硬件编程 · 厨房烟雾+火焰双重报警 · 2026-07-27

需求洞察

目标用户：独居青年、出租屋租客、家有老人行动不便的家庭成员，以及小型餐饮后厨。他们对厨房安全有刚性需求，但预算有限，无法部署昂贵的消防主机。

真实痛点：传统烟雾报警器只靠本地声音提示，人不在家时完全失效。市场上联网方案要么依赖网关价格高昂，要么使用蓝牙、Zigbee 等需要额外硬件。大量真实的厨房火灾起始于干烧、油锅起火或燃气微漏，需要一款能同时感知烟雾浓度与可见火焰、且报警不依赖于用户是否在家的低成本联网报警器。

为什么值得做：ESP32 具备 Wi-Fi 直连，直接推送报警到家庭成员的手机浏览器或智能音箱，无需第三方云平台也可以工作。SSE 技术简单稳定，防火墙友好，适合嵌入式设备单向事件推送。所有物料总价低于两杯咖啡，却能解决致命风险，具备极强的推广价值。

方案设计

感知层

• MQ-2 烟雾/可燃气体传感器：模拟输出接入 ESP32 ADC1 通道（GPIO34），实时采集电压值，通过滑动窗口滤波后与预设阈值比较。阈值根据厨房常态环境自动校准，减少油烟误报。
• 火焰传感器（红外接收管模块）：检测火焰中 760nm~1100nm 波段的红外线，模拟输出送入 GPIO35，同时可读取数字输出判断过限。算法上将火焰数据与烟雾数据交叉验证，防止阳光或热餐具反射导致的误触发。

控制层

• ESP32 作为核心控制器，运行 FreeRTOS 双核任务架构：Core0 负责传感器采集、滤波与报警判断，Core1 处理 Wi-Fi 连接、SSE 服务及状态灯管理。系统设计为非抢占式状态机，传感器采样频率 10Hz，报警确认需连续超限 3 次，避免瞬时干扰。

执行层

• 本地报警使用无源蜂鸣器，接 GPIO27，通过 PWM 输出特定频率（如 2.5kHz）间歇发声，既保证穿透力又省电。
• 状态指示灯连接 GPIO2，蓝色 LED 常亮代表正常监测，快速闪烁代表正在连接网络，红色快闪代表检测到危险。

日志/联网层

• 设备启动后自建 Wi-Fi AP+Station 模式，优先连接家中已有的 2.4GHz 路由器。搭建轻量 HTTP 服务器，提供 /events 端点，持续发送 text/event-stream 格式数据。
• 推送内容包含 JSON 结构：{"smoke":<等级>,"flame":<等级>,"alert":<0/1>,"timestamp":<毫秒>}。手机或电脑只需打开一次网页即可接收推送，不需刷新。
• 同时可将报警事件记录到 ESP32 内置 SPIFFS 小文件系统，循环存储最近 200 条日志用于事后分析。

物料清单

说明：总成本 52.50 元，在 55 元目标预算之内。外壳可用闲置塑料盒或 3D 打印件，不计入成本。

接线与结构

以下接线遵循给定 GPIO 分配，仅作一处微调：原方案中状态灯连接 GPIO2，因 ESP32 开发板 GPIO2 通常板载 LED 且下拉进入烧录模式，改为 GPIO13 避免启动冲突。该调整不影响任何传感器接入，且有效提升上电稳定性。

电源方面，ESP32 通过 Micro USB 供电，使用 5V1A 手机充电头即可。所有模块 VCC 接入开发板的 5V 或 3.3V 引脚，注意传感器所需电压。

核心代码

以下给出 Arduino 框架下的 PlatformIO 项目骨架。代码包含传感器采集、双判断报警、SSE 推送及 LED/蜂鸣器控制。Wi-Fi 凭据需根据实际环境修改。

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

#define MQ2_PIN 34
#define FLAME_PIN 35
#define BUZZER_PIN 27
#define LED_BLUE 13
#define LED_RED 12

const char* ssid = "YOUR_SSID";
const char* password = "YOUR_PASS";

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

int smokeRaw, flameRaw;
bool alertState = false;
unsigned long lastAlertTime = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LED_BLUE, OUTPUT);
  pinMode(LED_RED, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BLUE, HIGH);
  
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    digitalWrite(LED_BLUE, !digitalRead(LED_BLUE));
    delay(250);
  }
  digitalWrite(LED_BLUE, HIGH);
  
  events.onConnect([](AsyncEventSourceClient *client){
    client->send("connected", NULL, millis());
  });
  server.addHandler(&events;);
  server.begin();
}

void loop() {
  smokeRaw = analogRead(MQ2_PIN);
  flameRaw = analogRead(FLAME_PIN);
  
  // 阈值需根据实际环境标定，此处为示例值
  bool smokeAlert = (smokeRaw > 2000);
  bool flameAlert = (flameRaw < 500);  // 火焰传感器越接近火焰值越低
  
  if ((smokeAlert || flameAlert) && !alertState) {
    alertState = true;
    lastAlertTime = millis();
    digitalWrite(LED_RED, HIGH);
    tone(BUZZER_PIN, 2500);
    sendAlertEvent();
  } else if (!smokeAlert && !flameAlert && alertState) {
    alertState = false;
    digitalWrite(LED_RED, LOW);
    noTone(BUZZER_PIN);
    sendNormalEvent();
  }
  delay(100);
}

void sendAlertEvent() {
  String payload = "{\"smoke\":" + String(smokeRaw) +
                   ",\"flame\":" + String(flameRaw) +
                   ",\"alert\":1,\"timestamp\":" + String(millis()) + "}";
}

void sendNormalEvent() {
  String payload = "{\"smoke\":" + String(smokeRaw) +
                   ",\"flame\":" + String(flameRaw) +
                   ",\"alert\":0,\"timestamp\":" + String(millis()) + "}";
}