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家庭消防报警系统的设计研究

2021-09-24徐诚朴梅英杰

自动化与仪表 2021年9期
关键词:卡尔曼滤波单片机测量

徐诚朴,王 龙,梅英杰

(1.中科芯集成电路有限公司,无锡214072;2 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院,哈尔滨150001)

由于近些年住宅区火灾频发,现代家庭式消防监控越来越得到人们的重视。住宅区具有人口密集、易燃物较多等特点,火灾发生时人员疏散比较困难,并且由于住户教育水平、健康状况不同,面对火灾的反应能力也各不相同,因此现代家庭式消防报警系统的技术要求、人性化水平都需要得到相应的提高[1]。

传统的家庭消防报警系统缺乏系统性,报警装置单一,应急措施较少,已经无法满足现代家庭的需求。本文利用STM32F103C8T6 单片机,结合烟雾传感器、红外火焰探头、CCD 摄像头、温度传感器、CO 传感器等,实时获取家庭消防环境数据。红外火焰探头和CCD 视频火焰监测共同作用,可以保证火焰的精确探测。并采用RS485 通讯,将数据实时传输到PC 机,实现上位机监控;采用GPRS 技术,将数据传输到移动终端,实现远程监控报警[2-3]。

1 测量原理

1.1 烟雾传感器测量原理

本文采用气敏型烟雾传感器MQ-2 来实现烟雾探测,该传感器属于表面离子式N 型半导体,由SnO2半导体气敏材料构成[4-5]。其原理为高温下氧离子会受到SnO2的吸附作用,导致半导体中的电子密度降低,其电阻值会迅速增加。同时传感器接触到烟雾时,晶粒间势垒会产生变化,导致表面电导率值的变化,烟雾浓度越高,电导率越大。利用该原理,传感器可以准确得知周围环境烟雾浓度的变化。MQ-2 烟雾传感器的计算公式为

式中:R 表示电阻;……

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