一种基于Arduino的智能报警控制系统的制作方法

本实用新型涉及火灾预防领域，具体涉及一种基于Arduino的智能报警控制系统。

背景技术：

近些年来，随着电子行业的迅猛发展，越来越多的电子产品出现在学生宿舍，随之而来的就是电子产品的使用安全问题。据不完全统计，世界各地每年发生火灾的次数大的惊人，有相当一部分是发生在学生宿舍，而大多数原因是电子产品不过关或是使用方法不恰当,如很多大学的火灾，造成大量的人员伤亡和财产损失。失火原因包括电线短路、用电器插头连接不规范，且长时间充电造成电器线路发生短路、热得快烧水、小商小贩处购得的劣质电池充电器、宿舍内私拉电线、宿舍楼电线老化、台灯使用时间过长引燃床单等。

火灾的早期发现、早期预警是避免人员财产受损关键，可以将火灾消灭在萌芽之中。市场上已有相关产品通过连接的各种火灾传感器，在火灾发生时启动灭火设施，只能实现有限范围报警和监控，无法实现火灾信息准确、及时和有效传输，来通知相关工作人员迅速做出判断和处理，主要缺少通信渠道，而且价格较高、应用范围较窄。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用Arduino和GSM 模块结合传感器技术而开发的基于Arduino的智能报警控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于Arduino的智能报警控制系统，其特征在于：包括检测周围环境温度、湿度的数字温湿度检测模块，用于周围气体检测的烟雾检测模块，用于对火源的火焰进行检测的火焰光谱检测模块，以Arduino Nauo 为核心且接受数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所传达通讯信号的Arduino Nauo主控模块，被Arduino Nauo主控模块根据数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所传达的通讯信号控制向用户端传达信号的GSM报警模块，被Arduino Nauo主控模块根据数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所传达通讯信号控制的LED报警模块、蜂鸣器报警模块LED 照明模块，通过蓝牙模块与Arduino Nauo主控模块通讯且调试 Arduino Nauo主控模块的用户操作端。

进一步的技术方案在于，所述数字温湿度检测模块采用数字温度传感器DHT11。

进一步的技术方案在于，所述烟雾检测模块适用于检测烟雾、液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气。

进一步的技术方案在于，所述火焰光谱检测模块用于检测波长在 760纳米～1100纳米范围内的光源。

进一步的技术方案在于，所述Arduino Nauo主控模块采用采用 ATMEGA328P芯片。

进一步的技术方案在于，所述GSM报警模块采用A6模块，

进一步的技术方案在于，所述蓝牙模块采用HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块。

进一步的技术方案在于，还包括向整个系统供应电力的电源，所述电源为生活用电电网或电池，所述生活用电电网与电池通过电源切换继电器二选一为整个系统供电，所述生活用电电网通过AC-DC变压模块以及升压模块为电源充电。

进一步的技术方案在于，所述用户端为移动手机、或iPad。

进一步的技术方案还在于，所述用户操作端包括显示整个系统运行情况的显示屏，以及系统预设、调试按键。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型相对于市场上大多数火灾报警器，价格较低；市场上大多数火灾报警器价位较高，而此产品的整体模块价格为100元以内；市场上无专门针对宿舍的火灾报警器，具有很大的市场；原理简单，便于安装，适合大多数学生宿舍；电源可供选择，220V交流电或者5V移动电源供电；灵敏度较高，反应时间较短。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型原理框架图；

图2a-2f分别为GSM报警模块的部分电路图；

图3为本实用新型GSM报警模块的电源管理电路图；

图4为本实用新型烟雾检测模块与火焰光谱检测模块相连的电路图；

图5为指示灯电路图；

图6为蓝牙模块电路图；

图7为数字温湿度检测模块电路图；

图8为LED报警模块电路图；

图9为Arduino Nauo主控模块电路图；

图10为LED照明模块电路图；

图11为AC-DC变压模块电路图；

图12为蜂鸣器报警模块电路图；

图13为电池充电电路图；

图14为电池接口电路图；

图15为DC-DC升压模块电路图；

图16为电源切换继电器电路图；

图17-18为用户操作端的人机交互流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-16所示，本实用新型包括检测周围环境温度、湿度的数字温湿度检测模块，用于周围气体检测的烟雾检测模块，用于对火源的火焰进行检测的火焰光谱检测模块，以Arduino Nano为核心且接受数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所传达通讯信号的Arduino Nano主控模块，被Arduino Nano主控模块根据数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所传达的通讯信号控制向用户端传达信号的GSM报警模块，被Arduino Nano主控模块根据数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所传达通讯信号控制的LED报警模块、蜂鸣器报警模块、LED照明模块，通过蓝牙模块与Arduino Nano主控模块通讯且调试Arduino Nano主控模块的用户操作端。

