一种基于LoRa的车间火情实时监控提醒嵌入式装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于LoRa的车间火情实时监控提醒嵌入式装置，属于智能控制领域。

背景技术：

近年来发生了多起工厂大型火灾，造成了重大的财力、物力和人员伤亡，给国家带来了重大损失。预防工厂的火灾隐患很重要，工厂到处有着潜在的火源，大型工厂中普遍实现机械化，管理人员少，不能时刻管理到工厂的角角落落。因此，我们涉及了一种基于LoRa的工厂车间火情实时监控提醒嵌入式装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于LoRa的车间火情实时监控提醒嵌入式装置，解决了工厂车间出现火情无法即使判断火情及火情准确位置，造成大型火灾的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于LoRa的车间火情实时监控提醒嵌入式装置，包括火情监控提醒装置1、监控云端2、管理端3；其中火情监控提醒装置1由探测模块4、报警模块5、单片机模块6和LoRa无线收发模块7构成且每个火情监控提醒装置1都有唯一的单片机模块6可识别的编号，单片机模块6通过轮询方式采集火情监控提醒装置1的信息；探测模块4由温度传感器模块8、烟雾传感器模块9和摄像头采集系统模块10构成；报警模块5由蜂鸣器模块11和手动报警模块12构成，手动报警模块12与蜂鸣器模块11连接，温度传感器模块8、烟雾传感器模块9、摄像头采集系统模块10、蜂鸣器模块11均与单片机模块6连接，单片机模块6通过LoRa无线收发模块7与监控云端2连接，监控云端2与管理端3连接。

具体地，所述的单片机模块6用于：当温度传感器模块8或烟雾传感器模块9监测到火情信号时，打开摄像头采集系统模块10，并将摄像头采集系统模块10拍摄到的信息及对应火情监控提醒装置1的编号信息依次通过LoRa无线收发模块7、监控云端2传送给管理端3；当温度传感器模块8和烟雾传感器模块9同时监测到火情信号时，直接控制蜂鸣器模块11报警，同时将对应情监控提醒装置1的编号信息依次通过LoRa无线收发模块7、监控云端2传送给管理端3。

具体地，所述单片机模块6由芯片SOP16/DIP16和复位电路构成；芯片SOP16/DIP16引脚VCC外接5V电源，引脚MISO、MOSI、SS、SCLK均连接LoRa无线收发模块7，引脚ADC1与温度传感器模块8的输出端连接，引脚P1.0与烟雾传感器模块9的输出端连接，引脚P3.7与摄像头采集系统模块10的输出端连接，引脚GND接地，引脚P3.3与蜂鸣器模块11连接，引脚RST外接复位电路，一路并联电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接地端，一路并联电阻R14，电阻R14另一端连接按键开关SKEY1，另一路并联一个电容CJ1，开关SKEY1和电容CJ1同时接一个外接电源。

具体地，所述的LoRa无线收发模块7由芯片SX1276集成模块构成，芯片SX1276的引脚GND接地，引脚MISO、引脚MOSI、引脚SCK、引脚NSS均与单片机模块6相连，引脚VCC连接3.3V的电源，并接两个电容C3和电容C4的一端，电容C3和电容C4的另一端同时接地。

具体地，所述的温度传感器模块8包括探头PT100，电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电阻R9，滑动变阻器R2，电容C1，型号为TL062的放大器A1，探头PT100的接口J1采用两线制接入法，J1的2引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接滑动变阻器R2的1端，滑动变阻器R2的3端接地，滑动变阻器R2的2端连接电阻R5；J1的引脚1连接电阻R4的一端，电阻R4、R5的另一端和与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接电源；放大器A1的3端口接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接J1的1端口；同时放大器A1的3端口接电阻R8，电阻R8的另一端接地，放大器A1的2端口接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接滑动变阻器R2的2号端口；同时放大器A1的2端口接电容C2的一端，电容C2的另一端连接放大器A1的1号端口；放大器A1的4端口接-5V电源，放大器A1的8号端口连接+5V电源，同时8号端口连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，放大器A1的1端口接电阻R9的一端,电阻R9的另一端连接单片机模块6。

具体地，所述的烟雾传感器模块9包括散射式光感烟器件CA3302B、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压管D1、4-2与非门IC2A 、4-2与非门IC2B ，CA3302B的接口J2的1、4引脚内部连接传感器的内部光源，2、3引脚内部连接传感器的光敏元件，J2的4引脚与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端接高电平；J2的3引脚连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接高电平；同时J2的3引脚连接4-2与非门IC2A的2号引脚，J2的1、2引脚接地线，稳压管D1的两端分别接高电平和J2的2号引脚；4-2与非门IC2A的1号端口接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接高电平；同时1号端口接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接地；4-2与非门IC2A的3号端口同时接4-2与非门IC2B的5、6端口，4-2与非门IC2B的4号端口连接单片机模块6，单片机可以通过IC2B的输出判断是否有烟雾。

