本申請涉及通信及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煙霧氣體報警器及報警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代社會用火、用氣及用電量的增加，火災(zāi)及中毒事件發(fā)生的頻率越來越高?；馂?zāi)或有毒氣體的泄漏事件一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救等措施不及時、滅火器材缺乏及在場人驚慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導(dǎo)致重大生命財產(chǎn)損失。煙霧氣體報警器是一種用于檢測煙霧和/或氣體的電子產(chǎn)品，一旦發(fā)生火災(zāi)危險，其內(nèi)部的揚聲器便會及時警醒人們。

如圖1所示，其為現(xiàn)有的煙霧氣體報警器的硬件框圖，包括：微控制單元(MicrocontrollerUnit，MCU)、分別與MCU相連的傳感器、開關(guān)按鍵、復(fù)位按鍵、喇叭、走線接口和發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)，其中，傳感器可以為氣體傳感器和/或煙霧傳感器，開關(guān)按鍵實現(xiàn)煙霧氣體報警器的開關(guān)機功能，復(fù)位按鍵實現(xiàn)外部強制復(fù)位功能。

上述煙霧氣體報警器的主要工作原理為：當(dāng)傳感器檢測到外界環(huán)境出現(xiàn)異常時，產(chǎn)生報警信號，并將該報警信號傳遞給MCU。此時，MCU會根據(jù)算法驅(qū)動喇叭及LED，同時MCU通過走線接口將報警信號上傳至上位機。

然而，當(dāng)前通用的煙霧氣體報警器均是使用布線的方式，存在走線及維護較為不易的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例提供一種煙霧氣體報警器及報警系統(tǒng)，用以解決的煙霧氣體報警器存在的走線機維護較為不易的問題。

第一方面，一種煙霧氣體報警器，包括：MCU，傳感器、開關(guān)、揚聲器和無線通信模塊，其中，所述傳感器為氣體傳感器和/或煙霧傳感器，所述傳感器包括：輸入/輸出端，所述開關(guān)包括：輸出端，所述揚聲器包括輸入端，所述無線通信模塊包括：串行外設(shè)接口，所述MCU包括：總線端口、第一通用輸入/輸出端口、第二通用輸入/輸出端口和串行外設(shè)接口；

所述傳感器的輸入/輸出端與所述MCU的總線端口連接；

所述開關(guān)的輸出端與所述MCU的第一通用輸入/輸出端口連接；

所述揚聲器的輸入端與所述MCU的第二通用輸入/輸出端口連接；

所述無線通信模塊的串行外設(shè)接口和所述MCU的串行外設(shè)接口連接。

通過本申請第一方面的方案，由于使用了無線通信模塊，并將無線通信模塊的串行外設(shè)接口與MCU的串行外設(shè)接口相連，實現(xiàn)了將通用的煙霧氣體報警器的走線方式變更為無線通信模塊，后續(xù)可通過無線通信模塊與上位機進行無線通信，有效地規(guī)避了走線及維護不易的問題。

在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述無線通信模塊為遠距離無線通信模塊。

在上述第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，采用了遠距離(Long Range，簡稱LoRa)無線通信模塊，由于LoRa技術(shù)在高性能、遠距離、低功耗，測距和定位等方面突出的特點，因此，使用LoRa無線通信模塊，使得本申請實施例中的煙霧氣體報警器的無線通信距離較遠，且通信過程中抗干擾能力較強，進而提高了報警信息的準(zhǔn)確性以及通信的實時性。

在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述無線通信模塊還包括復(fù)位端口，所述MCU還包括：第三通用輸入/輸出端口；所述無線通信模塊的復(fù)位端口與所述MCU的第三通用輸入/輸出端口連接。

在上述第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，MCU做為主設(shè)備可通過第三通用輸入/輸出端口向作為從設(shè)備的無線通信模塊的復(fù)位端口輸入復(fù)位信號，可實現(xiàn)MCU對無線通信模塊的復(fù)位。

在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述無線通信模塊還包括通用輸入/輸出端口；所述MCU還包括：復(fù)位端口；

所述無線通信模塊的通用輸入/輸出端口與所述MCU的復(fù)位端口連接。

在上述第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，無線通信模塊做為主設(shè)備可通過第三通用輸入/輸出端口向作為從設(shè)備的MCU的復(fù)位端口輸入復(fù)位信號，可實現(xiàn)無線通信模塊對MCU的復(fù)位。

在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述煙霧氣體報警器還包括：包括輸入端的顯示屏；所述MCU還包括：第四通用輸入/輸出端口；

所述顯示屏的輸入端與所述第四通用輸入/輸出端口連接。

在上述第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述煙霧氣體報警器還具有顯示功能，用于顯示氣體或煙霧的濃度信息。

