CN206893050U - 基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，包括至少一个信息处理从机子系统，各个所述信息处理从机子系统包括多个信息采集传感器、第一单片机模块、第一无线模块和第一供电模块；信息汇总主机子系统；以及报警显示子系统，所述报警显示子系统的输入端与所述信息汇总主机子系统的输出端进行通信。本实用新型的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，通过基于家庭火灾自动报警系统的电路设计，利用多传感器数据融合，提高了检测的准确性；利用物联网通信技术将家庭坏境信息和火灾告警传递给手机；满足家庭防火的基本要求，该系统运行稳定，所获取信息准确，有较高的使用价值。

Description

基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及家庭安防技术领域，具体是指一种基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的提高，家庭电器随之增多，由家庭电器设备/线路漏电、老化等原因引起的家庭火灾隐患也相应增加。家庭火灾初期火势一般较弱，如果不及时发现，将会造成巨大损失。目前火灾报警系统存在检测传感器单一、检测微弱火源的能力弱、仅在现场告警等问题。

实用新型内容

为了克服目前家庭火灾报警系统检测传感器单一、检测微弱火源的能力弱、仅在现场告警等不足。本实用新型提供一种使用多传感器对家庭中的环境进行检测，采用多传感器数据融合技术对传感器检测到的数据进行融合，准确判断住宅是否存在微弱火源，同时通过物联网技术实现实时通信，及时对业主进行告警的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统。

为了实现上述目的，本实用新型具有如下构成：

该基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，所述系统包括：

至少一个信息处理从机子系统，各个所述信息处理从机子系统包括多个信息采集传感器、第一单片机模块、第一无线模块和第一供电模块，所述多个信息采集传感器和第一无线模块均与所述第一单片机模块进行通信，所述第一供电模块分别为所述信息采集传感器、第一单片机模块和第一无线模块供电；

信息汇总主机子系统，所述信息汇总主机子系统的输入端与所述第一无线模块进行通信；以及

报警显示子系统，所述报警显示子系统的输入端与所述信息汇总主机子系统的输出端进行通信。

可选地，所述信息汇总主机子系统包括第二单片机模块、第二无线模块、第三无线模块和第二供电模块，所述第二无线模块与所述第一无线模块进行通信，所述第三无线模块与所述报警显示子系统进行通信，所述第二单片机模块分别与所述第二无线模块和第三无线模块相连接，所述第二供电模块分别为所述第二单片机模块、第二无线模块和第三无线模块供电。

可选地，所述第一无线模块和所述第二无线模块分别为2.4G无线通信模块，所述第三无线模块为8266WiFi模块；

所述2.4G无线通信模块的芯片型号为NRF24L01，所述8266WiFi模块的芯片型号为ESP8266-01WiFi。

可选地，所述报警显示子系统包括云服务器模块和移动终端模块，所述云服务器模块和移动终端模块分别与所述信息汇总主机子系统进行通信。

可选地，所述信息采集传感器包括温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器，所述温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器中的至少一种，各个所述信息采集传感器分别与所述第一单片机模块进行通信。

可选地，所述烟雾传感器的第一引脚与一直流电源相连接，第二引脚接地，第三引脚与所述第一单片机模块的第二十七引脚连接；

所述火焰传感器的第一引脚与所述直流电源相连接，第二引脚接地，第三引脚与所述第一单片机模块的第十四引脚连接，第四脚悬空；

所述的温湿度传感器的第一引脚与所述直流电源相连接，第二引脚与所述第一单片机模块的第九引脚连接，第三引脚悬空，第四引脚接地；

所述的光强传感器的第一引脚与所述直流电源相连接，第二引脚与所述第一单片机模块的第十引脚连接，第三引叫脚与所述第一单片机模块的第十引脚连接，第四引脚悬空，第五引脚接地。

可选地，所述第一单片机模块的芯片型号为STM32F103RCT6，所述烟雾传感器的型号为MQ-2烟雾气敏传感器，所述温湿度传感器的型号为AM2302，光强传感器的型号为GX。

