如何測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，其實(shí)在古代很早就已經(jīng)出現(xiàn)，著名的諸葛亮借東風(fēng)火燒壁，就是因?yàn)橛行У恼莆樟孙L(fēng)向和風(fēng)速方面的知識(shí)，從而取得了軍事的重大勝利。
作為一種對(duì)天氣測(cè)量的設(shè)備，用來(lái)測(cè)量風(fēng)的方向在大小的的風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器在各行各業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用，下面我們就看看這兩種設(shè)備。


?


風(fēng)向傳感器


?


風(fēng)向傳感器是以風(fēng)向箭頭的轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)、感受外界的風(fēng)向信息，并將其傳遞給同軸碼盤(pán)，同時(shí)輸出對(duì)應(yīng)風(fēng)向相關(guān)數(shù)值的一種物理裝置。


?
通常風(fēng)向傳感器主體都采用*的機(jī)械結(jié)構(gòu)，當(dāng)風(fēng)吹向*的尾部的尾翼的時(shí)候，*的箭頭就會(huì)指風(fēng)吹過(guò)來(lái)的方向。為了保持對(duì)于方向的敏感性，同時(shí)還采用不同的內(nèi)部機(jī)構(gòu)來(lái)給風(fēng)速傳感器辨別方向。通常有以下三類：


?


電磁式風(fēng)向傳感器：利用電磁原理設(shè)計(jì)，由于原理種類較多，所以結(jié)構(gòu)與有所不同，目前部分此類傳感器已經(jīng)開(kāi)始利用陀螺儀芯片或者電子羅盤(pán)作為基本元件，其測(cè)量精度得到了進(jìn)一步的提高。


?


光電式風(fēng)向傳感器：這種風(fēng)向傳感器采用**式格雷碼盤(pán)作為基本元件，并且使用了特殊定制的編碼編碼，以光電信號(hào)轉(zhuǎn)換原理，可以準(zhǔn)確的輸出相對(duì)應(yīng)的風(fēng)向信息。
電阻式風(fēng)向傳感器：這種風(fēng)向傳感器采用類似滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)，將產(chǎn)生的電阻值的較大值與較小值分別標(biāo)成360°與0°，當(dāng)*產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的滑桿會(huì)隨著**部的*一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而產(chǎn)生的不同的電壓變化就可以計(jì)算出風(fēng)向的角度或者方向了。


?


風(fēng)速傳感器


?


風(fēng)速傳感器是一種可以連續(xù)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)量（風(fēng)量=風(fēng)速x橫截面積）大小的常見(jiàn)傳感器。


?
風(fēng)速傳感器大體上分為機(jī)械式（主要有螺旋槳式、風(fēng)杯式）風(fēng)速傳感器、熱風(fēng)式風(fēng)速傳感器、皮托管風(fēng)速傳感器和基于聲學(xué)原理的超聲波風(fēng)速傳感器。
無(wú)線傳感器技術(shù)使物聯(lián)網(wǎng)變得更容易獲得更高效率
識(shí)別系統(tǒng)集成和服務(wù)被認(rèn)為是所有公司部署的較大機(jī)會(huì)，識(shí)別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用將產(chǎn)生可觀的收入。LPRS?CS*一手了解到使用要求，應(yīng)用程序和較終用戶，因此可以利用這項(xiàng)技術(shù)造福于所有人。


他們否部署無(wú)線傳感器來(lái)監(jiān)控以前**被監(jiān)控過(guò)的關(guān)鍵資產(chǎn)，或使較終用戶利用他們的勞動(dòng)力獲得更高的效率，優(yōu)先處理優(yōu)先任務(wù)而非普通任務(wù)和經(jīng)常不需要例行的任務(wù)，增加價(jià)值的機(jī)會(huì)
當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用需要克服一些挑戰(zhàn)。