第二方面，一種報警系統(tǒng)，包括：上位機和至少一個上述煙霧氣體報警器。

通過本申請的第二方面的方案，由于使用了無線通信模塊，并將無線通信模塊與MCU模塊通過MCU的串行外設(shè)接口相連，實現(xiàn)了將通用的煙霧氣體報警器的走線方式變更為無線通信模塊，可通過無線通信模塊與上位機進行通信，有效地規(guī)避了走線及維護不易的問題。

附圖說明

圖1為本申請背景技術(shù)提供的現(xiàn)有煙霧氣體報警器的示意圖；

圖2為本申請實施例提供的煙霧氣體報警器的示意圖之一；

圖3為本申請實施例提供的煙霧氣體報警器的示意圖之二；

圖4為本申請實施例提供的煙霧氣體報警器的示意圖之三；

圖5為本申請實施例提供的采用LoRa無線通信模塊的煙霧氣體報警器的工作原理示意圖；

圖6為本申請實施例提供的采用NB-IoT無線通信模塊的煙霧氣體報警器的工作原理示意圖；

圖7為本申請實施例提供的報警系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

為了解決現(xiàn)有的煙霧報警器存在的布線及維護不易的問題，本申請實施例提供一種煙霧氣體報警器及報警系統(tǒng)。

以下結(jié)合說明書附圖對本申請的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本申請，并不用于限定本申請。并且在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

實施例一

如圖2所示，其為本申請實施例提供的煙霧氣體報警器的示意圖之一，包括：MCU21，傳感器22、開關(guān)23、揚聲器24和無線通信模塊25。

其中，所述傳感器為氣體傳感器和/或煙霧傳感器，所述傳感器包括：輸入/輸出端，所述開關(guān)包括：輸出端，所述揚聲器包括輸入端，所述無線通信模塊包括：串行外設(shè)接口，所述MCU包括：總線端口、第一通用輸入/輸出端口、第二通用輸入/輸出端口和串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface，SPI)；

所述傳感器的輸入/輸出端與所述MCU的總線端口連接；

所述開關(guān)的輸出端與所述MCU的第一通用輸入/輸出端口連接；

所述揚聲器的輸入端與所述MCU的第二通用輸入/輸出端口連接；

所述無線通信模塊的串行外設(shè)接口和所述MCU的串行外設(shè)接口連接。

具體的，氣體傳感器是是針對氣體分子的檢測，可將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對應(yīng)電信號的轉(zhuǎn)換器。煙霧中含有微小的顆粒粉塵，煙霧傳感器是針對微小顆粒的檢測，可以為光電式煙霧傳感器、離子式煙霧傳感器或者氣敏式煙霧傳感器。

通過本申請實施例的方案，由于使用了無線通信模塊，并將無線通信模塊的串行外設(shè)接口與MCU的串行外設(shè)接口相連，實現(xiàn)了將通用的煙霧氣體報警器的走線方式變更為無線通信模塊，后續(xù)可通過無線通信模塊與上位機進行無線通信，有效地規(guī)避了走線及維護不易的問題。

較佳的，所述無線通信模塊為遠距離(Long Range，簡稱LoRa)無線通信模塊和/或窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBand Internet ofThings，NB-IoT)無線通信模塊。

此時，采用LoRa無線通信模塊的煙霧氣體報警器的示意圖如圖3所示；采用NB-IoT無線通信模塊的煙霧氣體報警器的示意圖如圖4所示。

在上述較佳的實施方式中，在采用LoRa無線通信模塊時，由于LoRa技術(shù)在高性能、遠距離、低功耗，測距和定位等方面突出的特點，因此，使用LoRa無線通信模塊，使得本申請實施例中的煙霧氣體報警器的無線通信距離較遠，且通信過程中抗干擾能力較強，進而提高了報警信息的準(zhǔn)確性以及通信的實時性。

在上述較佳的實施方式中，在采用NB-IoT無線通信模塊時，由于NB-IoT具備廣覆蓋、支撐海量連接的能力、更低功耗和更低的模塊成本四大特點，其中針對廣覆蓋，將提供改進的室內(nèi)覆蓋，在同樣的頻段下，NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴大100倍；針對支撐海量連接的能力，NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；針對更低功耗，NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年；針對更低的模塊成本，企業(yè)預(yù)期的單個接連模塊不超過5美元，因此，可提高報警信息的準(zhǔn)確性以及通信的實時性，降低煙霧氣體報警器的成本。

