基于STC89C51单片机的火灾检测报警系统装置

唐佳旺 曾令森 周倍勉 田晓波

武警警官学院 四川省成都市 610200

摘 要

随着生活质量和技术水平的提高，越来越多的人关注到火灾检测报警的重要性，然而传统火灾检测普遍采用人工采集的方式，这种方法的效率极其低下，耗时费力，并且存在的人为因素原来会导致检测数据的不准确性。而采用单片机技术和zigbee无线组网技术的火灾检测报警系统装置解决了传统人工采集的弊端，也是本系统研究的主要内容。

本文设计以STC89C51单片机为主控模块，设计了一套用于在火灾易发忽然人员密集地区定期检测和遇有火灾及时报警，利用烟雾检测模块、微波雷达感应模块、显示模块、无线传输通信模块和电源模块组成。从而让救援人员第一时间赶往救援现场，判定有人区域，对人员先进行救援，极大提高了救人效率，最大程度减少人员伤亡。对火灾救援行动有着重大意义。

关键词：火灾检测报警；STC89C51单片机；微波雷达感应；无线传输通信

现代技术的研发已经日常生活带来了无限的便利，不断的促使着社会的进步，也推进了火灾检测技术的发展^[1]。

现如今，生活节奏越来越快，智能化设备逐步在生活中得到应用，单片机和无线zigbee无线组网技术可以有效的解决传统火灾检测方法下的短板问题，并且此技术简单易懂为人们所能接受。而且能够实现远程监测，广泛地应用于环境监测系统当中^[2]。

1 国内外研究现状及发展趋势

现在国内外多用卫星遥感发现热点，检测火场蔓延的情况，及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。有着探测范围广，搜集数据快反应火的动态变化，而且不受地形影响，影像真切的优点，但是准确率低，花费了大量的人力物力，也起不到打早，打了的作用。关于火灾探测方面上也有很多研究，根据火灾的特征如烟雾，温度，火焰等检测是否发生火灾。目前来说消防产品向着更可靠，智能化，网络化发展，但是成本较高^[3]。

国外的专家最早参与到智能火灾检测报警系统装置的研究当中，自从1984年美国诞生了第一栋智能建筑以来，此后越来越多的欧美国家投入到多样化、智能化、无线化的火灾检测报警系统装置研究中^[4]。

未来人们对于火灾报警和检测方面将期望报警更准确，成本更低，探测性能更完善。智能防火系统将与安保系统形成智能防火系统联网通信，并向上级管理系统报警和传递信息，为城市消防调度指挥 系统城市防火管理系统与城市综合信息管理网络的联网运行提供火灾及楼宇消防状况的有效信息并与其它管理系统中心共享信息^[5]，最大限度的减少火灾给人们带来的损失。

本设计采用STC89C51单片机作为整个系统的控制单元，对火灾易发且人员密集地区进行检测火灾情况以及是否有人并及时报警。该装置利用微波雷达感应模块对移动人员是否存在进行判定，当有火灾预兆时候，利用烟雾传感器对烟雾浓度进行检测判定是否有火灾发生；正常情况为没有烟雾报警，在显示屏显示“正常”，非正常情况下有两种，-种为仅有烟雾报警器报警，显示“有火情”，另一种为烟雾报警器报警且雷达探测器也报警，显示“有火情且有人”，这样救援人员就可以第一时间掌握基本情况，本着“救人为先，抢险为重"的原则，对受困人员先期救援，最大程度减少人员伤亡。

依据如上描述，其系统总体框图如图1所示：

图1 系统总体框图

本设计中，四组微波雷达传感器分别对移动人员是否存在进行判定，四组烟雾传感器及ADC0832转换模块采集环境的烟雾浓度信息，单片机对传感器采集的信号进行分析，驱动OLED12864液晶显示屏对传感器采集到的烟雾浓度及是否检测到人员信息进行实时显示。当采集到的烟雾浓度超出设定的报警阈值时，单片机驱动蜂鸣器鸣叫，实现烟雾报警功能。当雷达传感器检测到有人员存在时，单片机驱动OLED12864液晶屏显示“有人”。单片机驱动zigbee无线通讯模块将采集的环境烟雾浓度信息及是否检测到人员信息传输至PC上位机端。通过VB平台进行数据远程监测界面设计，从而实现在上位机上实时监测环境的烟雾浓度数值及是否有人员存在信息功能。当检测到烟雾浓度超标时，上位机状态指示灯会进行红色闪烁提醒。

2系统硬件电路设计

从图2可知单片机最小系统的组成方式；微波雷达感应模块、烟雾传感器、ADC0832与单片机之间的连接方式；单片机对OLED12864液晶屏的控制方式；单片机与zigbee无线模块的连接方式；单片机对蜂鸣器模块的驱动方式。

图2 系统硬件电路

3程序设计

3.1主程序设计

程序首先读取四路微波雷达传感器的人员检测数据、及经烟雾传感器及A/D转换之后传输的烟雾浓度数据，调用OLED液晶显示函数，实时显示当前的烟雾浓度数值及是否存在人员信息。接着程序调用zigbee无线通信程序，将烟雾浓度信息及是否存在人员信息上传至上位机平台，上位机使用VB进行监测界面设计，实现远程监测功能。然后程序进入判断函数，判断微波雷达是否检测到人员存在，若是，则单片机驱动对应那一路显示“有人”，上位机同步显示“有人”状态，然后程序判断环境中烟雾浓度是否达到设定的报警阈值，若是，则主程序调用蜂鸣器驱动程序，单片机驱动蜂鸣器鸣叫，同时发送报警信息至上位机显示，实现超标报警功能。程序返回主函数，循环至传感器采集程序。

3.2传感器采集程序设计

传感器采集程序先进行传感器配置以及A/D转换初始化，微波雷达传感器RCWL-0515检测是否有人员移动，烟雾传感器及A/D转换摸采集烟雾浓度信息，转换成数字信号传输给单片机控制模块，由单片机来做最终判断及输出控制信号驱动后续的电路。

4结束语

本设计在完善后相信在不久的将来应用实践，救援人员可以极大提高了救人效率，减少人员伤亡。对火灾救援有着重大意义。

参考文献

[1] 兰高羽,边树海.基于STC12C5A60S2单片机的火灾检测报警系统装置设计[J].现代建筑电气,2012,(10):13-18.

[2] 张国伟.以STM32为核心的智能家居控制系统设计与实现[J].科技风,2018(13):7.

[3] 董思乔,赵荣建,孙通.基于WiFi构建的智能家居控制系统的设计[J].电视技术,2015,39(04):89-91.

[4] 刘亦非.智能家电手势控制的专利技术分析[J].科技经济导刊,2018,26(21):33.

[5] 章程.基于51单片机智能家居的设计[J].智库时代.2019,30:282-288.

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