土木建筑住宅防火报警系统的设计

土木建筑 住宅防火报警系统的设计

张磊

青岛工学院 山东 青岛 266000

摘 要：本论文以 STM32F103ZET6 单片机为控制核心，以GSM 短数据模块为数据处理基础，设计一款智能家居防火防盗报警系统。该设计警报系统能够实现对于家居设备的控制，能够依据对家居环境的检测来进行警报，由此达到防火防盗的功能。当用户家居环境发生火情或者是盗情的时候，该系统会立即进行声光报警，并将报警信息传送至用户的移动设备上，然后用户就能利用受到的报警信号实现远程控制电子家具的功能。

关键词：STM32单片机；GSM

前言：由于我国工业技术的迅速发展，居民生活水平的不断提升，越来越多的人对于居家安全防范的意识也在逐渐增强。由此促进了我国的安防业的发展进度，原来人们对于安防业并不重视，但随着人们安全意识的提升，安防业也得到了大力支持，从原来不受重视到如今大力投资和发展，拉近了和发达国家质检的差距、同时引进了先进的安防技术,在一些高档小区当中，建立和安装完善的安防警报系统是实现小区安防的重要举措。依据我国我国建设部的相关规定,安防警报包含了视频监控、求救报警、火灾报警、煤气泄露报警等。

1 土木建筑住宅防火报警系统的设计的意义

随着经济和科技的发展，房间的安防方式也进行不断的变化，传统的防范措施存在很大的弊端，比如当事故发生时，防护铁门、铁栏杆就会成为主人逃生的最大障碍。由于家庭成员的安全意识不足，火灾、盗窃等危害生命安全和财产事件的不断发生，给家庭住宅管理和安全带来一定的威胁。而采用基于单片机的防火防盗报警系统，便能很好地解决此类问题。文中设计了一种住宅防盗防火报警系统，在单片机控制下可自动检测非法入侵人员、室内烟雾、指定物品的在位等信息，因此可以对房间内的盗窃、火灾和贵重物品丢失等不安全因素进行监控，如有险情可迅速提醒管理人员，及时解决突发事件，给房间安全带来保障。因此有很强的实用意义。

2. 系统总体设计

防火防盗系统中，传感器能够不断地采集住宅环境状况和非法入侵的警情信号，STM32F103 单片机对数据进行分析和判断，是防火防盗报警系统的基础。报警系统能够及时的发现房屋的入侵者和火灾信号，通过 GSM 发送到用户手机，在这个过程所用的时间越短，系统的实时性越能得到很好的体现。

安全性,稳定性是防火防盗报警系统，整个报警系统必须可靠而稳定的工作，不能出现硬件或者软件故障。报警系统能够准确的判断有效信号和非有效信号，当有非有效信号的干扰产生时，系统能够保证正常工作。系统自身的安全保障，即要求在设备被入侵者破坏之前，系统已经能够成功的对外发出警报信号。

实用性, 住宅防火防盗报警系统是日常生活中比较常用的安防报警系统，不仅具备良好的性能，优质的质量，也必须满足普通人群的使用。与此同时，要求系统的成本低，操作方便快捷。

2.1 系统的总体构成原则

系统是下几个设计模块：

1. 微控制器(CPU) 微控制器（STM32F103ZET6）是整个系统的核心，它将处理整个系统的输入与输出信号，对各个子模块进行控制，短消息的发送和接受任务等。

2. 电源模块：电源模块为报警系统提供基本工作电压，确保供电的稳定性，提供+5.0V 和+3.3V的电源，来满足实现报警系统功能的要求。

3. GSM 模块 GSM 短信息模块数据传输功能，利用外界传输的媒介 GSM 网络。本论文主要是利用它进行数据的传输，来实现短消息报警。

（4）传感器模块 传感器模块主要用来采集住宅报警信号，主要包括 SHT10 温度传感器，MQ-2 烟雾浓度传感器。基于 STM32F103ZET6 单片机和 GSM 短消息智能防火防盗报警系统。