下面以煙霧氣體報警器采用LoRa無線通信模塊為例，結(jié)合圖5對本申請?zhí)峁┑臒熿F氣體報警器的工作過程進行說明。

當(dāng)包含有采用LoRa無線通信模塊的煙霧氣體報警器和上位機的系統(tǒng)安裝完成后，T1時刻，按“開機按鍵”保證傳感器正常開機；T2時刻，當(dāng)傳感器檢測到有異常情況產(chǎn)生時，觸發(fā)MCU進行相關(guān)動作；T3時刻，當(dāng)MCU被傳感器觸發(fā)后，發(fā)命令給LORA模塊并同時觸發(fā)喇叭和顯示屏報警；T4時刻，LoRa發(fā)報警信息給上位機。

接下來，以煙霧氣體報警器采用NB-IoT無線通信模塊為例，結(jié)合圖6對本申請?zhí)峁┑臒熿F氣體報警器的工作過程進行說明。

當(dāng)包含有采用NB-IoT無線通信模塊的煙霧氣體報警器和上位機的系統(tǒng)安裝完成后，T1時刻，按“開機按鍵”保證傳感器正常開機；T2時刻，當(dāng)傳感器檢測到有異常情況產(chǎn)生時，觸發(fā)MCU進行相關(guān)動作；T3時刻，當(dāng)MCU被傳感器觸發(fā)后，發(fā)命令給NB-IoT無線通信模塊并同時觸發(fā)喇叭和顯示屏報警；T4時刻，NB-IoT無線通信模塊發(fā)報警信息給上位機。

較佳的，所述無線通信模塊還包括復(fù)位(Rest)端口，所述MCU還包括：第三通用輸入/輸出端口；所述無線通信模塊的復(fù)位端口與所述MCU的第三通用輸入/輸出端口連接。

所述MCU，用于在諸如開機等預(yù)設(shè)條件下，向所述無線通信模塊發(fā)送復(fù)位指令，復(fù)位所述無線通信模塊。

在這種較佳的實施方式中，由于MCU與無線通信模塊采用SPI協(xié)議進行通信，通信的兩個設(shè)備中，一個主設(shè)備，一個作為從設(shè)備，這里MCU做為主設(shè)備可通過第三通用輸入/輸出端口向作為從設(shè)備的無線通信模塊的復(fù)位端口輸入復(fù)位信號，可實現(xiàn)MCU對無線通信模塊的復(fù)位。

較佳的，所述無線通信模塊還包括通用輸入/輸出端口；所述MCU還包括：復(fù)位端口；

所述無線通信模塊的通用輸入/輸出端口與所述MCU的復(fù)位端口連接。

所述無線通信模塊，用于在檢測接收的來自MCU的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式，若檢測到所述數(shù)據(jù)格式不滿足預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式，則通過無線通信模塊的通用輸入/輸出端口輸出復(fù)位信號復(fù)位所述MCU模塊。

在這種較佳的方式中，無線通信模塊做為主設(shè)備可通過第三通用輸入/輸出端口向作為從設(shè)備的MCU的復(fù)位端口輸入復(fù)位信號，可實現(xiàn)無線通信模塊對MCU的復(fù)位。

通過上述方案，無線通信模塊與MCU之間通過工作模式的切換，實現(xiàn)了煙霧氣體報警器的自檢、MCU以及無線通信單元的復(fù)位，提高了煙霧氣體報警器的可用性。

較佳的，所述煙霧氣體報警器還包括：包括輸入端的顯示屏27；所述MCU還包括：第四通用輸入/輸出端口；

所述顯示屏的輸入端與所述第四通用輸入/輸出端口連接。

在這種較佳的實施方式中，所述煙霧氣體報警器還具有顯示功能，用于顯示氣體或煙霧的濃度信息。

實施例二

本申請實施例二提供一種報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的示意圖如圖7所示，包括：上位機和至少一個上述實施例一中的任一種煙霧氣體報警器。

所述上位機，用于向所述煙霧氣體報警器發(fā)送控制指令，以及接收煙霧氣體報警器發(fā)送的報警信號；

所述煙霧氣體報警器，用于接收并執(zhí)行上位機發(fā)送的控制指令，以及向所述上位機發(fā)送報警信號。

上述控制指令，包括指示煙霧氣體報警器中的無線通信模塊復(fù)位MCU的指令。此時，無線通信模塊接到復(fù)位MCU的指令時，復(fù)位與其相連的MCU。

通過本申請的第二方面的方案，由于使用了無線通信模塊，并將無線通信模塊與MCU模塊通過MCU的串行外設(shè)接口相連，實現(xiàn)了將通用的煙霧氣體報警器的走線方式變更為無線通信模塊，可通過無線通信模塊與上位機進行通信，有效地規(guī)避了走線及維護不易的問題。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。