CN105957296A - 一种基于gsm的火灾自动报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GSM的火灾自动报警系统，该系统由报警器以及报警主机和用户手机组成；报警器为光电感烟式火灾探测报警器，报警器在探测到火灾发生时能在自身发出声光两种报警信号的同时发送无线报警信号给报警主机；报警主机包括有主机壳以及主机控制电板和主机电源，主机控制电板集成有RF接收模块以及MCU主控模块和通过2G网络向用户手机发送报警短信的GSM通讯模块；主机壳上设有拨动开关以及Learn键；报警器上设有TEST键；模式状态包括工作模式和手机设置模式。本系统能在有GSM信号的任何地方工作使用，无需布线，使用方便，操作简单，能满足家用防火的报警需求。

Description

一种基于GSM的火灾自动报警系统

技术领域

本发明涉及一种火灾的报警系统，具体地说是一种基于GSM的火灾自动报警系统。

背景技术

火灾报警系统是人们为了早期发现通报火灾，以便能及时采取措施控制和扑灭火灾，而设置的一种自动预警设施，它是能减少人们物资财产损失的有力工具。目前随着家庭用户对安全的需求不断地增加，家用火灾报警系统也应运而生。火灾报警系统通常由火灾报警器以及报警主机和终端机组成。当有火灾火情发生时，火灾报警器能在第一时间发现并向报警主机发出报警信号，报警主机则能根据火灾报警器发出的信号经内部处理后向终端机发出无线通讯，使用户能够根据接收到了报警信息迅速作出处理决定，从而避免重大的财产损失。但是现有技术中的火灾报警系统由于智能化程度较低，并且火灾报警器与报警主机通常为有线连接，因此不仅安装不便，而且还容易造成误报，给客户带来了一定烦恼。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供采用无线射频和智能控制技术，无需布线，使用方便，操作简单、灵敏可靠、并且能实现远程无线报警通讯的一种基于GSM的火灾自动报警系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于GSM的火灾自动报警系统，该系统由若干分布在防火区域的报警器以及报警主机和至少一个用户手机组成；报警器为采用有无线射频技术且能独立工作的光电感烟式火灾探测报警器，该报警器在探测到火灾发生时能在自身发出声光两种报警信号的同时发送无线报警信号给报警主机；报警主机包括有主机壳以及设置在主机壳中的主机控制电板和为主机控制电板提供电力的主机电源，主机控制电板集成有用于接收报警器发送的无线报警信号的RF接收模块以及负责系统功能整合并对RF接收模块接收的无线报警信号进行程序运算处理的MCU主控模块和受MCU主控模块控制通过2G网络向用户手机发送报警短信的GSM通讯模块；主机壳上设有切换报警主机模式状态的拨动开关以及用于对每一报警器进行学习注册或消除注册数据的Learn键；上述所说的模式状态包括系统正常运行下的工作模式和用于用户手机注册的手机设置模式。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的报警器包括由上盖、底座和安装板组成的报警器外壳，报警器外壳中安装有报警器主板，该报警器主板的上方设有暗盒，上盖嵌装有与报警器主板线路连接用以显示报警器工作状态的LED灯，底座上配有用于定位报警器电池的电池卡销以及用于控制报警器电池的卡销固定轴，卡销固定轴配装有卡销转片。

上述的主机壳包括相盖组配的主机底座和主机上盖；主机控制电板和主机电源上下设置定位安装在由主机底座和主机上盖相盖形成的主机壳内腔中，主机底座的底面开有方便更换和安装主机电源的电池安装窗口，该电池安装窗口设有电池仓盖，拨动开关滑动设置在主机壳侧面， Learn键设置在主机上盖的顶面。

上述的主机上盖的顶面开有面板安装窗，该面板安装窗卡配安装有上盖面板，主机控制电板上设有主机显示模块，主机显示模块由用于显示GSM网络状态的绿LED指示灯和用于显示报警主机工作状态的红LED指示灯组成，上盖面板上设有用于观测主机显示模块的观测窗和用于安装Learn键的学习键安装窗，主机上盖的侧面位于拨动开关的滑动位置处标刻有显示该拨动开关功能档位的英文标识，功能档位为手机设置模式的SET档和系统正常运行工作模式的WORK档。

上述的报警主机最多支持注册5个用户手机和最多支持注册15个报警器， MCU主控模块为STM8S103F3， GSM通讯模块为MG301， RF接收模块为CMT2210A，主机控制电板的背面正对电池安装窗口的位置处设有能插装用于注册2G网络SIM身份识别卡的SIM卡座。

