宣城无线风速传感器规格

基于无线传感器网络的海洋水环境监测系统的设计


本系统中无线传感器网络硬件中的Zigbee通信模块采用低功耗高性能的无线网络模块CC2420来实现，它工作在**通用的2．4GHz频段。CC2420是一款符合IEEE802．15．4标准的射频收发器，性能稳定且功耗较低。CC2420的选择性和灵敏度指数**过IEEE802．15．4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性，利用此芯片开发的无线通信设备支持数传速率高达250kb／s，可实现多点对多点的快速组网。 CC2420发送数据时，使用直接正交上变频。基带信号的同相分量和正交分量直接被DAC转换为模拟信号，通过低频滤波器，直接变频到设定的信道上，再由天线发射出去。
CC2420只需要较少的外围电路，包括时钟电路、射频I／O匹配电路和微控制器接口电路三部分。芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，也可以由内部电路提供。由内部电路提供时需要外加晶体振荡器和两个负载电容，电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。例如当采用16MHz晶振时，其电容约为22pF。射频I／O匹配电路主要用来匹配芯片的输入／输出阻抗。CC2420与微处理器的连接非常方便，它使用SFD、FIFO、FIFOP、和CCA四个引脚表示收发数据的状态；微处理器通过SPI接口与CC2420交换数据、发送命令等。
CC2420收到物理帧的SFD字段后，会在SFD引脚输出高电平，直到接收完该帧。如果启动了地址辨识，在地址辨识失败后，SFD引脚立即转为输出低电平。FIFO和FIFOP引脚表示接收FIFO的缓存区状态，如果接收FIFO缓存区有数据，FIFO引脚输出高电平；当接收FIFO缓存区为空，FIFO引脚输出低电平；当FIFO引脚在接收FIFO缓存区的数据**过某个临界值时，或在CC2420接收到一个完整的帧以后输出高电平临界值时，可以通过CC2420的寄存器设置。CCA引脚在信道上有信号时输出高电平，它只在接收状态下有效，在CC2420进入接收状态至少8个符号周期后，才会在CCA引脚上输出有效的信道状态信息。
SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK引脚组成，微处理器通过SPI接口访问CC2420内部寄存器和存储器。在访问过程中，CC2420是SPI接口的从设备，接收来自微处理器的时钟信号和片选信号并在微处理器的控制下执行输入／输出操作。SPI接口接收或者发送数据时，都与时钟下降沿对齐，CC2420与MSP430F149是通过SPI连接的，其中MSP430F149处于主模式，CC2420处于从模式。MSP430F149还有4个I／O口与CC2420相连，主要起查询CC2420状态的作用。
电源管理模块为传感器单元、处理器单元、无线通信模块提供能源，并对电源进行管理，以提高能量的利用率。
网络安全专家郭盛华：无线传感器网络的传输安全性
中国**网络安全专家，中国“黑客”教父郭盛华曾说过:“如今，物联网传感器几乎无处不在，它们可以感知可能影响隐私的信息或泄露泄漏时无意的信息。特别是，无线传感器网络（后来称为WSN）广泛用于与健康监测，环境监测，家庭自动化相关的许多应用中。”
中国**网络安全专家，中国“黑客”教父郭盛华曾说过:“如今，物联网传感器几乎无处不在，它们可以感知可能影响隐私的信息或泄露泄漏时无意的信息。特别是，无线传感器网络（后来称为WSN）广泛用于与健康监测，环境监测，家庭自动化相关的许多应用中。”
应用加密机制需要添加额外的位，因此需要额外的处理，额外的存储器和额外的能量（这是传感器寿命的重要资源）来传输这些位。应用它也会增加延迟和丢包。在应用此类算法时会出现其他问题，例如如何生成，传播，管理，撤销或分配密钥。


物理层安全访问


还有另一种替代方案，不使用加密技术来保护WSN节点之间的数据连接和传输。可以通过使用频率跳跃来提供物理层安全访问。这个想法是动态地改变一系列参数，如跳跃集（跳跃的可用频率），停留时间（每个希望的时间间隔）和跳跃模式（使用可用跳跃集的频率的顺序），以避免其他受体监听传输的数据。
能量，存储器和计算机处理的费用可能比使用密码术小，但这种机制的实现是复杂的，不灵活且安全性较低。


