一种烟雾气体报警器及报警系统的制作方法

本申请涉及通信及电子技术领域，尤其涉及一种烟雾气体报警器及报警系统。

背景技术：

随着现代社会用火、用气及用电量的增加，火灾及中毒事件发生的频率越来越高。火灾或有毒气体的泄漏事件一旦发生，很容易出现扑救等措施不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。烟雾气体报警器是一种用于检测烟雾和/或气体的电子产品，一旦发生火灾危险，其内部的扬声器便会及时警醒人们。

如图1所示，其为现有的烟雾气体报警器的硬件框图，包括：微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)、分别与MCU相连的传感器、开关按键、复位按键、喇叭、走线接口和发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，其中，传感器可以为气体传感器和/或烟雾传感器，开关按键实现烟雾气体报警器的开关机功能，复位按键实现外部强制复位功能。

上述烟雾气体报警器的主要工作原理为：当传感器检测到外界环境出现异常时，产生报警信号，并将该报警信号传递给MCU。此时，MCU会根据算法驱动喇叭及LED，同时MCU通过走线接口将报警信号上传至上位机。

然而，当前通用的烟雾气体报警器均是使用布线的方式，存在走线及维护较为不易的问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种烟雾气体报警器及报警系统，用以解决的烟雾气体报警器存在的走线机维护较为不易的问题。

第一方面，一种烟雾气体报警器，包括：MCU，传感器、开关、扬声器和无线通信模块，其中，所述传感器为气体传感器和/或烟雾传感器，所述传感器包括：输入/输出端，所述开关包括：输出端，所述扬声器包括输入端，所述无线通信模块包括：串行外设接口，所述MCU包括：总线端口、第一通用输入/输出端口、第二通用输入/输出端口和串行外设接口；

所述传感器的输入/输出端与所述MCU的总线端口连接；

所述开关的输出端与所述MCU的第一通用输入/输出端口连接；

所述扬声器的输入端与所述MCU的第二通用输入/输出端口连接；

所述无线通信模块的串行外设接口和所述MCU的串行外设接口连接。

通过本申请第一方面的方案，由于使用了无线通信模块，并将无线通信模块的串行外设接口与MCU的串行外设接口相连，实现了将通用的烟雾气体报警器的走线方式变更为无线通信模块，后续可通过无线通信模块与上位机进行无线通信，有效地规避了走线及维护不易的问题。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述无线通信模块为远距离无线通信模块。

在上述第一方面的第一种可能的实现方式中，采用了远距离(Long Range，简称LoRa)无线通信模块，由于LoRa技术在高性能、远距离、低功耗，测距和定位等方面突出的特点，因此，使用LoRa无线通信模块，使得本申请实施例中的烟雾气体报警器的无线通信距离较远，且通信过程中抗干扰能力较强，进而提高了报警信息的准确性以及通信的实时性。

在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述无线通信模块还包括复位端口，所述MCU还包括：第三通用输入/输出端口；所述无线通信模块的复位端口与所述MCU的第三通用输入/输出端口连接。

在上述第一方面的第二种可能的实现方式中，MCU做为主设备可通过第三通用输入/输出端口向作为从设备的无线通信模块的复位端口输入复位信号，可实现MCU对无线通信模块的复位。

在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述无线通信模块还包括通用输入/输出端口；所述MCU还包括：复位端口；

所述无线通信模块的通用输入/输出端口与所述MCU的复位端口连接。

在上述第一方面的第三种可能的实现方式中，无线通信模块做为主设备可通过第三通用输入/输出端口向作为从设备的MCU的复位端口输入复位信号，可实现无线通信模块对MCU的复位。

在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述烟雾气体报警器还包括：包括输入端的显示屏；所述MCU还包括：第四通用输入/输出端口；

所述显示屏的输入端与所述第四通用输入/输出端口连接。

在上述第一方面的第四种可能的实现方式中，所述烟雾气体报警器还具有显示功能，用于显示气体或烟雾的浓度信息。

第二方面，一种报警系统，包括：上位机和至少一个上述烟雾气体报警器。

通过本申请的第二方面的方案，由于使用了无线通信模块，并将无线通信模块与MCU模块通过MCU的串行外设接口相连，实现了将通用的烟雾气体报警器的走线方式变更为无线通信模块，可通过无线通信模块与上位机进行通信，有效地规避了走线及维护不易的问题。

附图说明

图1为本申请背景技术提供的现有烟雾气体报警器的示意图；

图2为本申请实施例提供的烟雾气体报警器的示意图之一；

图3为本申请实施例提供的烟雾气体报警器的示意图之二；

图4为本申请实施例提供的烟雾气体报警器的示意图之三；

图5为本申请实施例提供的采用LoRa无线通信模块的烟雾气体报警器的工作原理示意图；

图6为本申请实施例提供的采用NB-IoT无线通信模块的烟雾气体报警器的工作原理示意图；

图7为本申请实施例提供的报警系统的示意图。

具体实施方式

为了解决现有的烟雾报警器存在的布线及维护不易的问题，本申请实施例提供一种烟雾气体报警器及报警系统。

以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图2所示，其为本申请实施例提供的烟雾气体报警器的示意图之一，包括：MCU21，传感器22、开关23、扬声器24和无线通信模块25。

其中，所述传感器为气体传感器和/或烟雾传感器，所述传感器包括：输入/输出端，所述开关包括：输出端，所述扬声器包括输入端，所述无线通信模块包括：串行外设接口，所述MCU包括：总线端口、第一通用输入/输出端口、第二通用输入/输出端口和串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)；