上述的主机控制电板上布设有掉电检测控制电路以及与掉电检测控制电路相配合的后备储电电容，该后备电容为1F/5.5V；在掉电检测控制电路检测到报警主机电源断电时， MCU主控模块控制GSM通讯模块向注册的第一个手机发送断电短信后则自动切断后备储电电容的放电连接线路。

上述的主机控制电板上设有引用外部电源的USB电源接口以及将外部电源转化成主机控制电板所需工作电源的电源芯片；报警器与报警主机间无线通讯的频率为433.92MHz，在空旷地无障碍时的无线通讯距离≥40m；报警主机的工作电压为5V，工作电流<300mA； GSM通讯模块的工作频段为850MHz、900MHz、1800MHz或1900MHz。

在无火灾烟雾产生的正常工作模式时，报警器每10秒探测一次，并且此时LED灯每344秒闪烁一次，在报警器通过火灾产生的烟雾探测到火灾发生时，LED灯在连续闪光报警的同时发送无线报警信号给报警主机，报警主机则将收到报警信号转换成报警短信发送给每一注册了的用户手机。

在将报警主机上的拨动开关拨到WORK档位时，报警主机如处于搜索网络或无网络状态时，用于显示GSM网络状态的绿LED指示灯每秒闪烁一次，在报警主机注册2G网络后，每隔3秒闪烁一次。

与现有技术相比，本发明的系统由多个报警器以及报警主机和用户手机组成，报警主机中设有用于注册2G网络的SIM身份识别卡，能与用户手机通过2G网络实现联网通讯，当系统中的报警器探测的火灾发生时，报警器再自身发出声光报警的同时通过采用的无线射频技术向报警主机发送无线报警信号，报警主机则通过2G网络向用户手机发送报警短信来通知用户，使用户能及时的采用措施处理，从而最大限度地减少物资财产的损失。报警器为能独立于系统之外单独工作光电感烟式火灾探测报警器，能在火灾发生的早期通过起火时产生的大量烟雾探测到火灾的发生，利用烟雾能够改变光的传播特性的特点，通过设置在暗盒中的红外发射装置和红外接收装置，实现火灾的早期报警。本系统能在有GSM信号的任何地方工作使用，无需布线，使用方便，操作简单，能满足家用防火的报警需求。

附图说明

图1是本发明实施例的工作原理示意图；

图2是本发明报警器的剖视结构图；

图3是图2的分解结构示意图；

图4是本发明报警主机的剖视结构图；

图5是本发明报警主机的分解结构示意图之一；

图6是本发明报警主机的分解结构示意图之二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图6所示为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为：主机显示模块D、报警器1、上盖11、底座12、安装板13、报警器主板14、暗盒15、LED灯16、电池卡销17、卡销固定轴18、卡销转片19、报警主机2、主机上盖21、面板安装窗21a、主机底座22、电池安装窗口22a、电池仓盖22b、主机控制电板23、主机电源24、拨动开关25、Learn键26、上盖面板27、观测窗27a、学习键安装窗27b、用户手机3。

如图1至图6所示，本发明的一种基于GSM的火灾自动报警系统由若干分布在防火区域的报警器1以及报警主机2和至少一个用户手机3组成；由于本系统主要为家用防火系统因此报警主机2最多支持注册5个用户手机3和最多支持注册15个报警器1，报警器1为采用有无线射频技术且能独立工作的光电感烟式火灾探测报警器，该报警器1在探测到火灾发生时能在自身发出声光两种报警信号的同时发送无线报警信号给报警主机2。 如图4至和图6所示，报警主机2包括有主机壳以及设置在主机壳中的主机控制电板23和为主机控制电板23提供电力的主机电源24，主机控制电板23上至少集成有RF接收模块、MCU主控模块、GSM通讯模块、系统设置模块和电源开关模块；RF接收模块用于接收报警器1发送的无线报警信号，MCU主控模块负责系统功能整合并对RF接收模块接收的无线报警信号进行程序运算处理，GSM通讯模块受MCU主控模块控制根据MCU主控模块的指令通过2G网络向用户手机3发送报警短信；系统设置模块为对报警主机2的模式状态进行开关控制的模块，电源开关模块为控制报警主机2的电源开关。本发明的MCU主控模块是本系统的核心处理单元，主要负责系统的程序运算处理，其内部储设有报警自动控制程序。主机控制电板23上布有系统控制电路，主机控制电板23上集成的各功能模块均通过系统控制电路相连。主机壳上设有通过拨动系统设置模块来切换报警主机2模式状态的拨动开关25以及用于对每一报警器1进行学习注册或消除注册数据的Learn键26；报警器1上设有用于主动发出报警测试信号使报警主机2通过学习注册该报警器1实现该报警器1与报警主机2间两者无线通讯联系的TEST键（本发明的图中未示出）；模式状态包括系统正常运行下的工作模式和用于用户手机3注册的手机设置模式。