具体地，所述的摄像头采集系统模块（10）包括光耦合器U1、继电器K3、三极管Q1、电阻R17和二极管D2，光耦合器U1的1号端口接3.3V电源，2号端口接单片机模块6，3号端口连接三极管Q1的c端，4号端口连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接12V的电源；同时4号端口接地线，三极管Q1的e端接地线，三极管Q1的c端接二极管D2的正极端，二极管D2的负极端接12V电源；继电器K3的1号引脚接12V电源，2号引脚接三极管Q1的c端，3号引脚接220V电源，4号引脚连接摄像头采集系统10，摄像头采集系统10连接220V电源。

具体地，所述的蜂鸣器模块11由电源、三极管Q2、蜂鸣器B1和电阻R18构成，三极管Q2的e端接电源，c端接蜂鸣器B1的一端，b端接电阻R18的一端，蜂鸣器B1的另一端接地，电阻R18的另一端接单片机模块6和手动报警模块12；手动报警模块12包括电源5V、开关SKEY2、电阻R15和地线，电源5V串联一个开关SKEY2，开关SKEY2的另一端同时连接电阻R15的一端和电阻R18，电阻R15的另一端接上地线。

本实用新型的有益效果是： 本实用新型成本低廉，结构简单，定位精准，传输距离长，稳定性高。该装置可以通过检测温度变化和烟雾并监控工厂车间火情，通过无线传输及时向管理人员传输火情、火情准确位置，并进行报警。该装置能够通过LoRa无线传输，成本低廉，结构简单，耗能低，传输距离长，稳定性高。

附图说明

图1 本实用新型的整体结构示意图；

图2 本实用新型温度传感器模块的电路图；

图3 本实用新型烟雾传感器模块的电路图；

图4 本实用新型摄像头采集系统模块的电路图；

图5 本实用新型单片机模块的电路图；

图6 本实用新型LoRa无线传输模块的电路图；

图7 本实用新型的蜂鸣器模块和手动报警模块的电路图。

图中各标号：火情监控提醒装置-1、监控云端-2、管理端-3、探测模块-4、报警模块-5、单片机模块-6、LoRa无线收发模块-7、温度传感器模块-8、烟雾传感器模块-9、摄像头采集系统模块-10、蜂鸣器模块-11、手动报警模块-12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1-7所示，一种基于LoRa的车间火情实时监控提醒嵌入式装置，包括火情监控提醒装置1、监控云端2、管理端3；其中火情监控提醒装置1由探测模块4、报警模块5、单片机模块6和LoRa无线收发模块7构成且每个火情监控提醒装置1都有唯一的单片机模块6可识别的编号，单片机模块6通过轮询方式采集火情监控提醒装置1的信息；探测模块4由温度传感器模块8、烟雾传感器模块9和摄像头采集系统模块10构成；报警模块5由蜂鸣器模块11和手动报警模块12构成，手动报警模块12与蜂鸣器模块11连接，温度传感器模块8、烟雾传感器模块9、摄像头采集系统模块10、蜂鸣器模块11均与单片机模块6连接，单片机模块6通过LoRa无线收发模块7与监控云端2连接，监控云端2与管理端3连接。

进一步地，所述的单片机模块6用于：当温度传感器模块8或烟雾传感器模块9监测到火情信号时，打开摄像头采集系统模块10，并将摄像头采集系统模块10拍摄到的信息及对应火情监控提醒装置1的编号信息依次通过LoRa无线收发模块7、监控云端2传送给管理端3；当温度传感器模块8和烟雾传感器模块9同时监测到火情信号时，直接控制蜂鸣器模块11报警，同时将对应情监控提醒装置1的编号信息依次通过LoRa无线收发模块7、监控云端2传送给管理端3。

进一步地，所述单片机模块6由芯片SOP16/DIP16和复位电路构成；芯片SOP16/DIP16引脚VCC外接5V电源，引脚MISO、MOSI、SS、SCLK均连接LoRa无线收发模块7，引脚ADC1与温度传感器模块8的输出端连接，引脚P1.0与烟雾传感器模块9的输出端连接，引脚P3.7与摄像头采集系统模块10的输出端连接，引脚GND接地，引脚P3.3与蜂鸣器模块11连接，引脚RST外接复位电路，一路并联电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接地端，一路并联电阻R14，电阻R14另一端连接按键开关SKEY1，另一路并联一个电容CJ1，开关SKEY1和电容CJ1同时接一个外接电源。对于单片机模块的SOP16/DIP16，复位引脚RST接复位模块，产生一个正脉冲以使单片机复位运行。