可选地，所述云服务器为MQTT服务器。

采用该实用新型的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，通过基于家庭火灾自动报警系统的电路设计，利用多传感器数据融合，提高了检测的准确性；利用物联网通信技术将家庭坏境信息和火灾告警传递给手机；满足家庭防火的基本要求，该系统运行稳定，所获取信息准确，有较高的使用价值。

附图说明

图1为本实用新型的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统的结构示意图。

图2a～图2d为本实用新型的各传感器接口电路原理图；

其中图2a为烟雾传感器接口电路原理图，图2b为火焰传感器接口电路原理图，图2c为温湿度传感器接口电路原理图，图2d为光强传感器接口电路原理图。

图3为本实用新型的信息处理从机子系统的第一单片机模块的电路原理图。

图4为本实用新型的信息处理从机子系统的2.4G无线模块的电路原理图。

图5为本实用新型的信息汇总主机子系统的第二单片机模块的电路原理图。

图6为本实用新型的信息汇总主机子系统的2.4G无线模块的电路原理图。

图7为本实用新型的信息汇总主机子系统的8266WiFi模块的电路原理图。

图8为本实用新型的供电模块的电路原理图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1所示为本实用新型的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统的结构示意图。

参照图1～8一种基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统包括多个信息处理从机子系统、信息汇总主机系子统和报警显示子系统。信息处理从机子系统包括用于采集室内环境信息的多传感器模块、用于接收和处理传感器信息的单片机模块、用于收发数据的2.4G无线模块、用于供电的供电模块。信息汇总主机子系统包括用于接受从机系统信息的2.4G无线模块、用于汇总信息的单片机模块、用于发送给移动终端信息的8266WiFi模块、用于供电的供电模块。报警显示子系统包括用于接收并储存家庭环境信息的云服务器模块、用于显示家庭环境信息和报警的移动终端模块。

所述信息处理从机子系统：所述多传感器模块与所述单片机模块连接，所述单片机模块与所述2.4G无线模块连接。所述信息处理从机子系统与所述信息汇总主机子系统通过2.4G无线模块无线通信。所述信息汇总主机子系统：所述2.4G无线模块与所述单片机连接，所述单片机模块与所述8266WiFi模块连接。所述信息汇总主机子系统与所述报警显示子系统通过8266WiFi模块建立TCP通信。所述的报警显示子系统：所述云服务器模块通过TCP通信接收家庭坏境信息并将所接收到的信息存入数据库、所述移动终端模块通过4G/WiFi在数据更新时从所述云服务器模块更新下载家里的环境信息。

进一步，所述多传感器模块包括温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器中的至少一种或其任意组合，所述温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器均与所述信息处理子系统的单片机连接。

再进一步，所述移动终端设备采用手机，手机通过手机APP显示家庭环境信息。

如图1所示，一种基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，包括多个信息处理从机子系统、信息汇总主机子系统和报警显示子系统三部分；

信息处理从机子系统是由多传感器模块、单片机模块、2.4G无线模块和供电模块组成，在单片机模块控制下，各个传感器采集家庭环境信息，通过单片机融合所得到的数据通过2.4G无线模块将信息传送至信息汇总主机子系统。信息汇总主机子系统是由单片机模块，2.4无线模块，8266Wifi模块和供电模块组成，在单片机模块的控制下2.4G无线模块接受来自多个信息处理从机子系统的信息，经过单片机模块汇总通过8266Wifi模块与云服务器建立TCP通信，将汇总信息传送给云服务器模块；云服务器模块通过TCP通信接收家庭坏境的汇总信息并将所接收到的信息存入数据库；移动终端通过4G/WiFi当数据更新时从云服务器模块更新下载家里的环境信息，并显示家庭环境信息和告警信息，实现及时对业主告警，可以及时扑灭火源，减少损失。

该自动报警系统还包括为信息处理从机子系统和信息汇总主机子系统供电的供电模块电路。

所述多传感器模块完成家庭环境的信息采集。温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器均与信息处理从机子系统的单片机模块电路连接。2.4G无线模块分别与信息处理从机子系统的单片机模块和信息汇总主机子系统单片机模块的电路连接。8266WiFi模块与信息汇总主机子系统单片机模块电路连接。