如图2和图3所示，本发明的报警器1包括由上盖11、底座12和安装板13组成的报警器外壳，报警器外壳中安装有报警器主板14，该报警器主板14的上方设有暗盒15，上盖11嵌装有与报警器主板14线路连接用以显示报警器1工作状态的LED灯16，底座上配有用于定位报警器电池的电池卡销17以及用于控制报警器电池的卡销固定轴18，卡销固定轴18配装有卡销转片19。报警器主板14中还集成有用于自身报警的蜂鸣片，上述的TEST键滑动设置在上盖11上，当需要对报警器1进行测试或用于与报警主机2建立通讯联系时，能通过按压上盖11上的TEST键触发报警器主板14上的测试开关，使报警器1主动发出报警测试信号。本发明的暗盒14中安装有利用火灾发生时进入暗盒14中的烟雾对光的散射作用探测火灾的红外收发装置，红外收发装置包括用于发射红外光的红外发射装置以及用于接收红外光的红外接收装置。红外接收装置接收到的红外光电信号的强弱程度与进入暗盒中的烟雾的浓度成正比；报警器主板14上设有对红外接收装置接收的红外光电信号进行内部程序运算处理的智能程控模块以及受智能程控模块控制的RF发射模块；报警器1和报警主机2间通过RF发射模块和RF接收模块时刻保持无线通讯联系，LED灯16能以可视光的形式提供可视光报警信号， TEST键通过智能程控模块经RF发射模块发出测试报警信号，蜂鸣片在智能程控模块的控制下能以蜂鸣的形式提供声音报警。本发明暗盒14的中心成型有暗室空腔，并且暗盒14环暗室空腔还成型有间隔设置的只能允许烟雾和极少光线进入到暗室空腔中的曲折隧道，红外发射装置和红外接收装置两者呈137.6度地设置，并且红外发射装置和红外接收装置均指向暗室空腔的中心，暗室空腔中位于红外发射装置和红外接收装置间还设有黑罩板，黑罩板在暗室空腔内无烟雾折射红外发射装置发射的红外光的情况下，恰好遮挡住红外接收装置，使红外接收装置在正常情况下不能接收到红外光。只有在当有烟雾进入暗室空腔后，烟雾中的微小粒子，散射出的红外线光才能被红外接收装置接收到，从而通过火灾起火时产生的烟雾实现火灾的早期探测报警。智能程控模块是报警器的核心处理单元，智能程控模块根据红外接收装置接收的红外光的强弱程度判定是否发生了火灾，也就是说只有烟雾达到了设定的浓度，智能程控模块在控制蜂鸣片和LED灯16报警的同时，经通过RF发射模块向报警主机2发送报警信号。

如图4和图5所示，本发明的主机壳包括相盖组配的主机底座22和主机上盖21；主机底座22和主机上盖21采用螺丝固定相盖配合后形成有主机壳内腔，主机控制电板23和主机电源24上下设置定位安装在该主机壳内腔中，主机底座22的底面开有方便更换和安装主机电源24的电池安装窗口22a，该电池安装窗口22a设有电池仓盖22b，拨动开关25滑动设置在主机壳侧面， Learn键26设置在主机上盖21的顶面。本发明的报警器1中安装有蓄电池，报警主机2中安装有主机电源24，蓄电池和主机电源24使报警器1和报警主机2各自具有了自己的电源，因此在安装时，无需布设电源线，其安装非常方便。主机壳的后部还设有通过拨动电源开关模块使报警主机2通断电源的电源拨钮。

实施例中，主机上盖21的顶面开有面板安装窗21a，该面板安装窗21a卡配安装有上盖面板27，主机控制电板23上设有主机显示模块D，所述的主机显示模块D由用于显示GSM网络状态的绿LED指示灯和用于显示报警主机工作状态的红LED指示灯组成，上盖面板27上设有用于观测主机显示模块D的观测窗27a和用于安装Learn键26的学习键安装窗27b，主机上盖21的侧面位于拨动开关25的滑动位置处标刻有显示该拨动开关功能档位的英文标识，功能档位为手机设置模式的SET档和系统正常运行工作模式的WORK档。

本发明的MCU主控模块为STM8S103F3，GSM通讯模块为MG301，RF接收模块为CMT2210A，主机控制电板23的背面正对电池安装窗口22a的位置处设有能插装用于注册2G网络SIM身份识别卡的SIM卡座。