所述传感器的输入/输出端与所述MCU的总线端口连接；

所述开关的输出端与所述MCU的第一通用输入/输出端口连接；

所述扬声器的输入端与所述MCU的第二通用输入/输出端口连接；

所述无线通信模块的串行外设接口和所述MCU的串行外设接口连接。

具体的，气体传感器是是针对气体分子的检测，可将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。烟雾中含有微小的颗粒粉尘，烟雾传感器是针对微小颗粒的检测，可以为光电式烟雾传感器、离子式烟雾传感器或者气敏式烟雾传感器。

通过本申请实施例的方案，由于使用了无线通信模块，并将无线通信模块的串行外设接口与MCU的串行外设接口相连，实现了将通用的烟雾气体报警器的走线方式变更为无线通信模块，后续可通过无线通信模块与上位机进行无线通信，有效地规避了走线及维护不易的问题。

较佳的，所述无线通信模块为远距离(Long Range，简称LoRa)无线通信模块和/或窄带物联网(NarrowBand Internet ofThings，NB-IoT)无线通信模块。

此时，采用LoRa无线通信模块的烟雾气体报警器的示意图如图3所示；采用NB-IoT无线通信模块的烟雾气体报警器的示意图如图4所示。

在上述较佳的实施方式中，在采用LoRa无线通信模块时，由于LoRa技术在高性能、远距离、低功耗，测距和定位等方面突出的特点，因此，使用LoRa无线通信模块，使得本申请实施例中的烟雾气体报警器的无线通信距离较远，且通信过程中抗干扰能力较强，进而提高了报警信息的准确性以及通信的实时性。

在上述较佳的实施方式中，在采用NB-IoT无线通信模块时，由于NB-IoT具备广覆盖、支撑海量连接的能力、更低功耗和更低的模块成本四大特点，其中针对广覆盖，将提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍；针对支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；针对更低功耗，NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年；针对更低的模块成本，企业预期的单个接连模块不超过5美元，因此，可提高报警信息的准确性以及通信的实时性，降低烟雾气体报警器的成本。

下面以烟雾气体报警器采用LoRa无线通信模块为例，结合图5对本申请提供的烟雾气体报警器的工作过程进行说明。

当包含有采用LoRa无线通信模块的烟雾气体报警器和上位机的系统安装完成后，T1时刻，按“开机按键”保证传感器正常开机；T2时刻，当传感器检测到有异常情况产生时，触发MCU进行相关动作；T3时刻，当MCU被传感器触发后，发命令给LORA模块并同时触发喇叭和显示屏报警；T4时刻，LoRa发报警信息给上位机。

接下来，以烟雾气体报警器采用NB-IoT无线通信模块为例，结合图6对本申请提供的烟雾气体报警器的工作过程进行说明。

当包含有采用NB-IoT无线通信模块的烟雾气体报警器和上位机的系统安装完成后，T1时刻，按“开机按键”保证传感器正常开机；T2时刻，当传感器检测到有异常情况产生时，触发MCU进行相关动作；T3时刻，当MCU被传感器触发后，发命令给NB-IoT无线通信模块并同时触发喇叭和显示屏报警；T4时刻，NB-IoT无线通信模块发报警信息给上位机。

较佳的，所述无线通信模块还包括复位(Rest)端口，所述MCU还包括：第三通用输入/输出端口；所述无线通信模块的复位端口与所述MCU的第三通用输入/输出端口连接。

所述MCU，用于在诸如开机等预设条件下，向所述无线通信模块发送复位指令，复位所述无线通信模块。

在这种较佳的实施方式中，由于MCU与无线通信模块采用SPI协议进行通信，通信的两个设备中，一个主设备，一个作为从设备，这里MCU做为主设备可通过第三通用输入/输出端口向作为从设备的无线通信模块的复位端口输入复位信号，可实现MCU对无线通信模块的复位。

较佳的，所述无线通信模块还包括通用输入/输出端口；所述MCU还包括：复位端口；

所述无线通信模块的通用输入/输出端口与所述MCU的复位端口连接。

所述无线通信模块，用于在检测接收的来自MCU的数据的数据格式，若检测到所述数据格式不满足预设数据格式，则通过无线通信模块的通用输入/输出端口输出复位信号复位所述MCU模块。

在这种较佳的方式中，无线通信模块做为主设备可通过第三通用输入/输出端口向作为从设备的MCU的复位端口输入复位信号，可实现无线通信模块对MCU的复位。

通过上述方案，无线通信模块与MCU之间通过工作模式的切换，实现了烟雾气体报警器的自检、MCU以及无线通信单元的复位，提高了烟雾气体报警器的可用性。

较佳的，所述烟雾气体报警器还包括：包括输入端的显示屏27；所述MCU还包括：第四通用输入/输出端口；

所述显示屏的输入端与所述第四通用输入/输出端口连接。

在这种较佳的实施方式中，所述烟雾气体报警器还具有显示功能，用于显示气体或烟雾的浓度信息。

实施例二

本申请实施例二提供一种报警系统，该系统的示意图如图7所示，包括：上位机和至少一个上述实施例一中的任一种烟雾气体报警器。

所述上位机，用于向所述烟雾气体报警器发送控制指令，以及接收烟雾气体报警器发送的报警信号；

所述烟雾气体报警器，用于接收并执行上位机发送的控制指令，以及向所述上位机发送报警信号。

上述控制指令，包括指示烟雾气体报警器中的无线通信模块复位MCU的指令。此时，无线通信模块接到复位MCU的指令时，复位与其相连的MCU。

通过本申请的第二方面的方案，由于使用了无线通信模块，并将无线通信模块与MCU模块通过MCU的串行外设接口相连，实现了将通用的烟雾气体报警器的走线方式变更为无线通信模块，可通过无线通信模块与上位机进行通信，有效地规避了走线及维护不易的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。