硬件编程 · 厨房烟雾+火焰双重报警 · 2026-07-04

需求洞察

目标用户：老旧小区厨房、小餐饮后厨、独居老人及厨房临时离人家庭。

真实痛点：厨房火灾多数源于油锅过热起火或燃气泄漏，但很多人炒菜时临时接电话、拿快递而离开灶台，回来时火已窜起。传统烟雾报警器安装在客厅，距离厨房远，且无法区分油烟与火灾烟雾，误报率高，极易被断电丢弃。

为什么值得做：直接用ESP32搭建近火源报警节点，双传感器互相校验：火焰传感器先于烟雾检测到骤亮与红外变化，MQ-2再验证可燃气体或浓烟浓度，只有两者同时触发才鸣响蜂鸣器，大幅降低炒菜油烟误报。同时以SSE推送到家人手机，即便在卧室也能立即得知险情，真正实现“灶台级”防护，用极低成本弥补市场产品短板。

方案设计

感知层

• MQ-2半导体烟雾传感器：对液化气、丙烷、氢气及烟雾敏感，模拟输出接入ESP32 ADC。预热后，输出0~3.3V对应洁净空气到高浓度烟雾。
• 火焰传感器（红外接收模块）：检测760nm~1100nm红外光，输出模拟量，有火源时电压明显下降。通过35脚采集。
• 两个模拟量持续采集，每200ms一次，滑动窗口滤波排除瞬时抖动。

控制层

ESP32主控运行FreeRTOS双任务：采样任务读取两个ADC，进行阈值比较；通信任务维持WiFi连接并运行SSE服务器。当火焰传感器读数超过阈值（例如<1.5V）且MQ-2超过阈值（>2.0V），判定为真实火情，触发报警标志。报警标志自锁，只有通过板载按钮清零或重新上电。

执行层

• 蜂鸣器由GPIO27驱动，NPN三极管扩流，输出3.3kHz~4kHz脉冲音频，声压级≥85dB。
• 状态灯（GPIO2）：待机时慢闪（1秒周期），报警时快闪（200ms周期），便于视觉确认。

日志/联网层

ESP32工作在AP+STA或纯STA模式，连接家中路由器。建立一个HTTP服务器，提供/events路由，每次有状态变化（正常→报警）时推送JSON事件。手机浏览器访问ESP32 IP即可看到实时报警页面，无需安装APP。事件格式：data: {"smoke": 2.8, "flame": 0.9, "alarm": true}\n\n。同时可通过串口打印日志，用于调试。

物料清单

剩余预算2元可用于外壳或热缩管，满足55元内要求。

接线与结构

使用给定IO完全可行，无需修改。

• MQ-2 A0 → GPIO34（ADC1_CH6），VCC接5V，GND共地。注意模块必须5V供电以保证加热电压，但模拟输出兼容3.3V。
• 火焰传感器 A0 → GPIO35（ADC1_CH7），VCC接3.3V，GND共地。
• 蜂鸣器正极 → 通过S8050驱动接GPIO27：GPIO27→1kΩ→三极管基极；三极管集电极接蜂鸣器负，蜂鸣器正直接5V；发射极接地。模块自带震荡的则跳过三极管直接接IO，但建议加三极管以增大音量。
• 状态灯LED阳极 → GPIO2，串联220Ω→GND。因为GPIO2内部LED可能复用，用外接更亮。
• 共同GND：所有模块地线与ESP32 GND可靠连接。
• 上电前检查ADC输入电压不得超过3.3V，MQ-2模块一般有分压电阻输出，安全。

结构上，传感器模块尽量贴近烟源，可用铜柱固定面包板，阻燃外壳开窗，保证气流与红外穿透。

核心代码

以下给出简化但可编译的PlatformIO骨架，使用Arduino框架。滤除了SSE细部路由以突出重点逻辑，完整代码可在绑定异步TCP库后补充。

#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <ESPAsyncWebServer.h>

const int SMOKE_PIN = 34;
const int FLAME_PIN = 35;
const int BUZZER_PIN = 27;
const int LED_PIN = 2;

const float SMOKE_THRESH = 2.0;   // 电压阈值(V)
const float FLAME_THRESH = 1.5;   // 电压低于此表示有火

AsyncWebServer server(80);
AsyncEventSource events("/events");

bool alarmActive = false;
unsigned long lastSample = 0;

void setup() {
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(BUZZER_PIN, LOW);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  Serial.begin(115200);
  
  WiFi.begin("SSID", "PASS");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN)); // 连接中快闪
  }
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  
  events.onConnect([](AsyncEventSourceClient *client){
    client->send("{\"status\":\"connected\"}",NULL,millis());
  });
  server.addHandler(&events);
  server.begin();
}

void loop() {
  if (millis() - lastSample > 200) {
    lastSample = millis();
    float smokeV = analogRead(SMOKE_PIN) * 3.3 / 4095.0;
    float flameV = analogRead(FLAME_PIN) * 3.3 / 4095.0;
    
    bool fireDetected = (smokeV > SMOKE_THRESH) && (flameV < FLAME_THRESH);
    if (fireDetected && !alarmActive) {
      alarmActive = true;
      String json = "{\"smoke\":" + String(smokeV,2) + 
                    ",\"flame\":" + String(flameV,2) + 
                    ",\"alarm\":true}";
    }
    
    if (alarmActive) {
      digitalWrite(LED_PIN, millis() % 200 < 100 ? HIGH : LOW); // 快闪
    } else {
      digitalWrite(LED_PIN, millis() % 1000 < 500 ? HIGH : LOW); // 慢闪
    }
  }
  delay(1);
}