基于GSM的火灾实时检测及远程报警系统

李凯华　祝亚亮　王亚飞　史智兴

摘 要：本文面向家居安全，设计了一种基于 GSM 通信技术的家用火灾实时检测及远程报警系统，以STM32F407为中央控制单元，检测烟雾和火焰传感器的信号，发现火灾险情，本地声光报警并通过GSM模块向用户手机发送报警短信。

关键词：GSM；火灾报警；STM32F103

中图分类号：TP277 文献标识码：A

0.引言

随着生活节奏的加快，家庭住宅无人的情况越来越多，一旦发生火灾等安全问题，将带来巨大损失。本系统可以对室内火灾进行实时监控，发现火灾险情后，不仅本地声光报警同时发短信通知业主，使业主能够尽快采取措施，将损失降到最低。该系统结构简单、性能稳定、精确度高、性价比高，具有一定的实用价值和发展前景。

1.系统总体设计

基于 GSM 通信技术的家庭火灾实时检测及远程报警系统包括STM32F103主控模块、数据采集模块、显示模块、GSM（SIM300）模块和报警模块。由室内安装的烟雾和火焰传感器采集室内火灾隐患的相关信息，STM32模块读取传感器信息，在液晶屏显示数据，同时进行阈值判断，一旦发现传感器信息超过报警临界值，进行声光报警和短信报警。 系统总体设计框图如图1所示。

2.系统硬件选型

2.1烟雾传感器

系统采用MQ-2烟雾传感器，气敏材料为二氧化锡，当MQ-2烟雾传感器附近的空气中存在烟雾时，烟雾传感器的电导率会随浓度的变化而变化，输出电压也会随之发生变化。MQ-2烟雾传感器的优点是：高灵敏度、高精度、价格低廉、性能稳定。

2.2火焰传感器

系统采用CK015红外火焰传感器进行火灾的检测。CK015红外火焰传感器可以检测波长在700纳米和1000纳米之间的红外光，将其转化为传感器输出电压的变化，红外光越微弱，传感器的输出电压就越大。

2.3 其他模块选型

主控模块采用STM32模块选择STM32F103RCT6 作为 MCU，其内核为Cortex-M3，片内集成的资源非常丰富，功能强大、性能稳定、具有很高的性价比。

短信模块选择GSM（SIM300）模块，主要包括ZIF连接器、GSM基带处理器、闪存、GSM射频模块、天线接口、供电模块6部分组成。STM32F103控制模块通过串口通信对GSM（SIM300）模块发送 AT 指令即可控制 GSM（SIM300） 模块擦除数据或收发短信。GSM（SIM300）模块的优点：功耗低、速度快、反应灵敏、价格低廉、性能稳定，能够长期稳定运行。

3.系统软件设计

系统上电后，对各模块进行初始化设置，初始化完成后，烟雾传感器和火焰传感器开始对周围环境中的烟雾和火焰信息进行采集，采集的信息通过串口发送给STM32F103微控制器进行相应的处理，将处理后的数据与报警临界值进行比较，一旦发现数据高于临界值，就进行声光报警和短信报警。

3.1数据采集模块的程序设计

对MQ-2烟雾传感器而言，当探测到烟雾浓度为0时，输出电压为0，当探测到的烟雾浓度达到传感器最大限度时，输出电压为3.3V，是线性关系。微控制器STM32F103采集数据是靠STM32片内集成的ADC完成的，以烟雾传感器为例，ADC将采集到的0～3.3V的电压平均分成4096份，即如果烟雾传感器的输出电压是0，ADC采集到的数据就是0，如果烟雾传感器的输出电压是3.3V，那么ADC采集到的数据就是4096，是线性关系，火焰传感器亦然。

3.2 GSM模块的程序设计

微控制器STM32F103通过经由串口向GSM（SIM300）模块发送AT指令的方式来实现对GSM（SIM300）模块的控制。需要注意的是，GSM（SIM300）有两种工作模式，一种是GSM（SIM300）模块工作，一种是控制GSM（SIM300）模块工作，因此，在使用GSM（SIM300）模块发送短信之前，必须要对GSM（SIM300）模块进行初始化设置。

4.系统调试

系统的硬件电路需要按模块分别进行调试，系统各设计模块调试完成后，要进行软硬件联调。在调试的过程中，可以先利用编译软件进行调试，通过后再进行软硬联调，这样可以更高效地判断问题是出在软件还是硬件，从而有利于系统的进一步完善。通过对系统的调试和分析，最终实现了对室内火灾的实时检测和远程报警，系统性能稳定，能够长期有效运行。

结语

基于 GSM 无线通信技术的火灾报警系统在发现火灾隐患时能在第一时间发送短信向业主报警，提醒人们尽早处理火情信息，对保护人们的生命和财产安全具有重大意义，同时具有一定的市场价值和广阔的发展空间。

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