毕业设计题-5 管道燃气安全检测安防平台的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着煤气在普通家庭的广泛使用，因为人们对于煤气的使用缺乏相应的安全意识以及在使用时操作不当，导致煤气泄漏事件时有发生，而当煤气泄漏之时又不容易轻易发现，因煤气中毒而死亡的人数以及因煤气泄漏而引发爆炸而伤亡的人数也在日益增多。此外在生活中，由于人们的疏忽大意或者是一些客观的原因，经常会发生火灾，因不能及时发现，而错失了最佳的灭火时机造成巨大的财产损失，并且随着人们生活水平日益提高，家里放置价值不菲的物品越来越多，因煤气泄漏而引起的火灾造成的损失也越来越大。

有关数据显示，我国年均发生火灾数十万起。据中国消防在线讯，2016年我国发生火灾31.2万起，其中夜间火灾的发生机率低于白天，但伤亡人数比例较高，22时至凌晨6时发生的火灾占20.6％，造成的死亡人数占总数的49.1％。由此可见，火灾的及时报警十分重要，意识到危险的来临才能及时应对危机，把握好逃生时机。对于火灾的预防以及应对，通知时间上的重要性远远大于了其他方面，在十几年前，可以做到对燃气的检测以及蜂鸣器的报警，但对于无时无刻把数据发送给在外的人是相当困难的。

自20世纪30年代开始，以美国为首的发达国家就开始着力于烟雾传感器产品的研制，报警系统当时已经在北美稍具雏形。通过计算机技术将各个系统之间以及系统内部进行一定的网络协议相互连接，实现用数据网络监控管理防火报警系统。内部各系统之间可以通过网络进行信息、资源共享，人们可以及时、精确地掌握相关信息，进行系统化管理。一些防火报警系统还可以通过探测系统模拟人的思维实现系统智能化，采集环境的湿度、温度、光波等模拟量数据，通过人工神经网络技术、模糊逻辑等进行数据处理，从而比较各项环境指标，得出准确的预报并及时报警，降低误报、漏报的概率。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

本次毕业设计内容是基于STM32开发一个管道燃气安全检测安防平台的设计。通过Keli uVision5对所采用的STM32f103C8T6芯片以及传感器模块进行编译。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、WINXP、WIN7等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

管道燃气安全检测安防平台功能需求分析：

随着科技进步，现在对于安全领域的关注度越来越大，需求量也越来越大。对于普通家庭可以装置一个安全平台用来预防，对于存放易燃易爆的物品的工厂对于燃气安全检测则更加必要。为了避免单一模块所造成的偶然的可能，所以还需要设置一个温湿度传感器来进行双重检测达到目标。

基于上面的安防平台的功能，本人要具体研究下面的内容来实现这样的管道燃气安全检测安防平台。

（1）调研，了解现阶段国内外管道燃气安全检测的发展状况，查阅相应的文献资料；

（2）系统学习Keli uVision5的相关知识，学习相应的C语言，掌握各个传感器模块的硬件连接以及软件控制；

（3）掌握ESP8266等物联网模块的相关知识；

（4）研究与实现：屏幕显示烟雾浓度以及温湿度的值；

（5）研究与实现：手机可以直接查看由WIFI模块传递过来的数据；

（6）研究与实现：手机可以接收到SIM800C发送过来的报警短信。

2.2技术方案

下面是本次设计的技术方案：

（1）气敏传感器显示数值的技术方案

当传感器模块接收到空气中的数据时，模块输出的是模拟电压量，这时可以通过STM32本身自带的AD转化功能，通过计算，就知道环境的相对烟雾浓度。

（2）温湿度传感器显示数值的技术方案

该模块通信与STM32单片机之间采用单总线数据格式进行同步通信。模块识别到开始信号后，传输采集的数据以40bit发给STM32。

（3）ESP8266使用的技术方案

在设置好波特率以及模式之后，登录上WIFI账号及密码，使用MQTT协议对数据进行云平台的发送。

（4）SIM800C的技术方案

在初始化以及配置之后，使用HTTP协议来收发短信，支持Unicode（大端和小端）和UTF8字符集，ASCII只支持英文和数字。

2.3技术路线

具体步骤有：

第一步:在老师的指导下初步选题；

第二步:收集，阅读和整理相关资料；

第三步:选择合适尺寸组件和参数合适的模块组；

第四步:完成硬件部分的设计，画出电路原理图，连接各个电路并测试通断情况；

第五步:完成软件部分的设计，先完成STM32和启动传感器模块的代码设计，再实现ESP8266以及SIM800C物联网部分的设计；

第六步:测试硬件整体的各个性能和数据；

3. 研究计划与安排

1~3周：调研，完成开题报告。

4~6周：熟悉keli uvision5开发。

7~8周：管道燃气安防平台的硬件设计和制作。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 范兴隆.esp8266在智能家居监控系统中的应用[j].单片机与嵌入式系统应用, 2016, 16(09) :52-56.

[2] 肖遒. 基于stm32的家居安防系统设计与测试[d].石家庄:河北科技大学，2019.

[3] 陈晖. 物联网智能家居防盗安防系统设计[j] .价值工程,2017,36(8):67-69.