可燃气体无线监测及控制系统设计.doc

摘要：可燃性气体作为生活、生产中的重要能源，它的重要性不言而喻。如果可燃气体使用过程中稍有疏漏，会引发重大的灾祸，如中毒、火灾等，造成生命财产损失。可燃气体监测是家居安全的重要方面之一，它能够极大程度地保证家庭人身和财产安全。随着通信技术的发展，无线通信技术逐渐在智能家居环境中发展开来。利用无线通信技术进行可燃气体监测，能够更加迅速地传输异常警情，提高安防效率。手机等智能手持设备的发展，也使得监测随时随地，方便快捷。同时，通过无线技术及时干预，能够最大程度地减少人身和财产损失。

本系统主要以气体传感器和火焰传感器为信息采集模块，将系统布设环境中的可燃气体浓度以及明火状态进行不间断地采集；然后以Arduino Uno开发板为信息处理控制模块，对传感器采集到的数据进行分析处理；对数据进行初步处理后，系统则通过WIFI模块将处理过的数据上传到云平台；同时以继电器、电机、水泵为执行模块，对于可燃气体泄漏造成的如气体中毒和火灾等突发状况进行补救工作；用户通过配套编写的手机APP客户端，随时随地都可以对环境中可燃气做到远程监控。在发生突发情况下，用户也可通过手机接收到报警邮件，尽早地作出对应措施。本系统兼顾监控，预防，应急补救等功能，具有历史数据可追溯、操控方便等优点，有着较好的应用价值。

关键词：气体传感器；WIFI模块；Arduino；火焰传感器；安卓手机；云平台

目录

摘要

Abstract

1 前言-1

1.1 背景及意义-1

1.2研究现状和发展趋势-1

1.3 课题研究的任务和拟解决的问题-2

1.3.1 课题研究的任务-2

1.3.2 课题拟解决的关键问题-3

1.4 本章小结-4

2 可燃气体无线监测及控制系统系统设计-5

2.1 研究的内容-5

2.2 设计理念与工作流程-5

2.2.1 总体方案设计理念-5

2.2.2 系统工作流程-6

2.3 本章小结-7

3 硬件系统的设计-8

3.1 主控制器的设计-8

3.2 可燃气体浓度采集电路的设计-9

3.2.1 可燃气体浓度采集方式的选择与论证-9

3.2.2 可燃气体传感器的选型-10

3.2.3 MQ-2烟雾传感器传感器的工作原理-11

3.2.4 MQ-2传感器模块电路的设计-12

3.3火焰传感器电路的设计-14

3.3.1 火焰传感器的选择-14

3.3.2 火焰传感器的原理-14

3.3.4 火焰传感器的电路连接-16

3.4 无线传输电路的设计-17

3.4.1 论证与比较-17

3.4.2 WIFI模块的选型-17

3.4.3 ESP8266 WIFI透传模块的工作原理-18

3.4.4 ESP8266 WIFI透传模块电路的设计-20

3.5 控制电路的设计-21

3.5.1 驱动方式的选择与论证-21

3.5.2 继电器的选型-21

3.5.3 Risym 1路5v继电器模块的工作原理-22

3.5.4 继电器控制模块电路的设计-23

3.6 系统总电路的设计-24

3.7 本章小结-24

4 系统软件的设计-25

4.1程序设计思路-25

4.2 Arduino部分程序设计-25

4.2.1 主控程序设计-26

4.2.2 透传通信程序设计-28

4.3 手机APP的程序设计-29

4.4本章小结-33

5 系统测试结果及分析-34

5.1 MQ-2传感器的测试-34

5.2 火焰传感器的测试-35

5.3 WIFI模块的测试-36

5.4 控制电路的测试-36

5.5 APP的测试-39

5.6 系统整体测试结果-40

5.7 本章小结-40

6 论文总结及展望-41

6.1 论文总结-41

6.2 困难及解决方案-41

6.3 本章小结-43

参 考 文 献-44

致 谢-45