智能烟雾报警器

智能烟雾报警器

宋运威,韦家宇,刘元笛黄彩敏

桂林电子科技大学 广西桂林  541004

摘要：为防止火灾的产生，降低火情的损失，使社会财产的损失降到最低，需要完善火灾警报系统。本文介绍一套专用于在较小的空间中预防火灾的单片机烟雾报警系统。这个系统将STM32F407VGT6单片机作为控制器，使用MQ-2半导体气体烟雾传感器对气体浓度进行检测，AMG88338831热成像模块对物体的温度进行精确的判定。通过数模转换器将温度和烟雾浓度信号转换为单片机可以检测的数据，一旦发现超出设定值，警报器将自行断开房间中的电力，并且蜂鸣器发出警报声，并将检测到的数据发送到用户的手机上，以便用户能够及时发现火情。

关键词：预防火灾 烟雾报警 较小空间内使用烟雾浓度

一、工作原理及组成部分

这款光电感烟式[1]烟雾报警器采用了先进的技术，其中包括STM32F407VGT6单片机[2]、MQ-2半导体气体烟雾传感器、GSM模块[3]和AMG8833热成像模块，它们的结合使得烟雾报警器系统更加稳定可靠，更具有实用性。

1、STM32F407VGT6单片机作为一款高性能微控制器，可进行一些复杂的计算和控制，数模转换器进行信号转换，从而将烟雾浓度、场所温度以数据形式进行显示；

2、AMG8833 8831热成像模块具有较高精度，能够较为准确地判断物体温度，并反馈给单片机模块；

3、GSM模块负责短信传送现场实时情况，具有实时性。

4、MQ-2半电导气体烟雾浓度感应器拥有出色的精度、可靠性的性能、稳定的性能以及便捷的操作，如果烟气含量超出预设的阈值，就会产生警报声音.

由以上模块为主要部分设计而成的烟雾报警器可实现声光报警，利用室温检测，空气湿度检测，室内光线强度检测等检测功能，大大避免迟报[4]、漏报的情况，能向场所管理人员进行短信传送现场实时数据。

图1：烟雾报警器工作原理

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二、 行业现状及市场前景

1、行业现状及特点

近年来，国外火灾自动报警系统已经发展到智能型、全总线型和集成型[5]，一旦发生火灾事故，控制系统会立即显示报警探头的具体位置。然而，我国火灾自动报警技术的发展仍然落后，通讯协议不一致，技术水平也相对较低，存在一些突出的问题。当前，我国火灾自动报警系统存在的主要挑战包括：

1、尽管目前的火灾事故检测仪虽然采用了智能系统设计，但由于传感器件技术参数较少、计算准确度可靠性不足，且火灾现场各种功能数据库不完整，导致火灾自动报警控制系统无法精确检测出颗粒含量、高温以及可燃气体含量和电气射线等技术指标，因而导致迟报、误报和漏报的现象较普遍。

2、火灾自动报警控制系统的组件方式存在一定的问题，一般是多线制和总线制，这种方式需要使用大量的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管连接，但这样会增加成本，而且抗干扰技术能力较差。铜导线的耐高温性能较差，易于损坏，使得系统施工和维修变得复杂，这大大降低了火灾自动报警系统的可靠性和应用范围。

3、设备与维护成本较高。现阶段我国专业级火灾自动报警系统的造价较高，以至于难以在民用邻域较大范围的普及；设备的安装以及定期保养需要专业人员上门进行操作，因而人工成本较高。

为此，我们将不懈努力，以期在海外消防报警市场取得领先优势，最终实现我们的目标。

2、市场前景

随着社会发展的不断推进，烟雾灭火报警装置的下游需求量正在不断增加，政府部门和房产商也在着重购买[6]，大多安置在密集公共场所，如饭店、餐厅、影城等。然而，在工业生产应用领域，消防安全的需求量也在不断增加，根据2015-2021年的统计数据，尽管施工厂区仅占火灾发生场地的7%，但其导致的财物经济损失却远高于其余场地，尤其是在石化、冶金、电力、通讯等行业，消防产品的需求量占到了总规模的38%。随着技术的不断进步，工业行业的火灾报警产品市场客户粘性越来越高，要求也越来越刚性，而且产品标准也更加严格，因此，大型工业企业已经开始使用国产品牌。近年来，国内企业通过技术R&D，不断缩小与国外同类产品的差距，在更加看重性价比的情况下，未来国产浓烟报警设备将在我国工业消防市场占据重要地位。

三、应用及推广价值

1、应用

烟雾报警器可以应用于各种场合，包括“三合一”公共场所、长者、残障和少年儿童住所、“空巢老年”处所、分散赡养特困人士住所、社区活动场地、老旧市民住房、学生宿舍、出租屋等，以有效防止火灾的发生。安装烟雾报警器的区域应当包括所有可能存在火灾危险的室内空间，如卧室、客厅、厨房、食堂、内人行道、每层疏散电梯上方等。

对于火灾防范，传统烟雾报警器虽已较为普及，在家庭中的天然气管道，燃气热水器旁较为常见，但其较低的智能性使其易发生误判，造成不必要的麻烦，且传统烟雾报警器功能单一，无法再第一时间向外界发出求救信号，而我公司研发的烟雾报警器目的正是消除用户这两大烦恼，先进的灾情判断方式确保了零误判，并基于物联网进行实时监控并在必要时汇报消防部门。在未来，诸如我公司研发的此类物联网产品必将成为各种用户的首选和行业的主流。

2、推广价值

随着科技的进步，火灾安全隐患日益增多，这主要是由于工业生产和人们的日常生活活动所导致的。为了有效防止和减缓火灾事故为害，保证公民的自身信息安全，维护社会主义事业，现代建筑都会安装各种功能的火灾自动报警控制系统，便于及早发觉和报告火情。

根据公安部消防局2022年1-9月份最新火灾事故数据统计[6]，室内公共场所火灾事故的发生率达到了63.68万起，造成1441人遇难，1640人伤残，直接经济损失达到了55亿元。住宅公共场所出现的火灾事故数量达到22.38万起，遇难人数达到1061人，占火灾事故数量和遇难人口总数的比例先后达到35.15%和73.63%，这表明住宅公共场所火灾发生频率较高，遇难人数占比也较大。因此，推广无线烟雾报警器显得尤为重要，它可以有效地减少火灾事故的产生和蔓延。

随着GSM网络[7]的普及，智能烟雾报警器已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。它具有覆盖面广、保密性强、无距离障碍等优点，可以实时采集数据并进行远程控制，为防火提供了强大的支持。采用无线接收模块传输主控器件，结合信息融合技术，可以获取更加可靠的报警信息，最终通过无线传输技术将家居信息传达给客户。

因此，若能普及我们的智能烟雾报警器，在出现火情时及早发现并发出警报，将能防患于未然，从而减少一些悲剧的发生。

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参考文献

[1]黄修力.基于STC89C52及GSM的家用智慧火灾报警系统设计与实现[J].电子测试，2020.

[2]温宗周.单片机原理及接口技术[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]胡向东,彭向华.传感器与检测技术[M].北京：机械工业出版社，2000.

[4]胡显华.火灾探测器误报警的原因及改进方法[J]，电脑开发与应用，2007.

[5]曾睿.火灾自动报警系统设计问题研究[J].智能城市，2021.

[6]Z.全国商业消防与安全协会、共研网整理.2022.

[7]钦王成.建筑物智能消防系统的研究与实现[J].消防界,2022.

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