本发明还具有掉电检测功能，主机控制电板23上布设有掉电检测控制电路以及与掉电检测控制电路相配合的后备储电电容，该后备电容为1F/5.5V；在掉电检测控制电路检测到报警主机2电源断电时， MCU主控模块控制GSM通讯模块向注册的第一个手机发送断电短信后则自动切断后备储电电容的放电连接线路。

图6所示为没有安装主机电源24的报警主机2，本发明的报警主机2也可以不安装主机电源24，因为主机控制电板23上设有引用外部电源的USB电源接口E以及将外部电源转化成主机控制电板所需工作电源的电源芯片；从而使本发明的报警主机2可以引用外接电源。报警器1与报警主机2间无线通讯的频率为433.92MHz，在空旷地无障碍时的无线通讯距离≥40m；报警主机2的工作电压为5V，工作电流<300mA；所述的GSM通讯模块的工作频段为850MHz、900MHz、1800MHz或1900MHz。

在无火灾烟雾产生的正常工作模式时，报警器1每10秒探测一次，并且此时LED灯16每344秒闪烁一次，在报警器1通过火灾产生的烟雾探测到火灾发生时，LED灯16在连续闪光报警和蜂鸣片连续蜂鸣声音报警的同时报警器1发送无线报警信号给报警主机2，报警主机2则将收到报警信号转换成报警短信发送给每一注册了的用户手机。

在将报警主机2上的拨动开关25拨到WORK档位时，报警主机2如处于搜索网络或无网络状态时，用于显示GSM网络状态的绿LED指示灯每1秒闪烁一次，在报警主机2注册2G网络后，每隔3秒闪烁一次。

一种基于GSM的火灾自动报警系统的设置方法包括报警器的注册方法，即报警主机2学习注册报警器1的方法和用户手机的注册方法：

报警主机2学习注册报警器1的方法为：先长按报警器1的TEST键，报警器1的LED灯16闪烁，再按报警主机2的Learn键26，报警主机2的红LED指示灯常亮，再次长报警器1的TEST键，报警主机2的红LED指示灯熄灭，学习注册完成；按以上步骤最多能学习15个不同的报警器，如果30秒内没有进行学习，将自动退出学习状态。如果需要清除注册的报警器，则需要长按Learn键3秒，红LED指示灯灭，则注册的报警器数据清除完成。

用户手机的注册方法为：

将报警主机2的拨动开关25拨到SET档的位置，此时红LED指示灯闪烁一次，具体操作如下：

a、注册手机号码：

利用用户手机向报警主机2发送注册短信“#00#”，注册成功后报警主机2回复“Registered Successfully”，表示该用户手机已经注册，如果是已经注册的用户手机号码，则回复“Has been registered”。

b、注销单个手机号码：

用已注册的用户手机向报警主机发送短信"#01#"，成功后报警主机回复“Logged out successfully”，提示该用户手机号已注销。

c、注销所有注册手机：

用已注册的用户手机向报警主机发送短信“#08#”，成功后报警主机回复“All Logged out successfully”，提示所有注册的用户手机已注销。

d、设置完成后，将报警主机2的拨动开关25拨到WORK档位置。

e、在正常工作中，一种基于GSM的火灾自动报警系统还具有掉电提醒功能，当掉电时，给第一个注册的用户手机发送掉电信息“Power Failure”。

一种基于GSM的火灾自动报警系统的波动开关位于WORK档位置，当接收到报警器发出的报警信号时，一种基于GSM的火灾自动报警系统将发送报警短信至每个已经注册的用户手机，发送的报警信息为：CAUTION!No.xx Smoke Alarm!，xx的范围值是：00---14，即发生报警的报警器的注册位置号。

一种基于GSM的火灾自动报警系统最多支持注册5个用户手机3和最多支持注册15个报警器1，当某一报警器1发出火灾报警信号时，报警主机2向用户手机发送的报警短信中包含了该报警器的注册位置。而注册位置则表明了该报警器的安装位置，因此用户通过短信就可以知道发生火灾的位置。

Claims (9)

