基于GSM的火災實時檢測及遠程報警系統

李凱華　祝亞亮　王亞飛　史智興

摘 要：本文面向家居安全，設計了一種基于 GSM 通信技術的家用火災實時檢測及遠程報警系統，以STM32F407為中央控制單元，檢測煙霧和火焰傳感器的信號，發現火災險情，本地聲光報警并通過GSM模塊向用戶手機發送報警短信。

關鍵詞：GSM；火災報警；STM32F103

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A

0.引言

隨著生活節奏的加快，家庭住宅無人的情況越來越多，一旦發生火災等安全問題，將帶來巨大損失。本系統可以對室內火災進行實時監控，發現火災險情后，不僅本地聲光報警同時發短信通知業主，使業主能夠盡快采取措施，將損失降到最低。該系統結構簡單、性能穩定、精確度高、性價比高，具有一定的實用價值和發展前景。

1.系統總體設計

基于 GSM 通信技術的家庭火災實時檢測及遠程報警系統包括STM32F103主控模塊、數據采集模塊、顯示模塊、GSM（SIM300）模塊和報警模塊。由室內安裝的煙霧和火焰傳感器采集室內火災隱患的相關信息，STM32模塊讀取傳感器信息，在液晶屏顯示數據，同時進行閾值判斷，一旦發現傳感器信息超過報警臨界值，進行聲光報警和短信報警。 系統總體設計框圖如圖1所示。

2.系統硬件選型

2.1煙霧傳感器

系統采用MQ-2煙霧傳感器，氣敏材料為二氧化錫，當MQ-2煙霧傳感器附近的空氣中存在煙霧時，煙霧傳感器的電導率會隨濃度的變化而變化，輸出電壓也會隨之發生變化。MQ-2煙霧傳感器的優點是：高靈敏度、高精度、價格低廉、性能穩定。

2.2火焰傳感器

系統采用CK015紅外火焰傳感器進行火災的檢測。CK015紅外火焰傳感器可以檢測波長在700納米和1000納米之間的紅外光，將其轉化為傳感器輸出電壓的變化，紅外光越微弱，傳感器的輸出電壓就越大。

2.3 其他模塊選型

主控模塊采用STM32模塊選擇STM32F103RCT6 作為 MCU，其內核為Cortex-M3，片內集成的資源非常豐富，功能強大、性能穩定、具有很高的性價比。

短信模塊選擇GSM（SIM300）模塊，主要包括ZIF連接器、GSM基帶處理器、閃存、GSM射頻模塊、天線接口、供電模塊6部分組成。STM32F103控制模塊通過串口通信對GSM（SIM300）模塊發送 AT 指令即可控制 GSM（SIM300） 模塊擦除數據或收發短信。GSM（SIM300）模塊的優點：功耗低、速度快、反應靈敏、價格低廉、性能穩定，能夠長期穩定運行。

3.系統軟件設計

系統上電后，對各模塊進行初始化設置，初始化完成后，煙霧傳感器和火焰傳感器開始對周圍環境中的煙霧和火焰信息進行采集，采集的信息通過串口發送給STM32F103微控制器進行相應的處理，將處理后的數據與報警臨界值進行比較，一旦發現數據高于臨界值，就進行聲光報警和短信報警。

3.1數據采集模塊的程序設計

對MQ-2煙霧傳感器而言，當探測到煙霧濃度為0時，輸出電壓為0，當探測到的煙霧濃度達到傳感器最大限度時，輸出電壓為3.3V，是線性關系。微控制器STM32F103采集數據是靠STM32片內集成的ADC完成的，以煙霧傳感器為例，ADC將采集到的0～3.3V的電壓平均分成4096份，即如果煙霧傳感器的輸出電壓是0，ADC采集到的數據就是0，如果煙霧傳感器的輸出電壓是3.3V，那么ADC采集到的數據就是4096，是線性關系，火焰傳感器亦然。

3.2 GSM模塊的程序設計

微控制器STM32F103通過經由串口向GSM（SIM300）模塊發送AT指令的方式來實現對GSM（SIM300）模塊的控制。需要注意的是，GSM（SIM300）有兩種工作模式，一種是GSM（SIM300）模塊工作，一種是控制GSM（SIM300）模塊工作，因此，在使用GSM（SIM300）模塊發送短信之前，必須要對GSM（SIM300）模塊進行初始化設置。

4.系統調試

系統的硬件電路需要按模塊分別進行調試，系統各設計模塊調試完成后，要進行軟硬件聯調。在調試的過程中，可以先利用編譯軟件進行調試，通過后再進行軟硬聯調，這樣可以更高效地判斷問題是出在軟件還是硬件，從而有利于系統的進一步完善。通過對系統的調試和分析，最終實現了對室內火災的實時檢測和遠程報警，系統性能穩定，能夠長期有效運行。

結語

基于 GSM 無線通信技術的火災報警系統在發現火災隱患時能在第一時間發送短信向業主報警，提醒人們盡早處理火情信息，對保護人們的生命和財產安全具有重大意義，同時具有一定的市場價值和廣闊的發展空間。

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