如图2a～2d所示为各传感器接口电路：所述烟雾传感器模块J1的1脚与直流电源+5V，2脚接地，3脚与信息处理从机子系统的单片机U2的27脚连接。所述火焰传感器模块J2的1脚与直流电源+5V连接，2脚接地，3脚与信息处理从机子系统的单片机U2的14号脚连接，4脚悬空。所述的温湿度传感器模块J3的1脚与直流电源+5V连接，2脚与信息处理从机子系统的单片机U2的9脚连接，3脚悬空，4脚接地。所述的光强传感器模块J4的1脚与直流电源+3.3V连接，2脚与信息处理从机子系统的单片机U2的10脚连接，3脚与信息处理从机子系统的单片机的10脚连接，4脚悬空，5脚接地。

如图3所示为信息处理从机子系统单片机模块的电路：单片机芯片U2的1脚与直流电源+3.3V和电容C0的一端连接，2～4脚悬空，5脚与R4电阻的一端、晶振Y1的一端和电容C9的一端连接，6脚与电阻R4的一端，晶振Y1的一端和电容C10的一端连接，7脚与电阻R1的一端、开关RST1的一端、电容C1的一端连接，开关RST1的另一端接地，电容C1的另一端接地，电阻R1的另一端与直流电源+3.3V连接，8脚悬空，9脚与所述温湿度传感器模块J3的2脚连接，10脚与所述光强传感器模块J4的2脚连接，11脚与所述光强传感器模块J4的3脚连接，12脚与电容C4的一端、电容C5的一端、电容C3的一端和电容C2的一端连接，并且接地，13脚与电容C4的一端，电容C5的一端和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与直流电源+3.3V连接，14脚火焰传感器模块J2的3脚连接，15脚与电阻R7连接，16脚和17脚悬空，18脚与电容C6的一端连接，并且接地，19脚与电容C6的一端连接，并接直流电源+3.3V，20号脚与2.4G无线收发芯片U4的3脚连接，21号脚与2.4G无线收发芯片U4的5脚连接，22号脚与2.4G无线收发芯片U4的7脚连接，23脚与2.4G无线收发芯片U4的6脚连接，24脚与2.4G无线收发芯片U4的4脚连接，25脚悬空，26脚悬空，27脚与烟雾传感器模块J1的3脚连接，28脚与电阻R3的一端连接，R3的另一端接地，29脚悬空，30脚悬空，31脚与电容C7的一端连接，并接地，32脚与电容C7的一端连接，并接直流电源+3.3V，33～46脚悬空，47脚与电容C8的一端连接，并接地，48脚与电容C8的一端连接，并接直流电源+3.3V，49～59脚悬空，60脚与电阻R2连接，R2的另一端接地，61脚和62脚悬空，63脚与电容C12的一端连接，并接地；64与电容C12的另一端连接，并接直流电源+3.3V。

如图4所示为信息汇总主机子系统的2.4G无线模块电路：2.4G无线收发芯片U4的1脚与电容C12的一端、电容C13的一端连接，并接地，2脚与电容C12的一端、电容C13的一端连接，并接直流电源+3.3V，3脚与信息处理从机子系统的单片机U2的20脚连接，4脚与信息处理从机子系统的单片机芯片U2的24脚连接，5脚与信息处理从机子系统的单片机芯片U2的21脚连接，6脚与信息处理从机子系统的单片机芯片U2的23脚连接，7脚与信息处理从机子系统的单片机芯片U2的22脚连接，8脚与电阻R7的一端连接。

