基于物联网的火灾预警逃生系统

全国大学生物联网设计竞赛参赛赛区：东北赛区参赛队伍：暴走小分队参赛队长：姜睿参赛院校：辽宁工业大学电子与信息工程学院指导教师：贾旭填写日期：2014年8月2日第1章系统方案概述1.1选题背景在如今现代社会公共场合快速成长下，例如：大卖场、百货公司、展览会馆、KTV等，里面都有很多复杂的隔间，在消防设施妥为完善下，还是听到有人葬生火海，为什么有这样一等一的消防设施还是有人不能安全的逃离火场？大多数，火场中的人都因为慌张或是不熟悉出口方向而找不到出口，以为如此已经将大部分的时间花在寻找出口上，在火场的时间越久生存几率就大大降低，火场里有很多的致命因素，例如：高温空气、毒气、浓烟等。所以每一分每一秒都不能在浪费。在火场中浓烟会遮蔽我们的视线，为了解决这问题我们利用警报和TFT显示屏指引我们的逃生路线。逃生路线的设计是以远离火场为目标，一来可以远离那些致命因素，二来可以不让逃生者再一次靠近火场。如果火警发生在大型公共场合之中，一定会有很多的逃生者，所以要疏散逃生才可以节省时间，就不必花很多的时间挤在同一出口，有时候有些伤亡是被践踏而死的，考虑到这点，系统是可以分散人群往不同的逃生出口去逃生，避免逃生者互相推挤造成部分逃生者被践踏而死。1.2应用领域在现代化的写字楼办公区、医院、学校、博览会等大型公共场合。1.3国内的研究现状中国处于飞速发展阶段，消防设施已经非常完善，但是还有很多地方需要改进，没有健全的火灾指引系统。在当今社会，人们生活水平的提高，对安全的标准越来越高，这一设计正是迎合了当前的发展趋势。1.4功能描述当火灾来临时，利用烟雾传感器和温湿度传感器能知道该通道是否有隐患并及时报警，红外传感器能感受楼道当前人们是否拥挤，并将信息传递到TFT显示屏上，根据显示屏的指引迅速逃离现场。在平时，TFT显示屏还能够学习火灾消防知识。第2章方案的创新点与难点在设计这个系统的过程中有它的创新点也就是不同于以往的优点，但是也有它的难点，下面我们分别来做介绍。2.1方案的创新点1.在温度监测方面：不仅做到了监测和显示走廊内的环境的温湿度，还做到了根据相关条件控制相关设备，例如：当温度到达预警值时，控制蜂鸣器报警。2.不同于以往的红外，当传感器感应有很多人经过时，TFT显示屏上会显示“该通道拥挤，不能通行”。充分的发挥了红外传感器的特点，发生火灾时为人们逃生赢得宝贵时间。2.2方案的难点1.让两个温湿度传感器和烟雾传感器同时协调工作，只要其中一个温湿度超过预警值时就报警并提示不能通行。2.让三个红外传感器同时有人时，则TFT显示“该通道拥挤，不能通行”。3.在TFT触摸屏上实现两个模式，并可以触摸选择其工作模式。第3章硬件设计3.1硬件整体概述本系统主要由LPC1114单片机、MQ-2烟雾传感器、DHT11温湿度传感器、HC-SR501热释电红外传感器及杜邦线组成。图3.1图3.2图3.3图3.43.2硬件详细设计3.2.1DHT11温湿度传感模块设计图3.53.2.2空气质量传感模块设计图3.63.2.3人体红外传感模块设计图3.7第4章软件设计4.1软件系统概述4.2软件系统详细描述4.2.1usermain.c程序intmain(){BEEP_Init();//初始化蜂鸣器W25Q16_Init();//初始化字库芯片LCD_Init();//初始化液晶屏LCD_Clear(WHITE);//液晶屏显示白色/*-----检测并初始化SD卡------*/while(SD_Init()!=0)//循环检测SD卡是否存在{LCD_ShowString(20,60,没有检测到SD卡);delay1_ms(500);}TFTBmpDisplay(baozou.bmp,0,240);//加载图标TFTBmpDisplay(taosheng.bmp,90,20);//加载图标TFTBmpDisplay(ebook.bmp,90,120);//加载图标LCD_ShowString(74,90,火灾逃生系统);LCD_ShowString(74,190,火灾逃生百科);TFT模块MQ-2模块HC-SR50模块LPC1114单片机上位机程序//温湿度传感器1T16B1_CAP_Init();//初始化CAP捕获功能//温湿度传感器2T32B1_CAP_Init();//初始化CAP捕获功能//烟雾传感器初始化YW1_Init();YW1_Init();//红外传感器初始化HW1_Init();Touch_Init();NRF24L01_Init();//无线模块设置为发送模式delay1_ms(500);//延时delay1_ms(500);delay1_ms(500);SelectMenuNow=0;while(SelectMenuNow==0){if(Pen_Point.Pen_Sign==Pen_Down){Pen_Int_Disable;//关闭中断if(Read_Continue()==0)//如果发生“触摸屏被按下事件”{//选中火灾逃生系统if((Pen_Point.X_Coord90)&&(Pen_Point.X_Coord150)&&(Pen_Point.Y_Coord20)&&(Pen_Point.Y_Coord80)){SelectMenuNow=1;}//选中火灾逃生百科elseif((Pen_Point.X_Coord90)&&(Pen_Point.X_Coord150)&&(Pen_Point.Y_Coord120)&&(Pen_Point.Y_Coord180)){SelectMenuNow=2;}}Pen_Int_Enable;}}if(SelectMenuNow==1)//选中了火灾逃生系统{LCD_Fill(0,0,240,240,WHITE);}else//选中了火灾逃生百科{LCD_Fill(0,0,240,240,WHITE);LCD_ShowString(0,0,1.