1、使用哪種無(wú)線技術(shù)，它能帶來(lái)什么好處？


2、需要怎樣的專業(yè)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)解決方案？


3、該使用什么后臺(tái)系統(tǒng)？


4、要花費(fèi)多少錢(qián)，需要多長(zhǎng)時(shí)間？


5、**率（ROI）是多少？


LPRS?CS公司總經(jīng)理Nick?Pummel說(shuō)：“我們一次又一次地被問(wèn)及這些問(wèn)題，因此決定提供靈活的端到端解決方案，推出安全的云服務(wù)和控制和監(jiān)控軟件，用戶不必為傳感器尋找單獨(dú)的合作伙伴。這和我們二十年前**過(guò)程完全相同，創(chuàng)造了易于使用并能**市場(chǎng)的easyRadio系列箱外無(wú)線收發(fā)器。”


傳統(tǒng)的解決方案中，從一個(gè)獨(dú)立的無(wú)線傳感器提供到云連接的平臺(tái)，產(chǎn)品系列讓人眼花繚亂，組裝一個(gè)完整系統(tǒng)的復(fù)雜性令人望而生畏。LPRS連接解決方案現(xiàn)在可以提供一個(gè)完整的軟件包。


LPRS?CS為客戶提供一站式服務(wù)，提供無(wú)線傳感器硬件連接和網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)。他們基于云的解決方案具有無(wú)限的可伸縮性和快速部署能力，在概念驗(yàn)證和較終推出之間不會(huì)有太長(zhǎng)的時(shí)間。


這給系統(tǒng)集成商和服務(wù)提供商提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，可以使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而不必?fù)碛须娮印o(wú)線、云計(jì)算等更多的內(nèi)部知識(shí)，較終意味著給客戶帶來(lái)更多的利潤(rùn)。


LPRS?CS私有云平臺(tái)提供安全的Web瀏覽器訪問(wèn)和易于使用的報(bào)表系統(tǒng)，用戶可配置的警報(bào)引擎，安全且可擴(kuò)展。典型的應(yīng)用包括醫(yī)療、制冷監(jiān)控、機(jī)房溫度監(jiān)控、博物館溫度監(jiān)控，設(shè)施管理和家庭遠(yuǎn)程醫(yī)療。
基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的海洋水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)


本系統(tǒng)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件中的Zigbee通信模塊采用低功耗高性能的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊CC2420來(lái)實(shí)現(xiàn)，它工作在**通用的2．4GHz頻段。CC2420是一款符合IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，性能穩(wěn)定且功耗較低。CC2420的選擇性和靈敏度指數(shù)**過(guò)IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性，利用此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)傳速率高達(dá)250kb／s，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。??CC2420發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使用直接正交上變頻。基帶信號(hào)的同相分量和正交分量直接被DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過(guò)低頻濾波器，直接變頻到設(shè)定的信道上，再由天線發(fā)射出去。
CC2420只需要較少的外圍電路，包括時(shí)鐘電路、射頻I／O匹配電路和微控制器接口電路三部分。芯片本振信號(hào)既可由外部有源晶體提供，也可以由內(nèi)部電路提供。由內(nèi)部電路提供時(shí)需要外加晶體振蕩器和兩個(gè)負(fù)載電容，電容的大小取決于晶體的頻率及輸入容抗等參數(shù)。例如當(dāng)采用16MHz晶振時(shí)，其電容約為22pF。射頻I／O匹配電路主要用來(lái)匹配芯片的輸入／輸出阻抗。CC2420與微處理器的連接非常方便，它使用SFD、FIFO、FIFOP、和CCA四個(gè)引腳表示收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)；微處理器通過(guò)SPI接口與CC2420交換數(shù)據(jù)、發(fā)送命令等。
CC2420收到物理幀的SFD字段后，會(huì)在SFD引腳輸出高電平，直到接收完該幀。如果啟動(dòng)了地址辨識(shí)，在地址辨識(shí)失敗后，SFD引腳立即轉(zhuǎn)為輸出低電平。FIFO和FIFOP引腳表示接收FIFO的緩存區(qū)狀態(tài)，如果接收FIFO緩存區(qū)有數(shù)據(jù)，F(xiàn)IFO引腳輸出高電平；當(dāng)接收FIFO緩存區(qū)為空，F(xiàn)IFO引腳輸出低電平；當(dāng)FIFO引腳在接收FIFO緩存區(qū)的數(shù)據(jù)**過(guò)某個(gè)臨界值時(shí)，或在CC2420接收到一個(gè)完整的幀以后輸出高電平臨界值時(shí)，可以通過(guò)CC2420的寄存器設(shè)置。CCA引腳在信道上有信號(hào)時(shí)輸出高電平，它只在接收狀態(tài)下有效，在CC2420進(jìn)入接收狀態(tài)至少8個(gè)符號(hào)周期后，才會(huì)在CCA引腳上輸出有效的信道狀態(tài)信息。
SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK引腳組成，微處理器通過(guò)SPI接口訪問(wèn)CC2420內(nèi)部寄存器和存儲(chǔ)器。在訪問(wèn)過(guò)程中，CC2420是SPI接口的從設(shè)備，接收來(lái)自微處理器的時(shí)鐘信號(hào)和片選信號(hào)并在微處理器的控制下執(zhí)行輸入／輸出操作。SPI接口接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都與時(shí)鐘下降沿對(duì)齊，CC2420與MSP430F149是通過(guò)SPI連接的，其中MSP430F149處于主模式，CC2420處于從模式。MSP430F149還有4個(gè)I／O口與CC2420相連，主要起查詢CC2420狀態(tài)的作用。
電源管理模塊為傳感器單元、處理器單元、無(wú)線通信模塊提供能源，并對(duì)電源進(jìn)行管理，以提高能量的利用率。