WSN中的安全线程


无线网络中的安全线程类似于有线网络中的安全线程，但是由于非制导传输介质，无线网络更容易受到攻击。当我们谈论WSN时，由于架构上的差异，WSN比普通无线网络更复杂。
?WSN通常具有命令节点或基站（集中式实体）。这可以使安全性更容易，但主要问题是节点和这些微小传感器上真正有限的资源。

如何测量风速和风向，其实在古代很早就已经出现，着名的诸葛亮借东风火烧壁，就是因为有效的掌握了风向和风速方面的知识，从而取得了军事的重大胜利。
作为一种对天气测量的设备，用来测量风的方向在大小的的风速传感器和风向传感器在各行各业也得到了广泛的应用，下面我们就看看这两种设备。





风向传感器





风向传感器是以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的一种物理装置。



通常风向传感器主体都采用*的机械结构，当风吹向*的尾部的尾翼的时候，*的箭头就会指风吹过来的方向。为了保持对于方向的敏感性，同时还采用不同的内部机构来给风速传感器辨别方向。通常有以下三类：





电磁式风向传感器：利用电磁原理设计，由于原理种类较多，所以结构与有所不同，目前部分此类传感器已经开始利用陀螺仪芯片或者电子罗盘作为基本元件，其测量精度得到了进一步的提高。





光电式风向传感器：这种风向传感器采用**式格雷码盘作为基本元件，并且使用了特殊定制的编码编码，以光电信号转换原理，可以准确的输出相对应的风向信息。
电阻式风向传感器：这种风向传感器采用类似滑动变阻器的结构，将产生的电阻值的较大值与较小值分别标成360°与0°，当*产生转动的时候，滑动变阻器的滑杆会随着**部的*一起转动，而产生的不同的电压变化就可以计算出风向的角度或者方向了。





风速传感器





风速传感器是一种可以连续测量风速和风量（风量=风速x横截面积）大小的常见传感器。



风速传感器大体上分为机械式（主要有螺旋桨式、风杯式）风速传感器、热风式风速传感器、皮托管风速传感器和基于声学原理的超声波风速传感器。
螺旋桨式风速传感器工作原理


我们知道电扇由电动机带动风扇叶片旋转，在叶片前后产生一个压力差，推动气流流动。螺旋浆式风速计的工作原理恰好与此相反，对准气流的叶片系统受到风压的作用，产生一定的扭力矩使叶片系统旋转。通常螺旋桨式速传感器通过一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转来测量风速，螺旋桨一般装在一个风标的前部，使其旋转平面始终正对风的来向，它的转速正比于风速。
风杯式风速传感器工作原理
风杯式风速传感器，是一种十分常见的风速传感器，较早由英国鲁宾孙发明。感应部分是由三个或四个圆锥形或半球形的空杯组成。空心杯壳固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面顺着一个方向排列，整个横臂架则固定在一根垂直的旋转轴上。





当风从左方吹来时，风杯1与风向平行，风对风杯1的压力在较直于风杯轴方向上的分力近似为零。风杯2与3同风向成60度角相交，对风杯2而言，其凹面迎着风，承受的风压较大;风杯3其凸面迎风，风的绕流作用使其所受风压比风杯2小，由于风杯2与风杯3在垂直于风杯轴方向上的压力差，而使风杯开始顺时针方向旋转，风速越大，起始的压力差越大，产生的加速度越大，风杯转动越快。
风杯开始转动后，由于杯2顺着风的方向转动，受风的压力相对减小，而杯3迎着风以同样的速度转动，所受风压相对增大，风压差不断减小，经过一段时间后（风速不变时），作用在三个风杯上的分压差为零时，风杯就变作匀速转动。这样根据风杯的转速（每秒钟转的圈数）就可以确定风速的大小。





当风杯转动时，带动同轴的多齿截光盘或磁棒转动，通过电路得到与风杯转速成正比的脉冲信号，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实际风速值。目前新型转杯风速表均是采用三杯的，并且锥形杯的性能比半球形的好,当风速增加时转杯能迅速增加转速，以适应气流速度，风速减小时，由于惯性影响，转速却不能立即下降，旋转式风速表在阵性风里指示的风速一般是偏高的成为过高效应（产生的平均误差约为10%）