2.2 系统的功能内容

本次设计的智能家居防火防盗报警系统的核心控制位 STM32F103ZET6 单片机，警报信号则会发送至用户的手机。本次设计的报警系统不仅要求在住宅内发生火情时具有防火报警功能，还需要对于非法闯入住宅的情况下进行相应的报警功能作为本系统中的控制核心，STM32F103ZET6 单片机在发生警情的时候，会接收安装在住宅内的烟雾传感器、温湿度传感器等前端数据采集模块的数据。数据采集模块可以精准迅速地将报警信号（特定值）进行相应的识别和检测，然后通过警情采集单元把报警信号进行相应的编码、解码，然后向STM32F103ZET6 单片机发出对应的中断请求。接着单片机会做出相应响应，处理接收到的报警信号，并完成警情判断，如果判断为盗情或是火情，就会驱动声光报警模块实施对应的报警功能，在此基础上，还会通过12864 液晶呈现对应的传感器的名称与编号、报警类别，接着将以上信息经由GSM 模块传送到用户端。用户通过手机操作，发送对应的短消息指令来远程控制单片机。

3 传感器电路的设计

3.1 传感器应用电路的要求

在外围电路中，很重要的组成部分之一就是传感器应用电路，在对该电路进行设计的过程中，需要对其设计要求进行分析，不仅要满足控制电路的要求，还需要满足信号处理的要求，主要对其提出的要求有以下五点：

1. 对系统的成本、功耗、电源电压、尺寸以及结构等进行调节，以此提高产品的性价比。

2. 在使用环境中能够传感器能够正常运行，并且在必要的情况下可以添加抗干扰的措施以及温度补偿等。

3. 对于输出电压的动态范围、放大器的放大倍数以及系统的精度都需要满足一定的要求。

4. 需要选择较为合适的输出电压动态范围、放大器的放大倍数、动态性能要求以及系统的精度等。

5. 对于阻抗匹配需要进行充分的考虑，并且需要在电路中添加一级电压跟随器，这样以来才能降低电容传输线和电阻传输线所产生的影响。

3.2 防火传感器模块设计

若是住宅出现火灾，那么防火传感器就能对环境的信息进行检测，将所收集的信息传送至单片机，并由单片机对其进行处理，然后借助于GSM模块通知用户，通知的方式时使用短信将警情信号类型以及传感器的类型传送至用户的收集，然后采取一定的措施。

3.3 烟雾传感器模块设计

在对烟雾传感器模块进行设计时，选择使用的烟雾传感器为MQ-2，若气体是可燃的，并且接触烟雾传感器，那么该传感器就会对气体的相关信息进行收集，即空气含量，并将该信息转换成为电流或电压信号，然后借助于数模转换器将其转换为数字信号后传送至单片机进行处理，单片机对信息进行处理之后就实现其报警功能，这样以来，才能实现有效的火灾检测报警功能。

3.4系统整体设计

文所开发的系统主要分为以下几个子模块：信号采集模块、液晶显示模块、时钟模块、电源模块、GSM短信模块以及主控模块等，系统前端的传感器模块可以分为两个子模块，分别是防盗传感器模块和防火传感器模块。其中由MQ-2烟雾浓度传感器，其主要功能就是若是出现火灾，需要对环境中的火灾信号进行收集，并借助于无线传输模块PT2262/PT2272 将其传送至主控制器 STM32F103ZET6，一并发送的还有传感器的编号。通常可以将该传感器安装在卧室和厨房里。主控制器接收到报警信号之后需要对其进行处理、解码并对其类型进行判断，继而对其传感器的类型或编号进行分析，若是出现警情信号后就需要及时发出声光报警，并且GSM短信模块会以短消息的形式将警情类型以及传感器的编号发送至用户的手机上。

结论：本次安防警系统的控制核心为 STM32F10ZET6 单片机，信息传送功能通过 GSM 短消息模块实现。运行流程为：通过安装在住在内的前段传感器模块对于家居环境进行实时检测，对于检测异常进行对应的信号传送，然后通过微处理器将接收到的信号进行处理，然后通过控制单元实时对应的声光报警举措，并且会将警报信息传动到用户客户端。通过测试基本上完成了功能，但对其运行过程中存在的识别反应延迟的问题进行分析，后期需要对相应的编程就行纠偏。

参考文献

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