如图5所示为信息汇总主机子系统的单片机模块电路：单片机芯片U1的1脚与直流电源+3.3V、电容C14的一端连接，2～4脚悬空，5脚与R11电阻的一端，晶振Y2的一端和电容C16的一端连接，6脚与电阻R11的一端，晶振Y2的一端和电容C17的一端连接，7脚与电阻R8的一端、开关RST2的一端和电容C15的一端连接，R8的另一端接直流电源+3.3V，开关RST2的另一端接地，8～11脚悬空，12脚与电容C18的一端，电容C23的一端，电容C17的一端和电容C16的一端连接，并且接地，13脚与电容C18的一端，电容C23的一端和电阻R12的一端连接，R12的另一端与直流电源+3.3V连接，14脚悬空，15脚与电阻R13的一端连接，16脚和17脚悬空，18脚与电容C24的一端连接，并接地，19脚与电容C24的一端连接，并接直流电源+3.3V，20脚接与无线收发器U5的3脚；21脚与2.4G无线收发芯片U5的5脚连接，22脚与2.4G无线收发芯片U5的6脚连接，23脚与2.4G无线收发芯片U5的7脚连接，24脚与2.4G无线收发芯片U5的4脚连接，25～30脚悬空，31脚与电容C25的一端连接，并接地，32脚与电容C25的一端连接，并接直流电源+3.3V；33～41脚悬空，42脚与8266WiFi芯片U6的1脚连接，43脚与8266WiFi芯片U6的8脚连接，44～46脚悬空，47脚与电容C26的一端连接，并接地，48脚与电容C26的一端连接，并接直流电源+3.3V，49～59脚悬空，60脚接电阻R2；61和62脚悬空，63脚与电容C27的一端连接，并接地，64脚与电容C24的一端连接，并接直流电源+3.3V。

如图6所示为信息汇总主机子系统的2.4G无线模块电路：2.4G无线收发芯片U5的1脚与电容C28的一端、电容C29的一端连接，并接地，2脚与电容C28的一端、电容C29的一端连接，并接直流电源3.3V，3脚与信息汇总主机子系统的单片机芯片U1，4脚与信息汇总主机子系统的单片机芯片U1，5脚与信息汇总主机子系统的单片机芯片U1的21脚连接，6脚与信息汇总主机子系统的单片机芯片U1的22脚连接，7脚信息信息汇总主机子系统的单片机芯片U1的23脚连接，8脚与电阻R13的一端连接。

如图7所示为信息汇总主机系统的8266WiFi模块电路：8266WiFi芯片U6的1脚与信息汇总主机子系统的单片机U1的43脚，2脚接地，3脚接电源3.3V，4脚与开关S6的一端连接，S6的另一端接电源地，5脚和6脚悬空，7脚接电源3.3V和8脚与信息汇总主机子系统的单片机芯片U1的42脚。

如图8所示为供电模块电路：排针VOUT1的2脚、4脚、6脚接直流电源+3.3V，排针VOUT1的1脚、3脚、5脚接地。排针VOUT2的2脚、4脚、6脚与开关芯片K1的2脚连接，并接直流电源+5V、开关的K1的5脚和2脚、电容C22的一端、电容C20的一端和稳压器芯片U3的3脚连接，排针VOUT2的1脚、3脚、5脚接地。稳压器芯片U3的1脚与电容C22的一端、电解电容C20的负端、电阻F1的一端连接，并接地，2脚与电解电容C19的正端、电容C21的正极和直流电源+3.3V连接，电解电容C19的负极和电容C21的另一端接地。3脚与与电容C22的另一端、电解电容C20的正极、开关芯片K1的2脚连接，4脚与2脚连接。USB芯片USB-1的1脚与电源插座DC1的1脚、电容C10的一端、电容C11的一端、电容C9的一端、开关芯片K1的3脚和4脚连接，USB芯片USB-1的2脚悬空，USB芯片USB-1的3脚与电阻R6的一端连接，USB芯片USB-1的4脚悬空，USB芯片USB-1的5脚与电阻F1连接。电源插座DC1的1脚与电解电容C9的正端、电容C10的一端、电容C11的一端、开关K1的3脚和4脚、USB芯片USB-1的1脚连接，电源插座DC1的3脚与电容C9的另负极端、电容C10的另一端、电容C11的另一端连接，并接地。开关芯片K1的1脚悬空，2脚与5脚、排针VOUT2的2脚、排针VOUT2的4脚、排针VOUT2的6脚连接、稳压器芯片U3的3脚、电容C22的一端、电容C20的正极端连接，3脚与4脚、USB芯片USB-1的1脚、电源插座的1脚、电解电容C9的正端、电容C10的一端、电容C11的一端连接，4脚与3脚连接，5脚与2脚连接，6脚悬空。