热式风速传感器工作原理





热式风速传感器以热丝(钨丝或铂丝) 或是以热膜(铂或铬制成薄膜) 为探头,裸露在被测空气，并将它接入惠斯顿电桥，通过惠斯顿电桥的电阻或电流的平衡关系，检测出被测截面空气的流速。热膜式风速传感器的热膜外涂有较薄 的石英膜绝缘层，以便和流体绝缘，并可防止污染，可在带有颗粒的气流中工作，其强度比金属热线丝高。
当空气温度稳定不变时，热丝上的耗电功率等于热丝在空气中瞬时耗去的热量。热丝电阻随温度而变化，热线的电阻和热线温度在通常温度范围(0～300 ℃) 之内，表现为线性关系。放热系数与气流速度有关，流速越大，对应的放热系数也越大，即散热快；流速小，则散热慢。





热式风速传感器所测气流速度是电流与电阻的函数。将电流(或电阻) 保持不变，所测气流速度仅与电阻(或电流) 一一对应。





热线式风速传感器有恒流与恒温两种设计电路。恒温式热线风速传感器较为常用。恒温法原理是测量过程中保持热丝温度恒定，使电桥平衡，此时热丝电阻保持不变，气流速度只是电流的单值函数，根据已知的气流速度与电流的关系可求得通过末端装置的气流速度。恒流式热线风速传感器在测量过程中保持流经热丝的电流值不变。当电流值不变时，气流速度仅仅与热丝电阻有关。根据已知的气流速度与热丝电阻的关系可求得通过风速传感器的气流速度。
热线式风速传感器可测量脉动风速。恒流式风速传感器热惯性较大，恒温式风速传感器的热惯性相对较小，具有较高的速度响应。热线式风速传感器的测量精度均不很高， 使用时要注意温度补偿。





皮托管风速传感器工作原理
皮托管，又名“空速管”，“风速管”，是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H.皮托发明而得名。
用实验方法直接测量气流的速度比较困难，但气流的压力则可以用测压计方便地测出。它主要是用来测量飞机速度的，同时还兼具其他多种功能。因此，可用皮托管测量压力，再应用伯努利定理算出气流的速度。皮托管由一个圆头的双层套管组成（见图），外套管直径为D，在圆头中心O处开一与内套管相连的总压孔，联接测压计的一头，孔的直径为0.3～0.6D。在外套管侧表面距O约3～8D的C处沿周向均匀地开一排与外管壁垂直的静压孔，联接测压计另一头，将皮托管安放在欲测速度的定常气流中，使管轴与气流的方向一致，管子前缘对着来流。当气流接近O点处，其流速逐渐减低，流至O点滞止为零。所以O点测出的是总压P。其次，由于管子很细,C点距O点充分远，因此C点处的速度和压力已经基本上恢复到同来流速度V和压力P相等的数值,因而在C点测出的是静压
风速传感器的注意事项
风速传感器是可连续监测上述地点的风速、风量（风量=风速x横截面积）大小，能够对所处巷道的风速风量进行实时显示，是矿井通风安全参数测量的重要仪表。今天我就对其说一下风速传感器的注意事项，希望大家都能好好的浏览以下的内容。
注意事项


两个禁止：


1、禁止在可燃性气体环境中使用风速传感器，


2、禁止将风速传感器探头置于可燃性气体中。


七个不要：


1、不要拆卸或改装风速传感器;


2、不要将探头和风速计本体暴露在雨中;


3、不要触摸探头内部传感器部位;


4、不要将风速计放置在高温、高湿、多尘和阳光直射的地方;


5、不要用挥发性液体来擦拭风速传感器;


6、不要摔落或重压风速传感器;


7、不要在风速计带电的情况下触摸探头的传感器部位。


三个务必：务必按照使用说明书的要求正确使用风速传感器;在使用中，如遇风速传感器散发出异常气味、声音或冒烟，或有液体流入风速计内部，务必立即关机取出电池;风速传感器长期不使用时，务必取出内部的电池。


1、风向传感器从包装箱内取出后组装，注意点是：风成员沿箭头方向插入;*前后重量应调平衡、前后两翼板应与旋转轴线在同一平面内;指北杆与指北线应在同一方向。


2、传感器组件由风速传感器、风向传感器、传感器支架组成。组装时传感器应分别先连接各自的插件、再套装在支架套筒上，旋紧螺钉。


3、传感器工作电压通常为直流5伏，由于内装防雷器件，实际工作电压不得**6伏。

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