摘 要

随着人们生活水平的提高，对电器的需求也随之增多，在无形之中就增加了火灾发生的概率。近年来，火灾频发，人们逐渐意识到火灾预警的重要性。所以，有必要设计一个有效的烟雾报警系统，在监测到火灾发生趋势的时候进行报警，降低人们的损失。

本次设计主要以STM32单片机作为核心控制器，获取传感器采集到的烟雾浓度、一氧化碳浓度及温度数据，通过基于窄带物联网(NB-IoT)的无线通信方式，将数据上报到OneNet云平台，实现实时监测功能，通过单片机来判断浓度是否超标，如果超过阈值会启动声光报警，云平台也会发送报警信息。

本文完成了基于NB-IoT的烟雾报警系统的设计和开发工作，系统数据及时可靠，用户体验良好。相比传统采集单一信号的烟雾报警系统，具有更高的准确性，物联网技术也更适合该系统的使用场景，具有一定的实用价值。

关键词：烟雾报警系统 ；NB-IoT；STM32单片机；OneNet平台

Abstract

With the improvement of people's living standards, the demand for electrical appliances also increases, which virtually increases the probability of fire. In recent years, fires have occurred frequently, and people have gradually realized the importance of the fire early warning. Therefore, it is necessary to design an effective smoke alarm system to give an alarm when the fire occurrence trend is monitored so as to reduce people's property losses.

In this design, STM32 single chip microcomputer is used as the core controller to obtain smoke concentration, carbon monoxide concentration and temperature data collected by sensors. Through wireless communication based on narrow-band Internet of Things(NB-IoT), the data are reported to OneNet cloud platform to realize real-time monitoring function. The single chip microcomputer is used to judge whether the concentration exceeds the standard. If the concentration exceeds the threshold, audible and visual alarm will be started, and the cloud platform will also send alarm information.

This paper completes the design and development of smoke alarm system based on NB-IoT. The system data is timely and reliable, and the user experience is good. Compared with the traditional smoke alarm system that collects a single signal, it has higher accuracy, and the Internet of Things technology is more suitable for the use of the system and has certain practical value.

Key Words： Smoke alarm system；NB-IoT；STM32 single chip microcomputer；OneNet platform

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本文的研究内容及组织结构 3

第2章 系统整体方案设计 4

2.1系统功能需求分析 4

2.2传感器方案的选择 4

2.3通信方式的选择及NB-IoT技术 5

2.3.1常用无线通信技术 5

2.3.2 NB-IoT技术特点 7

2. 4系统整体设计方案 8

第3章 系统的硬件设计 9

3.1硬件电路整体设计 9

3.2微控制器模块 9

3.3传感器模块 10

3.3.1烟雾传感器和一氧化碳传感器 10

3.3.2温度传感器 11

3.4 NB-IoT通信模块 12

第4章 系统软件设计与实现 14

4.1开发环境简介 14

4.2微处理器软件设计 14

4.3传感器软件设计 16

4.3.1烟雾、CO传感器软件设计 16

4.3.2温度传感器软件设计 17

4.4声光报警软件设计 19

4.4串口通信软件设计 19

4.5NB模块与云服务器通信实现 22

4.6应用设计及平台报警设计 25

第5章 系统测试及结果分析 27

5.1实物制作 27

5.2功能测试 27

第6章 总结与展望 32

6.1本文工作总结 32

6.2下一步的工作展望 32

致谢 33

参考文献 34

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

当今世界，科技发展日新月异，人们切实感受到科技给生活带来的巨大便利。随着人们生活水平的提高，对电器的需求也随之增多，在无形之中就增加了火灾发生的概率，给人们的生活增加了许多隐患。火灾在众多灾害中，有最高的发生频率，严重影响了公共生命安全和社会的发展。并且，火灾总是突如其来，发展速度快，破坏性强，使得人们的财产安全受到巨大的损失，人们的生命安全也会得不到保证。每一次火灾背后，都可能意味着一条条鲜活的生命的消逝。

近年来，火灾事故频发，火灾造成的影响也越来越大，一次次的悲剧引起了人们对于火灾的重视，也让人们意识到火灾预警的重要性，一个有效的火灾监测系统可以在监测到火灾发生趋势的时候进行报警，大幅度降低火灾可能造成的损害，避免悲剧的发生。烟雾报警系统就是为此而研发的，并且在时代发展下不断丰富其功能和形式，更好的为人民提供服务。系统通过各类传感器采集火灾信号，设定合适的阈值，在出现超过阈值的异常信号时启动报警装置，并将报警信息发送给用户，达到警示作用。

现有的烟雾报警器主要采取两种不同的通信方式，分别是有线通信和无线通信。有线烟雾报警器具有工作稳定的优势，但由于其安装的周期长、设备损坏后维护困难、效率低下等劣势，难以适应未来大规模使用的情况。普通的无线烟雾报警器相比之下安装方便，但网络中可容纳的设备数量有限，容易导致网络堵塞，而且无线设备覆盖范围有限，无法安装在一些信号较差的区域。同时，无线所带来的功耗问题也有待解决。无论是对于需要大量烟雾报警器的建筑物还是需要保证网络稳定以及功耗低的家庭来说，都存在一定问题。