網(wǎng)絡(luò)安全專家郭盛華：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸安全性
中國(guó)**網(wǎng)絡(luò)安全專家，中國(guó)“黑客”教父郭盛華曾說(shuō)過(guò):“如今，物聯(lián)網(wǎng)傳感器幾乎無(wú)處不在，它們可以感知可能影響隱私的信息或泄露泄漏時(shí)無(wú)意的信息。特別是，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（后來(lái)稱為WSN）廣泛用于與健康監(jiān)測(cè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)，家庭自動(dòng)化相關(guān)的許多應(yīng)用中。”
中國(guó)**網(wǎng)絡(luò)安全專家，中國(guó)“黑客”教父郭盛華曾說(shuō)過(guò):“如今，物聯(lián)網(wǎng)傳感器幾乎無(wú)處不在，它們可以感知可能影響隱私的信息或泄露泄漏時(shí)無(wú)意的信息。特別是，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（后來(lái)稱為WSN）廣泛用于與健康監(jiān)測(cè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)，家庭自動(dòng)化相關(guān)的許多應(yīng)用中。”
應(yīng)用加密機(jī)制需要添加額外的位，因此需要額外的處理，額外的存儲(chǔ)器和額外的能量（這是傳感器壽命的重要資源）來(lái)傳輸這些位。應(yīng)用它也會(huì)增加延遲和丟包。在應(yīng)用此類算法時(shí)會(huì)出現(xiàn)其他問(wèn)題，例如如何生成，傳播，管理，撤銷或分配密鑰。


物理層安全訪問(wèn)


還有另一種替代方案，不使用加密技術(shù)來(lái)保護(hù)WSN節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)連接和傳輸。可以通過(guò)使用頻率跳躍來(lái)提供物理層安全訪問(wèn)。這個(gè)想法是動(dòng)態(tài)地改變一系列參數(shù)，如跳躍集（跳躍的可用頻率），停留時(shí)間（每個(gè)希望的時(shí)間間隔）和跳躍模式（使用可用跳躍集的頻率的順序），以避免其他受體監(jiān)聽(tīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
能量，存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)處理的費(fèi)用可能比使用密碼術(shù)小，但這種機(jī)制的實(shí)現(xiàn)是復(fù)雜的，不靈活且安全性較低。


