一種廚房智能安全警報系統(tǒng)的設計

張芯瑜 江帆 尹慧 王靜宇

摘要：針對家庭廚房中的安全隱患問題，本文提出了一種基于ZigBee的廚房智能安全警報系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合環(huán)境監(jiān)控模塊、設備響應模塊、報警模塊及顯示模塊等，實現(xiàn)了集檢測、報警、響應、顯示等功能為一體的安全系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：家庭安防；報警；ZigBee；傳感器

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對于家庭安全問題日益重視，在安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀下，如何保證家庭安全成為了備受關(guān)注的問題，廚房的安全也愈發(fā)受到重視。隨著科技的發(fā)展，智能化生活成為了一個重要趨勢，ZigBee以其低功耗、短時延、安全可靠等特點及強大的組網(wǎng)能力成為了智能家居系統(tǒng)的主要技術(shù)之一。

基于此，本文將廚房安全隱患問題的解決與智能家居的應用有機結(jié)合，提出一套基于ZigBee的廚房智能安全警報系統(tǒng)設計方案，利用終端設備檢測廚房各項環(huán)境指標，處理后發(fā)送至其他模塊。廚房環(huán)境出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)報警并啟動各設備，同時在顯示屏顯示信息。本安全警報系統(tǒng)能夠很好地滿足廚房安全監(jiān)控及警報功能的需求。

1 系統(tǒng)的總體設計及功能

本文所提出的廚房智能安全警報系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。其中環(huán)境監(jiān)控模塊主要檢測廚房中的煙霧濃度、可燃氣體濃度、溫濕度，并將相應信息顯示在顯示模塊上；一旦發(fā)生異常，將觸發(fā)報警模塊，啟動蜂鳴器和LED燈進行報警，同時觸發(fā)設備響應模塊，打開通風扇及關(guān)閉燃氣閥門。

2 系統(tǒng)的模塊構(gòu)成

2.1 主控制器模塊

本系統(tǒng)采用TI公司的CC2530作為主控制器。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器、工業(yè)標準增強的8051 CPU、系統(tǒng)中的可編程閃存、8KB RAM和許多其他的優(yōu)異性能，具有不同的運行方式，適用于超低功耗系統(tǒng)。

2.2 傳感器檢測模塊

傳感器模塊用于檢測收集廚房中的各項環(huán)境信息，并傳送至單片機進行數(shù)據(jù)處理。所使用的傳感器包括煙霧傳感器、可燃氣體傳感器和溫濕度傳感器。

煙霧傳感器采用ZYMQ-2氣體傳感器模塊，該傳感器模塊具有雙路信號輸出，具有長期的使用壽命、可靠的穩(wěn)定性和快速的響應恢復特性；

可燃氣體傳感器采用ZYMQ-5氣體傳感器模塊，適用于家庭或工業(yè)上對液化氣、天然氣、煤氣的監(jiān)測裝置，具有優(yōu)良的抗乙醇、煙霧干擾能力；

溫濕度傳感器采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，應用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。

2.3 報警、控制及顯示模塊

報警模塊由蜂鳴器及LED燈組成。當收到環(huán)境監(jiān)控模塊的異常信息時，單片機立即控制啟動蜂鳴器和LED燈進行報警，從而引起戶主及安保人員的注意；

控制模塊由通風扇及燃氣閥門組成。當收到環(huán)境監(jiān)控模塊的異常信息時，單片機立即控制啟動開啟通風扇或關(guān)閉燃氣閥門，在戶主未能及時采取措施的情況下最大限度地減小損失；

顯示模塊采用LCD顯示屏，將接收到的各項信息顯示在顯示屏上。

2.4 ZigBee模塊

ZigBee標準要解決的問題是設計一個維持最小流量的通信鏈路和低復雜度的無線收發(fā)信機，它提供低帶寬、低數(shù)據(jù)傳輸率的應用。同時，其具有低功耗、低成本、短時延、安全可靠的特點，一個星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備和一個主設備，組成靈活。

3 系統(tǒng)的控制流程設計

系統(tǒng)的控制流程如圖2所示。

4總結(jié)

本文針對廚房安全隱患問題，提供了一種廚房智能安全警報系統(tǒng)的設計方案，利用ZigBee的無線傳輸性能，采用CC2530作為主控制器，結(jié)合環(huán)境監(jiān)控模塊、設備響應模塊、報警模塊及顯示模塊構(gòu)成了廚房智能安全警報系統(tǒng)，利用各類傳感器對廚房環(huán)境進行實時檢測，并在發(fā)現(xiàn)異常后及時出發(fā)報警和響應，很大程度上確保了廚房的安全。本系統(tǒng)相對獨立，具有一定的使用價值和發(fā)展前景。

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