熟悉环境、暗记出口);LCD_ShowString(0,16,2.通道出口、畅通无阻);LCD_ShowString(0,32,3.扑灭小火、惠及他人);LCD_ShowString(0,48,4.保持镇静、辨明方向、迅速撤离);LCD_ShowString(0,64,5.不入险地、不贪财物);LCD_ShowString(0,80,6.简易防护、蒙鼻匍匐);LCD_ShowString(0,96,7.善用通道、莫入电梯);LCD_ShowString(0,112,8.缓降逃生、滑绳自救);LCD_ShowString(0,128,9.避难场所、固守待援);LCD_ShowString(0,144,10.缓晃轻抛、寻求援助);LCD_ShowString(0,160,11.火已及身、切勿惊跑);LCD_ShowString(0,176,12.跳楼有术、虽损求生);while(1);//按RESET键返回退出}while(1){//温湿度传感器处理TM1_Cal();TM2_Cal();if((temperature155)||(temperature255))//如果有任何一个温度超过预警值{BEEP_ON;POINT_COLOR=RED;LCD_ShowString(0,120,该通道是火灾现场，不可通行！);//显示字符串LCD_ShowString(0,140,);//显示字符串LCD_ShowString(0,160,);//显示字符串POINT_COLOR=BLACK;}else{LCD_ShowString(0,120,);//显示字符串}//烟雾传感器处理if((YW1_LOW)||(YW2_LOW))//如果有任何一个烟雾传感器发现烟雾{BEEP_ON;LCD_ShowString(0,140,该通道空气质量不合格);//显示字符串}else{LCD_ShowString(0,140,该通道空气质量合格);//显示字符串}if((temperature156)&&(temperature256)&&(YW1_HIGH)&&(YW2_HIGH))//如果温度和烟雾都处于正常范围{BEEP_OFF;}//人体红外传感器处理if((HW1_HIGH)&&(HW2_HIGH)&&(HW3_HIGH))//如果3个人体红外传感器都检测到有人{POINT_COLOR=RED;LCD_ShowString(0,160,该通道拥挤，不可以通行);//显示字符串POINT_COLOR=BLACK;}else//无人{POINT_COLOR=BLUE;LCD_ShowString(0,160,该通道顺畅，可以通行);//显示字符串POINT_COLOR=BLACK;}data_buf[0]=9;data_buf[1]=humidity1;//湿度1data_buf[2]=temperature1;//温度1data_buf[3]=humidity2;//湿度2data_buf[4]=temperature2;//温度2if(YW1_LOW)data_buf[5]=1;elsedata_buf[5]=0;if(YW2_LOW)data_buf[6]=1;elsedata_buf[6]=0;if(HW1_HIGH)data_buf[7]=1;elsedata_buf[7]=0;if(HW2_HIGH)data_buf[8]=1;elsedata_buf[8]=0;if(HW3_HIGH)data_buf[9]=1;elsedata_buf[9]=0;NRF24L01_TxPacket(data_buf);}第5章系统测试及结果5.1采样模块功能测试5.1.1测试方法温湿度传感模块：打开LPC1114单片机电源，启动温湿度传感器，观察采样数据，改变模块周围环境温湿度，判断温湿度模块是否工作正常。空气质量传感模块：打开LPC1114单片机电源，在计算机上运行自己编写的程序，通过燃烟等方式改变传感器所处环境的空气成分，观察计算机端的数据变化，调节传感器上的灵敏度旋钮，判断空气质量传感模块是否正常工作。人体红外传感模块：打开LPC1114单片机电源，在计算机上运行自己编写的程序，人体经过传感器的感应范围，看红外传感器输出电平是否变化，判断人体红外传感模块是否正常工作。5.1.2测试仪器1台LPC1114单片机、1个MQ-2烟雾传感器、1个DHT11温湿度传感器、1个HC-SR501热释电红外传感器、杜邦线若干条。5.1.3测试结果温湿度传感器能够灵敏精准的测出环境的温湿度。但由于环境内存在一定的温湿度变化以及传感器本身电路受到外界干扰，模块测得的温湿度值会不停发生细小的变化。当周围的环境温湿度发生较大变化时，温湿度传感器能够迅速做出反应。一般情况下，烟雾传感器的电压值在一个正常的范围变化，但是当环境空气质量下降时，烟雾传感器的电压值会发生明显变化，达到预警值时，则蜂鸣器报警。当人体进入红外传感器的感应范围时，传感器的电平会发生变化，以此来监测是否有人通行。温湿度传感器、空气质量传感器、人体红外传感器测试结果如图5‐15-25-3所示。图5-1图5-2图5-3第6章总结及改进方案各个传感器可以把有线变成无线传感器，在发生火灾时安全性更高。并且能够通过协调器组建网络，向上位机发送串口数据。本文的研究工作只要为：（1）实现各个传感器的功能，及时的把各个传感器收到的数据传到LPC1114单片机上。（2）能够在TFT触摸屏上手指选择可选应用模块。（3）将NRF24l01芯片连到电脑上，然后LPC1114收集的传感器数据无线发送到电脑的上位机上。该系统能够在发生火灾时，通过及时预警，并且通过TFT显示屏显示通道最近信息，帮助受灾群众安全逃离。