1.一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的系统由若干分布在防火区域的报警器(1)以及报警主机(2)和至少一个用户手机(3)组成；所述的报警器(1)为采用有无线射频技术且能独立工作的光电感烟式火灾探测报警器，该报警器(1)在探测到火灾发生时能在自身发出声光两种报警信号的同时发送无线报警信号给报警主机(2)；所述的报警主机(2)包括有主机壳以及设置在主机壳中的主机控制电板(23)和为主机控制电板(23)提供电力的主机电源(24)，所述的主机控制电板(23)集成有用于接收报警器(1)发送的无线报警信号的RF接收模块以及负责系统功能整合并对RF接收模块接收的无线报警信号进行程序运算处理的MCU主控模块和受MCU主控模块控制通过2G网络向用户手机(3)发送报警短信的GSM通讯模块；所述的主机壳上设有切换报警主机(2)模式状态的拨动开关(25)以及用于对每一报警器(1)进行学习注册或消除注册数据的Learn键(26)；所述的模式状态包括系统正常运行下的工作模式和用于用户手机(3)注册的手机设置模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的报警器(1)包括由上盖(11)、底座(12)和安装板(13)组成的报警器外壳，所述的报警器外壳中安装有报警器主板(14)，该报警器主板(14)的上方设有暗盒(15)，所述的上盖(11)嵌装有与报警器主板(14)线路连接用以显示报警器(1)工作状态的LED灯(16)，所述的底座上配有用于定位报警器电池的电池卡销(17)以及用于控制报警器电池的卡销固定轴(18)，所述的卡销固定轴(18)配装有卡销转片(19)。

3.根据权利要求2所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的主机壳包括相盖组配的主机底座(22)和主机上盖(21)；所述的主机控制电板(23)和主机电源(24)上下设置定位安装在由主机底座(22)和主机上盖(21)相盖形成的主机壳内腔中，所述的主机底座(22)的底面开有方便更换和安装主机电源(24)的电池安装窗口(22a)，该电池安装窗口(22a)设有电池仓盖(22b)，所述的拨动开关(25)滑动设置在主机壳侧面，所述的Learn键(26)设置在主机上盖(21)的顶面。

4.根据权利要求3所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的主机上盖(21)的顶面开有面板安装窗(21a)，该面板安装窗(21a)卡配安装有上盖面板(27)，所述的主机控制电板(23)上设有主机显示模块(D)，所述的主机显示模块(D)由用于显示GSM网络状态的绿LED指示灯和用于显示报警主机工作状态的红LED指示灯组成，所述的上盖面板(27)上设有用于观测主机显示模块(D)的观测窗(27a)和用于安装Learn键(26)的学习键安装窗(27b)，所述的主机上盖(21)的侧面位于拨动开关(25)的滑动位置处标刻有显示该拨动开关功能档位的英文标识，所述的功能档位为手机设置模式的SET档和系统正常运行工作模式的WORK档。

5.根据权利要求4所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的报警主机(2)最多支持注册5个用户手机(3)和最多支持注册15个报警器(1)，所述的MCU主控模块为STM8S103F3，所述的GSM通讯模块为MG301，所述的RF接收模块为CMT2210A，所述的主机控制电板(23)的背面正对电池安装窗口(22a)的位置处设有能插装用于注册2G网络SIM身份识别卡的SIM卡座。

6.根据权利要求5所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的主机控制电板(23)上布设有掉电检测控制电路以及与掉电检测控制电路相配合的后备储电电容，该后备电容为1F/5.5V；在掉电检测控制电路检测到报警主机(2)电源断电时，所述的MCU主控模块控制GSM通讯模块向注册的第一个手机发送断电短信后则自动切断后备储电电容的放电连接线路。

7.根据权利要求6所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：所述的主机控制电板(23)上设有引用外部电源的USB电源接口(E)以及将外部电源转化成主机控制电板所需工作电源的电源芯片；所述的报警器(1)与报警主机(2)间无线通讯的频率为433.92MHz，在空旷地无障碍时的无线通讯距离≥40m；所述的报警主机(2)的工作电压为5V，工作电流<300mA；所述的GSM通讯模块的工作频段为850MHz、900MHz、1800MHz或1900MHz。

8.根据权利要求7所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：在无火灾烟雾产生的正常工作模式时，所述的报警器(1)每10秒探测一次，并且此时所述的LED灯(16)每344秒闪烁一次，在报警器(1)通过火灾产生的烟雾探测到火灾发生时，所述的LED灯(16)在连续闪光报警的同时发送无线报警信号给报警主机(2)，所述的报警主机(2)则将收到报警信号转换成报警短信发送给每一注册了的用户手机。

9.根据权利要求8所述的一种基于GSM的火灾自动报警系统，其特征是：在将报警主机(2)上的拨动开关(25)拨到WORK档位时，报警主机(2)如处于搜索网络或无网络状态时，用于显示GSM网络状态的绿LED指示灯每秒闪烁一次，在报警主机(2)注册2G网络后，每隔3秒闪烁一次。