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(shè)備響應(yīng)模塊、報警模塊及顯示模塊等，實現(xiàn)了集檢測、報警、響應(yīng)、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(yīng)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(shè)計方案，利用終端設(shè)備檢測廚房各項環(huán)境指標(biāo)，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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)備響應(yīng)模塊，打開通風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)恢復(fù)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(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，應(yīng)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(dāng)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(fēng)扇及燃氣閥門組成。當(dāng)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(fēng)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(biāo)準(zhǔn)要解決的問題是設(shè)計一個維持最小流量的通信鏈路和低復(fù)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(yīng)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(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和一個主設(shè)備，組成靈活。

3 系統(tǒng)的控制流程設(shè)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(shè)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(shè)備響應(yīng)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(yīng)，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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