WSN中的安全線程


無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的安全線程類似于有線網(wǎng)絡(luò)中的安全線程，但是由于非制導(dǎo)傳輸介質(zhì)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。當(dāng)我們談?wù)揥SN時(shí)，由于架構(gòu)上的差異，WSN比普通無(wú)線網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜。
?WSN通常具有命令節(jié)點(diǎn)或基站（集中式實(shí)體）。這可以使安全性更容易，但主要問(wèn)題是節(jié)點(diǎn)和這些微小傳感器上真正有限的資源。

超聲波風(fēng)速傳感器工作原理
超聲波風(fēng)速傳感器的工作原理是利用超聲波時(shí)差法來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的測(cè)量。由于聲音在空氣中的傳播速度，會(huì)和風(fēng)向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，那么它的速度會(huì)加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風(fēng)向相反，那么它的速度會(huì)變慢。所以，在固定的檢測(cè)條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)。?通過(guò)計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。由于聲波在空氣中傳播時(shí)，它的速度受溫度的影響很大；風(fēng)速傳感器檢測(cè)兩個(gè)通道上的兩個(gè)相反方向，因此溫度對(duì)聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。
超聲波風(fēng)速傳感器它具有重量輕、沒(méi)有任何移動(dòng)部件、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，?而且不需維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，能同時(shí)輸出風(fēng)速和風(fēng)向。客戶可根據(jù)需要選擇風(fēng)速單位、?輸出頻率及輸出格式。也可根據(jù)需要選擇加熱裝置(在冰冷環(huán)境下**使用)或模擬輸出。可以與電腦、數(shù)據(jù)采集器或其它具有RS485或模擬輸出相符合的采集設(shè)備連用。如果需要，也可以多臺(tái)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是一種較為**的測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向的儀器。?由于它很好地克服了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀固有的缺陷，?因而能全天候地、長(zhǎng)久地正常工作，越來(lái)越廣泛地得到使用。它將是機(jī)械式風(fēng)速儀的強(qiáng)有力替代品。


?


超聲波風(fēng)速傳感器特點(diǎn)：


1、采用聲波相位補(bǔ)償技術(shù)，精度更高；


2、采用隨機(jī)誤差識(shí)別技術(shù)，大風(fēng)下也可**測(cè)量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn)；


3、針對(duì)細(xì)雨，濃霧天氣的測(cè)量補(bǔ)償技術(shù)，具有更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)力；


4、數(shù)字濾波技術(shù)，抗電磁干擾能力更強(qiáng)；


5、無(wú)啟動(dòng)風(fēng)速限制，零風(fēng)速工作，適合室內(nèi)微風(fēng)的測(cè)量，無(wú)角度限制(360°*)，同時(shí)獲得風(fēng)速、風(fēng)向的數(shù)據(jù)；


6、測(cè)量精度高;性能穩(wěn)定;低功耗不需校準(zhǔn)；


7、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，儀器抗腐蝕性強(qiáng)，在安裝和使用時(shí)*擔(dān)心損壞；


8、設(shè)計(jì)靈活，輕巧，攜帶輕便，安裝、拆卸容易；


9、信號(hào)接入方便，同時(shí)提供數(shù)字和模擬兩種信號(hào)；


10、不需維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，?真正的0～359°工作?(無(wú)死角)。


?


風(fēng)向風(fēng)速傳感器的應(yīng)用


?
風(fēng)向傳感器和風(fēng)速傳感器雖然是兩種完全獨(dú)立的傳感器，但大多數(shù)情況下，這兩種傳感器是整合在同一測(cè)量設(shè)備中，通過(guò)綜合處理數(shù)據(jù)信息，共同發(fā)揮作用的。


?


風(fēng)向風(fēng)速傳感器在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用


?