所述信息处理从机子系统的单片机U2的芯片型号为STM32F103RCT6，实现传感器信息处理，信息处理从机系统的控制及信息的无线传输；Y1为12Mhz晶振。

所述烟雾传感器的型号为MQ-2烟雾气敏传感器，火焰传感器型号为火光检测，所述温湿度传感器的型号为AM2302，光强传感器的型号为GX。

所述信息处理从机子系统的2.4G无线模块U4的芯片型号为NRF24L01和信息汇总主机子系统的2.4G无线模块U5的芯片型号为NRF24L01共同实现信息处理从机子系统和信息汇总主机子系统之间信息的收发。

所述信息汇总主机子系统的单片机U1的芯片型号为STM32F103RCT6，实现将从信息处理从机系统接收到的信息汇总，信息汇总主机系统的控制及信息的无线传输。

所述无线模块8266WiFi的芯片型号为ESP8266-01WiFi，实现将汇总信息从信息汇总主机子系统传输到云服务器；Y2为12Mhz晶振；

电源插座型号为DC005；稳压器U3的型号为AMS1117-3.3；排针VOUT1和VOUT2的型号为HDR2X3。

所述云服务器模块为MQTT服务器，所述移动终端模块可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等等。

综上所述，本实用型采用多传感器检测与数据融合技术，准确采集家庭室内环境信息并对是否存在微弱火源进行判断；配备无线通信模块和移动终端模块，具有无需布线、高效率、数据实时更新、获取信息方便快捷等优点，系统运行稳定，报警可靠性高，具有较高的创新性、先进性和应用价值。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述系统包括：

至少一个信息处理从机子系统，各个所述信息处理从机子系统包括多个信息采集传感器、第一单片机模块、第一无线模块和第一供电模块，所述多个信息采集传感器和第一无线模块均与所述第一单片机模块进行通信，所述第一供电模块分别为所述信息采集传感器、第一单片机模块和第一无线模块供电；

信息汇总主机子系统，所述信息汇总主机子系统的输入端与所述第一无线模块进行通信；以及

报警显示子系统，所述报警显示子系统的输入端与所述信息汇总主机子系统的输出端进行通信。

2.根据权利要求1所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述信息汇总主机子系统包括第二单片机模块、第二无线模块、第三无线模块和第二供电模块，所述第二无线模块与所述第一无线模块进行通信，所述第三无线模块与所述报警显示子系统进行通信，所述第二单片机模块分别与所述第二无线模块和第三无线模块相连接，所述第二供电模块分别为所述第二单片机模块、第二无线模块和第三无线模块供电。

3.根据权利要求2所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述第一无线模块和所述第二无线模块分别为2.4G无线通信模块，所述第三无线模块为8266WiFi模块；

所述2.4G无线通信模块的芯片型号为NRF24L01，所述8266WiFi模块的芯片型号为ESP8266-01WiFi。

4.根据权利要求1所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述报警显示子系统包括云服务器模块和移动终端模块，所述云服务器模块和移动终端模块分别与所述信息汇总主机子系统进行通信。

5.根据权利要求1所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述信息采集传感器包括温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器，所述温湿度传感器、光强传感器、火焰传感器和烟雾传感器中的至少一种，各个所述信息采集传感器分别与所述第一单片机模块进行通信。

6.根据权利要求5所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述烟雾传感器的第一引脚与一直流电源相连接，第二引脚接地，第三引脚与所述第一单片机模块的第二十七引脚连接；

所述火焰传感器的第一引脚与所述直流电源相连接，第二引脚接地，第三引脚与所述第一单片机模块的第十四引脚连接，第四脚悬空；

所述的温湿度传感器的第一引脚与所述直流电源相连接，第二引脚与所述第一单片机模块的第九引脚连接，第三引脚悬空，第四引脚接地；

所述的光强传感器的第一引脚与所述直流电源相连接，第二引脚与所述第一单片机模块的第十引脚连接，第三引叫脚与所述第一单片机模块的第十引脚连接，第四引脚悬空，第五引脚接地。

7.根据权利要求5所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述第一单片机模块的芯片型号为STM32F103RCT6，所述烟雾传感器的型号为MQ-2烟雾气敏传感器，所述温湿度传感器的型号为AM2302，光强传感器的型号为GX。

8.根据权利要求4所述的基于物联网与多传感器数据融合的家庭火灾自动报警系统，其特征在于，所述云服务器为MQTT服务器。