CN207601989U - 基于NB-IoT的烟雾报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IoT的烟雾报警器，包括微控制器、光和/或声报警模块、光和/或声指示模块、时钟模块、电源、天线模块、NB‑IoT模块、烟雾探测模块和输入输出接口模块；烟雾探测模块包括烟雾敏感芯片和采样模块，烟雾敏感芯片通过采样模块连接微控制器；光和/或声报警模块、光和/或声指示模块、时钟模块、电源、NB‑IoT模块、输入输出接口模块均连接微控制器；天线模块连接NB‑IoT模块。本实用新型集成了烟雾浓度测量、无线数据收发、烟雾浓度超标报警功能，其可通过窄带蜂窝网络把本地数据传输到远端设备，从而实现实时在线监测烟雾浓度和救援的功能。

Description

基于NB-IoT的烟雾报警器

技术领域

本实用新型属于无线传感器技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的烟雾报警器。

背景技术

随着现代工业发展，家庭用电、作坊用电量的增加会带来火灾安全隐患，由于火灾发生迅猛，人们无法及时提前做出相应安全措施，人们对人身安全问题关注日趋重视。监测烟雾浓度的方式、准确度、数据传输直接影响到人员能否及时得到警示信息，并作出相应的预防措施。

传统的烟雾报警器，基本通过设备探测到一定烟雾浓度后，进行蜂鸣报警。由于实际情况中，会出现被困人员无法与外界交流，导致虽然报警，但无法使处于危险情况中的人员获得救助。同时，某些设备存在测量数据不精确、误差大等现象，使得人们还没成功脱离危险区域下，就可已被烟雾阻挡逃生路线，从而造成非常大的危险。

实用新型内容

针对现有技术中存在的测量数据不准确且无法实现远程实时监控的问题，本实用新型提供了一种基于NB-IoT的烟雾报警器。

本实用新型提供的一种基于NB-IoT的烟雾报警器，包括塑料外壳、微控制器、光和/或声报警模块、光和/或声指示模块、时钟模块、电源、天线模块、NB-IoT模块、烟雾探测模块和输入输出接口模块；所述烟雾探测模块包括烟雾敏感芯片和采样模块，所述烟雾敏感芯片通过采样模块连接所述微控制器；

所述光和/或声报警模块、所述光和/或声指示模块、所述时钟模块、所述电源、所述NB-IoT模块、所述输入输出接口模块均连接所述微控制器；所述天线模块连接所述NB-IoT模块；

所述微控制器、所述时钟模块、所述电源、所述采样模块密封于所述塑料外壳内；所述光和/或声报警模块、所述光和/或声指示模块、所述NB-IoT模块、所述输入输出接口模块设于所述塑料外壳外；所述烟雾敏感芯片设于一基体内，烟雾敏感芯片通过所述基体固定于所述塑料外壳外且与外部环境相通，烟雾敏感芯片通过一穿入基体的引线引出电信号与所述采样模块连接；所述天线模块通过外置天线引出至所述塑料外壳外；

所述微处理器为MSP430型号的单片机；所述时钟模块为ds1302型号的时钟模块；所述NB-IoT模块为移远BC95型号的NB-IoT模块；所述烟雾敏感芯片为MC145010DW型号的烟雾敏感芯片；所述采样模块为TLV6002型号的运算放大器。

进一步的，所述光和/或声报警模块为蜂鸣器。

进一步的，所述光和/或声指示模块为LED指示灯。

进一步的，所述输入输出接口模块为USB接口。

进一步的，所述电源为干电池。

本实用新型中，烟雾探测模块用来实时准确地采集当前环境的烟雾浓度信息，并将所采集的烟雾浓度信息通过NB-IoT模块和天线模块进行无线发送，以便火灾发生时能及时获得救援。当烟雾浓度超过阈值时，光和/或声报警模块采用光和/或声的方式进行报警，以提醒室内人员及时出逃。本实用新型集成了烟雾浓度测量、无线数据收发、烟雾浓度超标报警等功能，其可通过窄带蜂窝网络把本地数据传输到远端设备，从而实现远程在线监测烟雾浓度和救援的功能。

