定最合理的灭火救援方案。为了保证能够在火灾发生断电后依旧可以发送报警信息,本研究增加了蓄电池模块,在断电后由蓄电池供电,保证报警的有效性,在不工作情况下蓄电池处于充电状态[4]。

2.2 设计过程

研究设计方案可以实现以下功能,并绘制出方案设计图,如图1所示。

图1 方案设计

(1)在发生火灾时,通过烟雾传感器检测火情。

(2)烟雾传感器将检测到的信号传送给单片机,单片机输出给电磁继电器和GSM短信模块,实现切断电源,并通过具体报警烟感的位置,将带有家中具体发生火情位置的报警信息发送到用户手机。

(3)烟感报警后,摄像头进行工作,用户可以通过手机来实时监控火灾现场。

根据功能要求设计单片机模块接线图。根据单片机模块接线图研究实物的安装与连接。通过现场调试,调整相关元器件的位置,实现功能要求[5]。

2.3 单片机模块接线图设计

在设计单片机模块接线图时,先对单片机管脚进行分配,I/O分配表,如表1所示(以两个烟感为例,可以根据实际情况增加)。然后,根据功能要求及I/O分配表设计出单片机模块接线图,如图2所示。

图2 单片机模块接线

表1 I/O分配

3 火灾报警系统的操作说明

(1)先插上电源插头,系统进入待启动状态,锂电池进入充电状态。

(2)按下电源按钮,系统运行,GSM模块灯频闪,并进入检测SIM卡信号状态。当检测成功,系统此时处于监视状态,若此时传感器检测到有烟雾,系统将报警,发送短信,并且控制继电器动作切断电源,供电摄像头开始工作,用户可以通过手机进行远程实时监控。报警系统由后备电源锂电池继续供电,保证报警信号的发送。

(3)当系统报警后,需要按下复位按钮,系统才能恢复监视状态,继续监测。

(4)本研究可以手动测试系统,若按下测试按钮,系统将模拟火灾情况,发送短信,并且继电器动作切断电源,用以检测系统的工作是否正常。设备需要定期测试,防止系统损坏失效,发生火灾时不能起报警作用[6]。

4 结语

本火灾报警系统工艺设计合理、结构简便、易操作、成本低廉、适合批量化生产,可以在居民楼、住宅使用,具有很大的实用性。本文所研究的火灾报警系统能够有效解决现有设备存在的缺陷,在发生火灾后发出报警信息通知用户,明确告知发生火灾的具体位置,并可以实时监控火情,制定最有效的灭火救援方案,可以在火灾后将电路切断,解决火灾发生后,室内用电设备继续带电运转,发生漏电、用电器爆炸或者引起线路短路而导致火情蔓延的问题。在不发生火灾时摄像头不工作,可以有效地保护用户的隐私。此外,为了保证在火灾发生断电后依旧可以发送报警信息,本系统增加了蓄电池模块,在断电后由蓄电池向报警系统单独供电,避免出现报警信号不能及时发出的情况。