公共場(chǎng)合智能煙霧檢測(cè)及火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)
一、項(xiàng)目概述
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/259092.htm1.1 引言
當(dāng)代社會(huì),戒煙已經(jīng)成為一種潮流,但在許多公共場(chǎng)合,抽煙現(xiàn)象還是屢見(jiàn)不鮮,抽煙不僅有損身心健康,而且對(duì)其他人的身體、生命、財(cái)產(chǎn)等也帶來(lái)嚴(yán)重的危害。在這些危害之中,火災(zāi)是最主要,且危害性最大的一項(xiàng)。
1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)
現(xiàn)在很多公共場(chǎng)合因?yàn)槿藗兾鼰煻鴮?dǎo)致空氣質(zhì)量不好,影響人們的身體健康;某些特定環(huán)境里對(duì)室內(nèi)的煙霧濃度也有一定限制;由于各種原因造成火災(zāi)頻發(fā)的現(xiàn)代,采取措施遏制此現(xiàn)象已成為當(dāng)務(wù)之急。本項(xiàng)目在基于以上考慮的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)思的。我們將煙霧檢測(cè)、戒煙提示和火災(zāi)預(yù)警集中于一身,研制一套實(shí)用、方便、低成本的智能電子煙霧檢測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)。
二、需求分析
2.1 功能要求
本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)環(huán)境中的煙霧和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),最終實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)警的功能。
煙霧檢測(cè)分為兩部分:一則檢測(cè)環(huán)境中抽煙時(shí)產(chǎn)生的煙霧,二則檢測(cè)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的煙霧,兩者對(duì)煙霧傳感器的精度要求不同。當(dāng)環(huán)境中有人抽煙時(shí),煙霧傳感器通過(guò)檢測(cè)到的狀態(tài),產(chǎn)生電信號(hào),送給單片機(jī)處理,單片機(jī)控制報(bào)警模塊提示戒煙,并控制繼電器打開(kāi)排風(fēng)扇,將煙霧及時(shí)疏散。當(dāng)環(huán)境中溫度和煙霧濃度超過(guò)一定指標(biāo)時(shí),系統(tǒng)通過(guò)控制繼電器,打開(kāi)排風(fēng)扇,疏散煙霧,并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸將發(fā)生火災(zāi)的信息報(bào)知控制中心,能夠第一時(shí)間通知工作人員。
溫度檢測(cè)模塊主要對(duì)區(qū)域的溫度進(jìn)行檢測(cè),防止溫度上升,引燃區(qū)域內(nèi)一些干燥易燃物件等。當(dāng)溫度超出正常范圍時(shí),系統(tǒng)將產(chǎn)生預(yù)警聲音,并顯示當(dāng)前的溫度值。數(shù)據(jù)將由無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送到控制室,再由工作人員作出相關(guān)處理。
2.2 性能要求
煙霧傳感器采用性能良好,高精度的MQ-2,其探測(cè)范圍為300~ 10000ppmm,響應(yīng)時(shí)間小于10mS,工作環(huán)境溫度:-20°C~ +55°C ;溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS 公司生產(chǎn)的高性能單總線(xiàn)的DS18B20,其在- 10 ℃~ + 85 ℃范圍內(nèi)具有±0. 5 ℃的精度,分辨率為9~ 12 位,并可由編程決定具體位數(shù),轉(zhuǎn)換時(shí)間為毫秒級(jí);數(shù)據(jù)處理模塊采用Atmel提供的高性能低功耗的AVR32單片機(jī);無(wú)線(xiàn)傳輸采用Nordic VLSI 公司封裝的RF905無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊,采用高精度貼片晶振,體積更小,性能更優(yōu),工作于433MHz 全球開(kāi)放ISM 頻段免許可證使用,高性能低功耗,接收靈敏度高,抗干擾性強(qiáng),集成度高,通信穩(wěn)定。通過(guò)以上各個(gè)模塊的相互配合使用,本系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn),煙霧檢測(cè),戒煙提示,火災(zāi)預(yù)警的所有功能,可以用于火車(chē)站、火車(chē)、高校宿舍公寓以及各種公共場(chǎng)合,實(shí)現(xiàn)一個(gè)環(huán)保的理念。
三、方案設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理(除圖片外需有文字介紹)
檢測(cè)發(fā)射子站框圖
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖
由上圖可以看出,煙霧傳感器(QM系列)和溫度傳感器(DS18B20)對(duì)環(huán)境中的煙霧濃度和溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),產(chǎn)生電信號(hào),通過(guò)信號(hào)預(yù)處理(濾波,放大等)再通過(guò)AD轉(zhuǎn)換后將信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)中進(jìn)行處理(其中對(duì)煙霧信號(hào)進(jìn)行分等級(jí)處理以判斷煙霧的輕重),處理完之后單片機(jī)通過(guò)控制控制模塊(繼電器等)進(jìn)行顯示和報(bào)警等,另外,當(dāng)溫度和煙霧濃度超過(guò)安全指標(biāo)時(shí),檢測(cè)子站通過(guò)驅(qū)動(dòng)無(wú)線(xiàn)模塊(NRF905)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行母嬷ぷ魅藛T進(jìn)行必要的處理。
3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置
本系統(tǒng)選用硬件平臺(tái)EVK1100 。在充分利用其溫感、光感資源的基礎(chǔ)上,我們還需要自己設(shè)計(jì)煙霧檢測(cè)模塊及相關(guān)的外圍電路。
本系統(tǒng)的硬件電路總共有五個(gè)模塊,分別是溫度檢測(cè)、煙霧檢測(cè)(分兩個(gè)等級(jí))、液晶和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)、無(wú)線(xiàn)模塊電路。煙霧檢測(cè)電路我們選用比較常用的MQ系列傳感器;溫度檢測(cè)采用性能優(yōu)越的DS18B20溫度傳感器;液晶、揚(yáng)聲器、繼電器等器件等的型號(hào)在后面設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步確定。
3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)
3.4系統(tǒng)軟件流程
程序運(yùn)行流程圖
由軟件流程圖看出:系統(tǒng)上電之后,先對(duì)MCU進(jìn)行初始化;系統(tǒng)中煙霧檢測(cè)和溫度檢測(cè)通過(guò)軟件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中斷標(biāo)志位,如果條件滿(mǎn)足(中斷發(fā)生)通過(guò)煙霧檢測(cè)子程序和溫度檢測(cè)子程序讀值,判斷煙霧濃度和溫度是否超標(biāo),如果超標(biāo),處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的模塊(開(kāi)啟排風(fēng)扇、液晶顯示煙霧濃度和當(dāng)前溫度、語(yǔ)音預(yù)警等);通過(guò)和設(shè)定閾值相比較,得知煙霧濃度和溫度是否處于容許范圍內(nèi),如果超過(guò)正常值,A處理器將通過(guò)驅(qū)動(dòng)nRF90將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行墓ぷ魇摇?/p>
3.5 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果
完成外圍電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試以及無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)恼{(diào)試,硬件系統(tǒng)的搭建,軟件的編寫(xiě)與調(diào)試,最終自主研發(fā)出一套定型的樣品。
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