在这里，根据用户操作用户操作端启动本实用新型，并预设基础数据，这一过程是通过蓝牙传输数据的，然后主控模块通过数字温湿度检测模块、烟雾检测模块、火焰光谱检测模块所得到的数据，进行分析判断，然后根据预设程序，进行相应的火灾报警提示，比如，LED 报警模块、蜂鸣器报警模块、GSM报警模块，都是通知用户的方式，另外，根据电力情况，相应的启动LED照明模块；

如图7所示，所述数字温湿度检测模块采用数字温度传感器 DHT11。本设计采用数字温湿度传感器DHT11，其参数如下：

(1)可以检测周围环境的温度和湿度；

(2)传感器采用DHT11；

(3)湿度测量范围：20％-95％(0度-50度)，湿度测量误差：+-5％；

(4)温度测量范围：0度-50度，温度测量误差：+-2度；

(5)输出形式：数字输出；

(6)设有固定螺栓孔，方便安装；

(7)电源指示灯(红色)；

如图4所示，所述烟雾检测模块其优点有：

(1)广泛的探测范围；

(2)高灵敏度/快速响应恢复；

(3)优异的稳定性/寿命长；

(4)简单的驱动电路；

(5)可用于火灾的气体检测，适宜于烟雾、液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气等的探测；

所述火焰光谱检测模块采用4线制的红外接收模块，用于各种火源、火焰的检测。火焰传感器具有以下特色：

1、可以检测火焰或者波长在760纳米～1100纳米范围内的光源，打火机测试火焰距离为80cm，对火焰越大，测试距离越远；

2、探测角度60度左右，对火焰光谱特别灵敏；

3、灵敏度可调；

4、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA；

5、配可调精密电位器调节灵敏度；

6、工作电压3.3V-5V；

7、输出形式：DO数字开关量输出(0和1)和AO模拟电压输出；

8、设有固定螺栓孔，方便安装；

9、使用宽电压LM393比较器。

如图9所示，所述Arduino Nano主控模块采用Arduino Nano开发板，该开发板采用ATMEGA328P芯片，其可以在5V/16MHz运行；支持下的Arduino IDEV1.0.1；8个10位ADC引脚；14个数字I/O(6 个PWM端口)；Rx和Tx硬件串行连接。

如图2a-2f所示，所述GSM报警模块使用的GSM模块的芯片是 A6模块，其可支持4频GSM/GPRS，工作的频段为：GSM850、EGSM900、 DCS1800和PCS1900HZ。模块尺寸只有24*24*3mm,几乎可以满足所有用户应用中对空间尺寸的要求。模块和用户的物理接口为16引脚，提供了模块的所有硬件接口。本模块还具有以下特点：一路下载串口，一路AT命令口，便于客户调试、下载软件；支持数字音频和模拟音频，支持HR,FR,EFR,AMR语音编码，待机平均电流在3mA以下，当然此模块还要配备如图3所示的电源管理模块。

如图6所示，所述蓝牙模块采用HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块，此模块具有两种工作模式：命令相应工作模式和自动连接工作模式。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接的数据传输；当模块处于命令相应工作模式时，能执行下述所有AT命令，用户可向模块发送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。通过控制模块外部引脚输入电平，可以实现模块工作状态的动态转换。

如图13-16所示，还包括向整个系统供应电力的电源，所述电源为生活用电电网或电池，所述生活用电电网与电池通过电源切换继电器二选一为整个系统供电，所述生活用电电网通过AC-DC变压模块以及升压模块为电源充电。

采用220V～5V降压模块(AC-DC),将220V生活用电变为5V工作电压，使用较为安全；产品采用2a升压板DC-DC升压模块宽压输入 2/24V升5/9/12/28V可调2577，降压模块亮点：全网体积最小可调升压模块，可轻松安装于各种小型设备里面。可采用MicroUSB输入，用USB充电器或者移动电源通过手机数据线即可轻松得到9V，12V， 15V，18V，24V的常用电压，使用非常方便。

超宽的输入和输出电压，超高的转换效率。模块特性：(1)最大输出电流:2A(2)输入电压:2V--24V(3)最大输出电压:>28V (4)效率:>93％

优选的，所述用户端为智能手机或平板电脑等智能数字终端。

优选的，所述用户操作端包括显示人机对话的显示屏，以及系统预设、调试按键。

相比于市场上已有的火灾传感器，此设计主要应用领域和适用场合为学生宿舍，每年因学生宿舍火灾造成的伤亡和损失，令人们痛心，有效地预防和阻止宿舍火灾的发生，是此产品最大的特点。

除了上述优点以外，经过后期的改进，第二代设计更加灵活方便的应用到学生宿舍，具体改进方面如下：

(1)利用物联网技术，实现宿舍情况的远程和实时监控。

(2)开发与该系统配合使用的APP。

(3)将整个内部电路系统进行PCB制板，实现产品化。

(4)将智能窗帘控制系统与该系统结合，使宿舍生活更加智能化和便捷化。

(5)采用总线技术，将系统楼层化、规模化。