和现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：

(1)能够通过低功耗广域网进行烟雾浓度数据的远距离传输，覆盖范围广，在同样频段下，利用NB-IoT技术可提升100倍的覆盖能力。

(2)动态响应好，灵敏度高，精度高，集成度高。

(3)结构安全可靠，测量结果精准。

(4)可采用内部干电池供电，无需外部额外电源，采用两节五号干电池可支撑烟雾探测模块工作三年以上。

(5)可通过NB-IoT模块将烟雾浓度数据发送给终端设备，实现火灾的即时远程监控，以便及时采取救援，从而显著降低火灾灾害发生时的损失，保障人身财产安全。

(6)本实用新型的硬件组件相互独立，且体积小巧，使用方便，不仅可以作为解决监控影响工业生产安全因素的办法得到广泛应用，还可以作为一种智能安防设计方案的得到推广。

附图说明

图1为本实用新型的具体结构示意图；

图2为本实用新型的具体外观示意图。

图中，1-微控制器，2-蜂鸣器，3-LED指示灯，4-时钟模块，5-电源，6-天线模块，7-NB-IoT模块，8-烟雾探测模块，9-USB接口，10-塑料外壳，11-基体。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

传统的烟雾报警器存在测量数据不精确、不能实时监测并发送监测信息到终端设备、不能请求救援等问题。基于此，本实用新型利用NB-IoT技术，提供了一种基于NB-IoT的烟雾报警器，该烟雾报警器集成了烟雾浓度测量、无线数据收发、烟雾浓度超标报警等功能，其可通过窄带蜂窝网络把本地数据传输到远端设备，从而实现实时在线监测烟雾浓度和救援的功能。

本实用新型基于NB-IoT的烟雾报警器，包括微控制器、光和/或声报警模块、光和/或声指示模块、时钟模块、电源、天线模块、NB-IoT模块、烟雾探测模块和输入输出接口模块；所述光和/或声报警模块、所述光和/或声指示模块、所述时钟模块、所述电源、所述NB-IoT模块、所述烟雾探测模块、所述输入输出接口模块均连接所述微控制器；所述天线模块连接所述NB-IoT模块。所述烟雾探测模块进一步包括烟雾敏感芯片和采样模块，所述烟雾敏感芯片通过采样模块连接所述微控制器。

图1所示为本实用新型的一种具体实施方式，本具体实施方式中，所述光和/或声报警模块采用蜂鸣器2，所述光和/或声指示模块采用LED指示灯3，所述输入输出接口模块采用USB接口9。所示基于NB-IoT的烟雾报警器包括微控制器1、蜂鸣器2、LED指示灯3、时钟模块4、电源5、天线模块6、NB-IoT模块7、烟雾探测模块8和USB接口9。烟雾探测模块8包括进一步包括烟雾敏感芯片和采样模块，所述烟雾敏感芯片通过所述采样模块连接所述微控制器1。

本具体实施方式中，所述烟雾敏感芯片采用光电烟雾敏感芯片，更具体的，采用MC145010DW型号的烟雾敏感芯片来测量烟雾浓度。该烟雾敏感芯片物理化学性稳定，线形性能好，测量误差率小于3％；同时体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高。

本具体实施方式中，所述采样模块采用TLV6002型号的运算放大器来对所述烟雾敏感芯片输出的电信号进行采样。该采样模块专门针对低功耗应用进行设计，具有轨到轨输入和输出摆幅、低静态电流(电流典型值约75μA)、高带宽(带宽为1MHz)以及低噪声(1KHz时噪声为28nV/√Hz)等特性。

本具体实施方式中，所述微处理器1采用MSP430型号16位超低功耗单片机，其具有精简指令集的混合信号处理器，还可以通过APP对设备参数进行配置。所述时钟电路采用ds1302型号的时钟模块，可获取日期、时刻、星期等时间信息，且功耗低可节约电源。所述NB-IoT模块7采用移远BC95型号的NB-IoT模块，该模块采用低功耗广域网，在降低功耗的同时，实现和远端设备的相连。

本具体实施方式中，所述电源5采用干电池，干电池的能量和密度适中，且使用方便，体积小，可为传感器长时间提供电源，一般可支持烟雾报警器工作三年以上。

本实用新型中，利用光敏感原理进行烟雾探测。正常情况时，由于光的直线传播，接收管无法接受到发射管的红外线信号，烟雾敏感芯片处于待机状态。当烟雾浓度达到一定程度，由于烟雾颗粒的折射和反射现象，接收管接收到红外线信号，烟雾敏感芯片则判断发生火灾，蜂鸣器发出警报。通过这种模式可降低电路功耗，延长待机时间。

