1. 研究目的与意义
近年来，随着生活水平的增高，各行各业发展迅猛，家庭中电器不断增加，从而导致不安全的因素也随之增多，其中不乏包括煤气设备老化等原因导致的燃气泄漏引发的中毒、爆炸，家中电器由于使用不当从而引发火灾时有发生，直接威胁着人们的生命安全和财产安全，然而，一般的报警器功能单一，性能稳定性差，不能很好的满足人民生活的需要。而大型的监控系统价格昂贵，需专门的技术人员管理，不适合家用。
随着嵌入式系统的不断普及和人工智能的迅速发展，智能家居逐渐走进人们的生活。人们更加注重家庭居住的安全性，特别是防火。因此，开发一款能够根据Lora 无线通信的远程火灾报警系统具有十分重要的意义。该系统可以配备一个主机负责接受和显示数据，两个从机分别监测火焰烟雾浓度和温度。2. 课题关键问题和重难点
本文利用低功耗的单片机结合通讯技术开发设计了基于单片机的燃气泄漏检测仪,经过理论和实验验证，该燃远程火灾报警监控系统具有成本低、可靠性好、抗干扰能力强、实时性高等优点，系统整体结构简单、容易实现、实用方便，符合安全系统的设计要求。本设计能够实时监测温度、烟雾浓度以及火焰，并且通过显示屏能够实时显示当前传感器数据和用户设定的阈值，当数据超出阈值时可通过蜂鸣器报警。有效避免火灾、爆炸、窒息、死亡等恶性事故的发生，可广泛应用于城市安防、小区、工厂、学校、家庭，燃气运输等众多领域。
本设计系统包括mcu控制模块，数据采集模块，信息存储模块、显示模块等。文中对每个部分功能、实现的过程作了详细介绍。整个系统的核心是实时监控，各项功能的实现满足了课题所有要求。设计电路图，应用单片机编写程序控制。
难点：
3. 国内外研究现状（文献综述）
| 温度采集和烟雾浓度采集，不仅适用于工业生产，同时对于农业生产活动都有很强的作用，关于温度监测领域。利用虚拟仪器技术引入到温度监测系统的控制中，利用虚拟仪器的温度监测系统的设置[1]。不仅可以保证整个监测系统的灵活以及可靠性，同时设计成本低廉，保证功能完善，伴随着科学技术的发展，研究技术日益完善，具有较强的现实意义。在对于环境监测数据的传统方式上来看，主要是利用一些专业的仪器设备来进行测量工作，但是由于这些测量设备在体积上较大，同时实时性能不高，在测量精度上存在一定的误差，同时需要通过人为工作进行检测，需要耗费大量的精力，这种方法不能够满足现代化快速发展的经济社会下[2]。对于监测数据的需求，人工化的测量操作需要通过大量数据记录以及不间断地测量工作才能够实现整体的监测，监控信息数据会随着季节变化出现误差。是基本原理是一样的。这个话题被广泛使用，涉及面广。特别是在当今智能设备和信息时代大数据飞速发展的今天，它已经渗透到我们生活的各个方面，降低了运行成本和生产成本，安全可靠[3]。随着科学技术的突飞猛进和普及，人们对各种高性能设备的要求也随之不断的提高，在不同的行业和不同场景对环境的控制要求也越来越高。传统的监测方法，是以人力为基础，主要是凭借着人工值班、人工不断按时巡检等其他方式来测量和记录环境状态信息。在这种模式下，不仅效率低，不利于人力资源的充分利用，而且缺乏科学性[4]。 近年来，由于在工业生产，家庭安全，环境监测和医疗等领域对气体传感器的精度，性能，稳定性方面的要求越来越高，因此对气体传感器的研究和开发也越来越重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化，智能化和多功能化[5]。深入研究和掌握有机，无机，生物和各种材料的特性及相互作用，理解各类气体传感器的工作原理和作用机理，正确选择各类传感器的敏感材料，灵活应用微机械加工技术，敏感薄膜形成技术，微电子技术，光纤技术等，使传感器性能最优化是气体传感器的发展方向。它已被广泛用于监测各种参数，例如折射率（RI）、浓度、温度和应变[6]。消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术[7]。随着技术的发展与进步，Semtech（升特）公司推出的LoRa（LongRange），作为一种新的无线扩频调制技术正在被广泛应用在建立智慧工厂、智慧城市、智慧农业等物联网领域[8]。该技术能够实现以较低的发射功率达到很远的通信距离，据官网介绍，运用 Lora技术的射频模块，在空旷地区的通信距离已经可以达到15km。并且LoRa调制技术具有抗干扰能力强、稳定性高、易于组网等优点，非常适合应用于对城市大气环境的监测[9]。 在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术。也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场[10]。 参考文献： [1]潘瑜春，黄兴荣，马景宇，等.面向精准农业的农田地块更新地理信息系统[J].农机化研究，2016,(08):77-81. [2]孟志军，王秀，赵春江，等.基于嵌入式组件技术的精准农业农田信息采集系统的设计与实现[J].农业工程学报，2016, (04) :91-96. [3]刘磊.新时期传输控制技术在计算机无线网络通信中的应用[J].电脑知识与技术. 2019,(22):23-24 [4]李建龙.信息农业生态学[M].北京:化学工业出版社.2004. [5] 李永生，杨莉玲. 半导体气敏元件的选择性研究[J]. 传感器技术，2002（3）：1-3 [6] Xinghu Fu ,Qiannan Li , Xiqing Cao, Zhexu Huang et al., Multiparameter Sensor Based onDCF Composite Tapered Structure Cascaded LPFGs for the SimultaneousMeasurement of Refractive Index, Temperature, and Axial Strain[J]. IEEESENSORS JOURNAL , VOL. 22, NO. 19, 1 OCTOBER 2022. [7] 耿德根，马潮等.AVR高速嵌入式单片机原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002. [8] Bor M, Vidler JE, Roedig U. LoRa for the Internet of Things[J]. 2016. [9] Gu C, Jiang L,Tan R. Lora-based localization: Opportunities and challenges[J]. arXivpreprint arXiv:1812.11481, 2018. [10] 谢望. 消防报警传感器技术的现状和发展趋势[M]. 仪器仪表用户, 2016, 13(5).
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4. 研究方案
1、设计方案
充分利用已有资料、图书馆书库资料、图书馆电子资源库以及互联网上的资源库，通过一切途径浏览有关资料文献，并对与设计有关的知识和文献资料进行汇总、归纳、创新，并结合设计任务构思设计方案。根据任务和实际要求，该总体方案主要有单片机、lora主机、lara从机、温度传感器、烟雾浓度传感器、火焰传感器、lcd液晶显示屏、蜂鸣器等部分构成。系统构成框图1-1所示。
5. 工作计划
第1周：接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；
第2周：阅读相关资料，理解有关内容；
第3周：翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；
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