硬件编程 · 厨房烟雾+火焰双重报警 · 2026-09-08

需求洞察

目标用户是家中常开火做饭的中青年群体，以及有老人独自在家做饭的家庭照料者。真实痛点是厨房存在“看不见的风险”：燃气小火被风吹灭、油炸冒烟过久、油锅瞬间起火，而这类隐患往往在几十秒内升级。传统烟雾报警器仅能感知颗粒物，无法识别明火；商用厨房报警主机则造价数千元，且需专业布线。值得做这件事的理由有四点：其一，ESP32 与 MQ-2 成本极低，一次采购不足 55 元；其二，火焰传感器利用红外频段探测明火，响应时间小于 1 秒，比烟雾扩散更快；其三，SSE 方案让用户不必装 App，打开浏览器即可看到实时状态；其四，本项目既可以作为智能家居中控的一个节点，也能独立运行，具备实用与教育双重价值。

方案设计

• 感知层：MQ-2 烟雾传感器（模拟量输出 A0）负责检测空气中可燃气体与烟雾浓度，其内部加热电阻保证对油烟与燃气有较高灵敏度；火焰传感器（数字量 DO 输出）内置 5mm 红外接收管，对准炉灶方向可识别 760nm-1100nm 火焰光谱。两者形成“先呛后火”“先火后烟”的互补逻辑。
• 控制层：ESP32 核心承担数据采集、阈值判断与状态机切换。程序采用主循环轮询方式，每 200ms 读取一次模拟量与数字量，经滑动滤波后与预设阈值比较。逻辑分三档：无异常（绿灯慢闪）、烟雾报警或火焰报警（红灯快闪 + 蜂鸣器间歇鸣叫）、双重报警（红灯常亮 + 蜂鸣器连续鸣叫）。
• 执行层：有源蜂鸣器（低电平触发）串接 NPN 三极管或直接由 GPIO 驱动，用于声报警；一颗 5mm 共阳 RGB LED 作为状态指示，常见故障（传感器掉线、Wi-Fi 断连）以黄灯进行区分。
• 日志/联网层：ESP32 开启 SoftAP 或连接家中路由器。通过 WiFiServer 实现轻量级 SSE，即浏览器向 /events 发起长连接，服务器在检测到状态变化时向所有客户端推送 event: alert\ndata: {"smoke":xx,"fire":xx}。同时使用 Preferences 库将最近 20 条事件时间戳写入 NVS，功耗与延迟均优于 HTTP 轮询。

物料清单

接线与结构

使用 Arduino 默认引脚定义，所有模块共地与 3.3V/5V 供电：

说明：原建议 GPIO 2 为状态灯，但该引脚同时连接板载蓝色 LED，方便调试，故方案中直接复用板载 LED，可减少接线。若需红绿双色指示，则 GPIO 2 仍为板载灯，额外用 GPIO 4 与 GPIO 16 连接外接 LED。火焰传感器 DO 输出为数字信号（有火为高或低取决于模块），本方案假定“检测到火焰输出高电平”，若模块为低有效则代码内反转。

核心代码

以下为 PlatformIO + Arduino 框架的可编译骨架，仅保留核心双判据与 SSE 推送逻辑。完整工程含分区表。

#include <WiFi.h>
#include <Preferences.h>

#define SMOKE_PIN 34
#define FIRE_PIN 35
#define BUZZER_PIN 27
#define LED_PIN 2
#define ADC_THRESHOLD 1800   // 根据 MQ-2 上电稳定后 ADC 值调整（12位分辨率，0-4095）
#define POLL_INTERVAL 200

const char* ssid = "你的WiFi";
const char* password = "你的密码";

WiFiServer server(80);
Preferences prefs;
unsigned long lastPoll = 0;
bool lastAlert = false;
char msgBuffer[128];

void pushEvent(const char* jsonData) {
  // SSE 简单广播：遍历所有连接的 WiFiClient
  for (int i = 0; i < 10; i++) {
    WiFiClient client = server.available();
    if (client && client.connected()) {
      client.println("id: " + String((uint32_t)esp_random()));
      client.printf("data: %s\n\n", jsonData);
    }
  }
}

void setup() {
  pinMode(SMOKE_PIN, INPUT);
  pinMode(FIRE_PIN, INPUT);
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  prefs.begin("kitchen", false);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
  }
  server.begin();
  // 配置 MQ-2 通电预热倒计时
  for (int i = 30; i >= 0; i--) {
    delay(1000);
  }
}

void loop() {
  if (millis() - lastPoll >= POLL_INTERVAL) {
    lastPoll = millis();
    int smokeValue = analogRead(SMOKE_PIN);
    bool fireState = digitalRead(FIRE_PIN);
    bool smokeAlert = (smokeValue > ADC_THRESHOLD);
    bool fireAlert = fireState;   // 若模块低电平表示有火则改为 !fireState

    bool alertNow = smokeAlert || fireAlert;
    // 蜂鸣器与LED动作
    if (alertNow) {
      if (smokeAlert && fireAlert) tone(BUZZER_PIN, 2000);       // 双报警：连续声
      else { for (int j=0;j<3;j++) { tone(BUZZER_PIN, 1000); delay(100); noTone(BUZZER_PIN); delay(100); } }
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    } else {
      noTone(BUZZER_PIN);
      // LED 慢闪表示正常
      digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
      delay(50);
      digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    }

    // 状态变化时记录日志并通过 SSE 推送
    if (alertNow != lastAlert) {
               "{\"smoke\":%d,\"fire\":%d,\"smokeVal\":%d}",
      pushEvent(msgBuffer);
      lastAlert = alertNow;
    }
  }
}