图2所示为本实用新型的一种具体外观，包括一防潮的塑料外壳10，微控制器1、时钟模块4、电源5、烟雾探测模块8中的采样模块密封于塑料外壳10内。蜂鸣器2、LED指示灯3、天线模块6、NB-IoT模块7、烟雾探测模块8中的烟雾敏感芯片以及USB接口9设于塑料外壳10外。烟雾敏感芯片通过采样模块与塑料外壳10内的微控制器1电气连接，天线模块6通过外置天线从塑料外壳10内引出。

更具体的，所述烟雾敏感芯片设于一基体11内，烟雾敏感芯片通过所述基体11固定于所述塑料外壳10外且与外界环境相通，用来监测外部的烟雾浓度。烟雾敏感芯片通过一穿入基体11的引线引出电信号并连接采样模块。

下面将提供本实用新型的工作过程。

接通电源5，本实用新型烟雾报警器开始工作，LED指示灯3亮。烟雾敏感芯片测量烟雾浓度数据，采样模块对烟雾敏感芯片输出的电信号进行采样，并经放大和补偿，然后将处理后的采样信号输入到微控制器1。微控制器1处理采样信号得到烟雾浓度信息，当烟雾浓度超过烟雾浓度阈值，蜂鸣器2报警。微控制器1利用NB-IoT模块7和天线模块6，通过窄带蜂窝网络将烟雾浓度信息和从时钟模块4获取的时间信息发送给远端设备。同时，微控制器1还通过NB-IoT模块7和天线模块6接收来自远端设备的指令。用户可通过USB接口9对烟雾报警器发送指令和植入程序。

本实用新型具有如下功能：

(1)通过天线模块提高信号强度，降低丢包率，同时利用NB-IoT模块的窄带蜂窝网络信号进行数据的低速率传送。

(2)利用烟雾敏感芯片实时感应外部的烟雾浓度，利用LED指示灯实时反映本实用新型烟雾报警器的工作状态，方便使用。

(3)利用USB接口对本实用新型烟雾报警器植入程序，并配置设备参数。

(4)利用NB-IoT模块可增长烟雾报警器的待机时间、实现对网络的高效连接，并且还能提供非常全面的局域蜂窝数据连接覆盖。

(5)本实用新型烟雾报警器可连续长时间持续使用，信号稳定，适于全面推广和应用。

以上所述的具体实施方式是对本实用新型所做的进一步详细说明，所应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何简单推理，替换和改进，都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.基于NB-IoT的烟雾报警器，其特征是：

包括塑料外壳、微控制器、光和/或声报警模块、光和/或声指示模块、时钟模块、电源、天线模块、NB-IoT模块、烟雾探测模块和输入输出接口模块；所述烟雾探测模块包括烟雾敏感芯片和采样模块，所述烟雾敏感芯片通过采样模块连接所述微控制器；

所述光和/或声报警模块、所述光和/或声指示模块、所述时钟模块、所述电源、所述NB-IoT模块、所述输入输出接口模块均连接所述微控制器；所述天线模块连接所述NB-IoT模块；

所述微控制器、所述时钟模块、所述电源、所述采样模块密封于所述塑料外壳内；所述光和/或声报警模块、所述光和/或声指示模块、所述NB-IoT模块、所述输入输出接口模块设于所述塑料外壳外；所述烟雾敏感芯片设于一基体内，烟雾敏感芯片通过所述基体固定于所述塑料外壳外且与外部环境相通，烟雾敏感芯片通过一穿入基体的引线引出电信号与所述采样模块连接；所述天线模块通过外置天线引出至所述塑料外壳外；

所述微控制器为MSP430型号的单片机；所述时钟模块为ds1302型号的时钟模块；所述NB-IoT模块为移远BC95型号的NB-IoT模块；所述烟雾敏感芯片为MC145010DW型号的烟雾敏感芯片；所述采样模块为TLV6002型号的运算放大器。

2.如权利要求1所述的基于NB-IoT的烟雾报警器，其特征是：

所述光和/或声报警模块为蜂鸣器。

3.如权利要求1所述的基于NB-IoT的烟雾报警器，其特征是：

所述光和/或声指示模块为LED指示灯。

4.如权利要求1所述的基于NB-IoT的烟雾报警器，其特征是：

所述输入输出接口模块为USB接口。

5.如权利要求1所述的基于NB-IoT的烟雾报警器，其特征是：

所述电源为干电池。