在氣象領(lǐng)域，通常需要對(duì)許多種自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察，如風(fēng)速與氣象的變化，當(dāng)然還有風(fēng)向的變化，對(duì)于風(fēng)向的測(cè)量工作，現(xiàn)在基本是使用風(fēng)向儀或者風(fēng)向傳感器設(shè)備來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。


?
地面風(fēng)向變化的測(cè)量：在沙漠、高原地區(qū)的風(fēng)沙治理工作中，通常人們需要注意氣流流動(dòng)的速度與風(fēng)向的變化，這樣可以掌握到更多的氣象數(shù)據(jù)，一邊制定更完善的治理方案，所以在整個(gè)過(guò)程中用到風(fēng)向傳感器這種氣象設(shè)備。


?


海洋風(fēng)暴預(yù)警：可以說(shuō)海洋氣象預(yù)警系統(tǒng)是風(fēng)向傳感器在氣象領(lǐng)域重要應(yīng)用之一，它為海洋氣象預(yù)警系統(tǒng)提供的風(fēng)向變化數(shù)據(jù)，是預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)覆蓋范圍以及“運(yùn)行”軌跡的重要參數(shù)之一


?


風(fēng)向風(fēng)速傳感器在煤礦領(lǐng)域的應(yīng)用


?


安裝在礦井中的通風(fēng)設(shè)備，往往型號(hào)不一，而且其工作功率也有著較大的差別，所以需要使用風(fēng)速傳感器設(shè)備對(duì)各個(gè)通風(fēng)道的風(fēng)速值進(jìn)行監(jiān)視，防止某個(gè)位置的通風(fēng)率過(guò)低而出現(xiàn)的有害氣體濃度過(guò)高的現(xiàn)象出現(xiàn)。
其實(shí)為了確保各大、中、小型煤礦生產(chǎn)工作安全的進(jìn)行，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在煤礦中應(yīng)該安裝風(fēng)速傳感器設(shè)備，在每一個(gè)采礦區(qū)、翼回風(fēng)巷以及總回風(fēng)巷都應(yīng)該設(shè)置風(fēng)速傳感器設(shè)備，而掘進(jìn)工作面就屬于采礦區(qū)的一部分，因此掘進(jìn)工作面，是需要安裝風(fēng)速傳感器的。


?


其實(shí)在掘進(jìn)面中需要安裝風(fēng)速傳感器還有一個(gè)主要的原因，就是通常煤礦中的甲烷、一氧化碳、瓦斯等有害氣體往往從掘進(jìn)面出現(xiàn)的概率較大，甚至有些氣體在地下形成的“氣室”中的氣體直接就是一些有害性氣體，因此煤礦中需要在每個(gè)位置都安裝風(fēng)速傳感器并連接通風(fēng)設(shè)備。

-/gjjici/-

上海豫淞電子科技有限公司,簡(jiǎn)稱豫淞科技（YUSONG TEST）。豫淞科技有限公司是一家致力于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案的供應(yīng)商,產(chǎn)品涉及工業(yè)測(cè)量,工業(yè)安全防護(hù),自動(dòng)化檢測(cè),物流系統(tǒng)解決方案四塊領(lǐng)域。 
      公司是以技術(shù)研發(fā)為基礎(chǔ),服務(wù)客戶為**,以完善自身匯報(bào)社會(huì)為目的科技型企業(yè),致力于成為行業(yè)內(nèi)**無(wú)線智能企業(yè),為客戶提供智能傳感器, 無(wú)線加速度傳感器,無(wú)線振動(dòng)傳感器,無(wú)線傾角傳感器,無(wú)線溫度傳感器,無(wú)線壓力傳感器,無(wú)線力傳感器,無(wú)線數(shù)據(jù)采集端,綜合性智能傳輸基站,無(wú)線傳感解決方案。 

     圍繞客戶需求,以智能化,微型化,網(wǎng)絡(luò)化為方向的技術(shù)創(chuàng)新,提供**化系統(tǒng),為客戶創(chuàng)造較大**。 運(yùn)用數(shù)字信息技術(shù),打造工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),讓物質(zhì)文明充斥每個(gè)角落。

     豫淞科技堅(jiān)持以客戶至上的原則,致力成為是成為*設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、故障診斷系統(tǒng)解決方案企業(yè)