进一步地，所述的LoRa无线收发模块7由芯片SX1276集成模块构成，芯片SX1276的引脚GND接地，引脚MISO、引脚MOSI、引脚SCK、引脚NSS均与单片机模块6相连，具体为：引脚MISO连接芯片SOP16/DIP16的引脚MISO，引脚MOSI连接芯片SOP16/DIP16的引脚MOSI，引脚SCK连接芯片SOP16/DIP16的引脚SCLK，引脚NSS连接芯片SOP16/DIP16的引脚SS，芯片SX1276 的引脚VCC连接3.3V的电源，并接两个电容C3和电容C4的一端，电容C3和电容C4的另一端同时接地。

进一步地，所述的温度传感器模块8包括探头PT100，电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，电阻R9，滑动变阻器R2，电容C1，型号为TL062的放大器A1，探头PT100的接口J1采用两线制接入法，J1的2引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接滑动变阻器R2的1端，滑动变阻器R2的3端接地，滑动变阻器R2的2端连接电阻R5；J1的引脚1连接电阻R4的一端，电阻R4、R5的另一端和与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端接电源；放大器A1的3端口接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接J1的1端口；同时放大器A1的3端口接电阻R8，电阻R8的另一端接地，放大器A1的2端口接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接滑动变阻器R2的2号端口；同时放大器A1的2端口接电容C2的一端，电容C2的另一端连接放大器A1的1号端口；放大器A1的4端口接-5V电源，放大器A1的8号端口连接+5V电源，同时8号端口连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，放大器A1的1端口接电阻R9的一端,电阻R9的另一端连接单片机模块6。

进一步地，所述的烟雾传感器模块9包括散射式光感烟器件CA3302B、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、稳压管D1、4-2与非门IC2A 、4-2与非门IC2B ，CA3302B的接口J2的1、4引脚内部连接传感器的内部光源，2、3引脚内部连接传感器的光敏元件，J2的4引脚与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端接高电平；J2的3引脚连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接高电平；同时J2的3引脚连接4-2与非门IC2A的2号引脚，J2的1、2引脚接地线，稳压管D1的两端分别接高电平和J2的2号引脚；4-2与非门IC2A的1号端口接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接高电平；同时1号端口接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接地；4-2与非门IC2A的3号端口同时接4-2与非门IC2B的5、6端口，4-2与非门IC2B的4号端口连接单片机模块6，单片机可以通过IC2B的输出判断是否有烟雾。

进一步地，所述的摄像头采集系统模块10包括光耦合器U1、继电器K3、三极管Q1、电阻R17和二极管D2，光耦合器U1的1号端口接3.3V电源，2号端口接单片机模块6，3号端口连接三极管Q1的c端，4号端口连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接12V的电源；同时4号端口接地线，三极管Q1的e端接地线，三极管Q1的c端接二极管D2的正极端，二极管D2的负极端接12V电源；继电器K3的1号引脚接12V电源，2号引脚接三极管Q1的c端，3号引脚接220V电源，4号引脚连接摄像头采集系统10，摄像头采集系统10连接220V电源。

进一步地，所述的蜂鸣器模块11由电源、三极管Q2、蜂鸣器B1和电阻R18构成，三极管Q2的e端接电源，c端接蜂鸣器B1的一端，b端接电阻R18的一端，蜂鸣器B1的另一端接地，电阻R18的另一端接单片机模块6和手动报警模块12；手动报警模块12包括电源5V、开关SKEY2、电阻R15和地线，电源5V串联一个开关SKEY2，开关SKEY2的另一端同时连接电阻R15的一端和电阻R18，电阻R15的另一端接上地线。

本实用新型的工作原理是：对每一个火情监控提醒装置1进行编号，单片机模块6通过轮询方式采集车间火情信息，判断车间是否存在火情隐患。当通过温度传感器模块判断车间温度超过一定的范围时，单片机模块6打开摄像头采集系统模块10，并通过LoRa无线收发模块7将摄像头采集系统模块10拍摄的信息及对应火情监控提醒装置1的编号信息传送到监控云端2，管理端3通过监控进行确认火灾情况；当通过烟雾传感器模块9判断车间产生烟雾，单片机模块6打开摄像头采集系统模块10，并通过LoRa无线收发模块7将摄像头采集系统模块10拍摄的信息及对应火情监控提醒装置1的编号信息传送到监控云端2，管理端3通过监控进行确认火灾情况；当温度传感器模块8和烟雾传感器模块10同时探测出火情时，单片机模块6直接控制报警模块5中的蜂鸣器模块11进行报警，同时通过LoRa无线收发模块7将对应火情监控提醒装置1的编号信息传送到监控云端2。另外，该系统还支持手动报警的方式，当人为触发手动报警模块12时，蜂鸣器模块11进行报警，单片机模块6将火情的位置信息依次通过LoRa无线收发模块7、监控云端2，发送至管理端3。

本实用新型可以通过检测温度变化和烟雾并监控工厂车间火情，通过无线传输及时向管理人员传输火情、火情准确位置，并进行报警。该装置能够通过LoRa无线传输，成本低廉，结构简单，耗能低，传输距离长，稳定性高。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。