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针对环境中的烟雾和温度进行实时检测,并实现火灾预警

2018-02-04 17:11:54来源: 互联网 关键字:传感器

一、项目概述


1.1 引言


当代社会,戒烟已经成为一种潮流,但在许多公共场合,抽烟现象还是屡见不鲜,抽烟不仅有损身心健康,而且对其他人的身体、生命、财产等也带来严重的危害。在这些危害之中,火灾是最主要,且危害性最大的一项。


1.2 项目背景/选题动机


现在很多公共场合因为人们吸烟而导致空气质量不好,影响人们的身体健康;某些特定环境里对室内的烟雾浓度也有一定限制;由于各种原因造成火灾频发的现代,采取措施遏制此现象已成为当务之急。本项目在基于以上考虑的基础上进行构思的。我们将烟雾检测、戒烟提示和火灾预警集中于一身,研制一套实用、方便、低成本的智能电子烟雾检测与预警系统。


二、需求分析


2.1 功能要求


本系统通过对环境中的烟雾和温度进行实时检测,最终实现火灾预警的功能。


烟雾检测分为两部分:一则检测环境中抽烟时产生的烟雾,二则检测发生火灾时的烟雾,两者对烟雾传感器的精度要求不同。当环境中有人抽烟时,烟雾传感器通过检测到的状态,产生电信号,送给单片机处理,单片机控制报警模块提示戒烟,并控制继电器打开排风扇,将烟雾及时疏散。当环境中温度和烟雾浓度超过一定指标时,系统通过控制继电器,打开排风扇,疏散烟雾,并通过无线传输将发生火灾的信息报知控制中心,能够第一时间通知工作人员。


温度检测模块主要对区域的温度进行检测,防止温度上升,引燃区域内一些干燥易燃物件等。当温度超出正常范围时,系统将产生预警声音,并显示当前的温度值。数据将由无线模块发送到控制室,再由工作人员作出相关处理。


2.2 性能要求


烟雾传感器采用性能良好,高精度的MQ-2,其探测范围为300~ 10000ppmm,响应时间小于10mS,工作环境温度:-20°C~ +55°C ;温度传感器采用美国DALLAS 公司生产的高性能单总线的DS18B20,其在- 10 ℃~ + 85 ℃范围内具有±0. 5 ℃的精度,分辨率为9~ 12 位,并可由编程决定具体位数,转换时间为毫秒级;数据处理模块采用Atmel提供的高性能低功耗的AVR32单片机;无线传输采用Nordic VLSI 公司封装的RF905无线收发模块,采用高精度贴片晶振,体积更小,性能更优,工作于433MHz 全球开放ISM 频段免许可证使用,高性能低功耗,接收灵敏度高,抗干扰性强,集成度高,通信稳定。通过以上各个模块的相互配合使用,本系统完全可以实现,烟雾检测,戒烟提示,火灾预警的所有功能,可以用于火车站、火车、高校宿舍公寓以及各种公共场合,实现一个环保的理念。


三、方案设计


系统功能实现原理


由上图可以看出,烟雾传感器(QM系列)和温度传感器(DS18B20)对环境中的烟雾浓度和温度进行实时检测,产生电信号,通过信号预处理(滤波,放大等)再通过AD转换后将信号发送到单片机中进行处理(其中对烟雾信号进行分等级处理以判断烟雾的轻重),处理完之后单片机通过控制控制模块(继电器等)进行显示和报警等,另外,当温度和烟雾浓度超过安全指标时,检测子站通过驱动无线模块(NRF905)将数据传输到控制中心告知工作人员进行必要的处理。


硬件平台选用及资源配置


本系统选用硬件平台EVK1100 。在充分利用其温感、光感资源的基础上,我们还需要自己设计烟雾检测模块及相关的外围电路。


本系统的硬件电路总共有五个模块,分别是温度检测、烟雾检测(分两个等级)、液晶和扬声器驱动、无线模块电路。烟雾检测电路我们选用比较常用的MQ系列传感器;温度检测采用性能优越的DS18B20温度传感器;液晶、扬声器、继电器等器件等的型号在后面设计过程中逐步确定。


由软件流程图看出:系统上电之后,先对MCU进行初始化;系统中烟雾检测和温度检测通过软件实时监测中断标志位,如果条件满足(中断发生)通过烟雾检测子程序和温度检测子程序读值,判断烟雾浓度和温度是否超标,如果超标,处理器通过驱动相应的模块(开启排风扇、液晶显示烟雾浓度和当前温度、语音预警等);通过和设定阈值相比较,得知烟雾浓度和温度是否处于容许范围内,如果超过正常值,A处理器将通过驱动nRF90将数据传输到控制中心工作室。


系统预计实现结果


完成外围电路的设计与调试以及无线传输的调试,硬件系统的搭建,软件的编写与调试,最终自主研发出一套定型的样品。

关键字:传感器

编辑:王磊 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/article_201802042198.html
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