矿用无线风速传感器的研究
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矿用无线风速传感器的研究
Study on Mining Wireless Wind Velocity Sensors
(河南理工大学)
李长青李迎杰
LI Chang-qing LI Ying-jie
摘要:本文提出了一种基于Zigbee 技术的超声波旋涡式无线风速传感器的研究方案,论述了无线传感器的基本构成和工作原理,对硬件电路和软件进行了设计,解决了采用放炮的工作面掘进方式带来的传感器的线路容易被炸断的问题,实现了风速传感器和工作分站之间的无线通信,降低了布线工作量,提高了工作效率,延长了风速传感器的寿命。关键词:无线;风速传感器;通信中图分类号：TP 文献标识码：B
Abstract:This paper presents a kind of wireless supersonic vortex sensor based on Zigbee study program,discusses the construction and working principle of this sensor,designs its hardware and sofeware,resolves the problem of using blasting tunneling operation lead to frequent occurrence of fractured lines in the workplace ’s heading face,realizes wireless communication between wind velocity sensors and workstations,reduces wiring workload,ehances work efficiency,extends wind velocity sensors ’life expectancy.Key words:wireless;wind velocity sensor;communication
文章编号:1008-0570(2012)10-0319-02
1引言
在煤矿安全生产中,风速是重要的监测参数之一。及时的通风,能够有效的降低甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢,二氧化硫等有毒有害气体的浓度,在保障井下工作人员安全生产方面有重要意义。而这一重要意义及作用是建立在风速传感器正常工作的前提下。由于矿井的掘进工作面多数采用放炮方式,所以放置在掘进工作面的传感器的通信线路容易被炸断,直接影响监控系统发挥作用。本文研究了一种基于Zigbee 技术的超声波旋涡式无线风速传感器(以下简称为传感器),解决了以上问题,对提高煤矿监测监控系统的可靠性具有一定的意义。
2传感器的系统原理
2.1风速采集的基本原理
流体力学中著名的“卡门涡街”原理是传感器实现风速测量的理论基础。在无限界流场中,插入垂直于流向一根非流线型阻挡体。在一定的雷诺数范围内,当流体流过阻挡体时,在其下游会产生两排内旋的、互相交替的旋涡列,这就是著名的卡门涡街原理。根据此原理,在雷诺数Red=200~50000范围内,由旋涡发生体产生的旋涡个数与流速成正比,与旋涡发生体的线径成反比,即
(1)
式中f 是旋涡频率,单位Hz;v 是气流速度,单位m/s;d 是旋涡发生体迎流面最大宽度,单位mm;St 是斯特拉哈尔系数,雷诺数在200~50000范围内是St 为常数。
2.2无线模块的基本原理
本文采用Zigbee 技术作为无线通信技术的基础。它是一种基于IEEE 802.15.4技术标准的无线通信技术。该技术简单实
用,并有以下一些显著特点:数据传输速率低、功耗低、成本低、网络容量大、时延短、安全性高、工作频段灵活免费等。ZigBee 主要应用在一定距离范围内并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。其典型的传输数据类型有周期性数据(如传感器数据)、间歇性数据(如照明控制数据)和重复性低反应时间数据等。
3传感器的硬件设计
无线风速传感器的整体结构框图如图1所示。
图1无线风速传感器结构框图
(1)微处理模块:该模块的原理图如图2所示,单片机
LPC932主要连接晶振电路、
看门狗电路、红外接收电路、数据
采集电路、信息发送电路,指示电路,显示电路等;本设计充分利用了LPC932的SPI 、PMW 、CCU 、UART 等内部硬件资源,减小了系统体积,降低了系统成本,提高了系统稳定性。
图2微处理器部分电路原理图
李长青:教授硕士生导师
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基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现
南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动
Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers
矿用风速传感器设计方案
矿用风速传感器设计方案 第1章矿用风速传感器概述 1.1矿用风速传感器的作用 矿用风速传感器用于检测煤矿井下各坑道、风口、主风扇等处的风速。在煤炭开采的过程中，总有瓦斯涌出。为稀释矿井空气中的瓦斯，需不断地向井下输送新鲜空气。风量是通风系统的重要参数之一。因此，对矿井风速的监测是矿井监控的主要内容之一。 1.2矿用风速传感器的安装位置 安装：风速传感器可安装在主要测风站和进回风巷等地。安装地应在距顶板较好无明显淋水，不妨碍运输和行人安全的地方，传感头指向应与风流方向一致。安装前应首先测量通道平均风速，任选一点安装，遥控器对准传感器按动上、下键，使就地显示为平均风速即可。注意：传感器安装一定要牢固，不得摆动，传感器测风面一定要垂直风流方向。 1.3矿用风速传感器的技术指标 测量范围：0.4 ～15m/s 测量误差：≤±0.3m/s 输出信号：频率型200Hz~1000Hz或电流型1mA~5mA 工作电压：12V～21V(DC) 工作电流：≤90 mA 传输距离：≤2Km 1.4矿用风速传感器的分类 （1）按传感器用途可分为环境参数传感器与生产参数传感器。 （2）按供电方式可分为自带电源式传感器与外接电源式传感器两种。 （3）按其输出信号形式可分为模拟量、开关量、累计脉冲量等。模拟信号应符合 下列信号制式：电流模拟信号为1～5mA或4～20mA，频率模拟信号为200～1000Hz 或5～15Hz。 （4）按作用原理不同可分为：机械翼式风速传感器、电子翼式风速传感器、热效应式风速传感器超声波风速传感器。 （5）按风速的测量范围可分为高速风速传感器（V>10m/s）、中速风速传感器
风速传感器说明书
风速传感器说明书文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
一、产品概述 该三杯式风速传感器是我公司自主研发、生产的一款风速测量仪器，本品由壳体、风杯和电路模块组成，内部集成光电转换机构、工业微电脑处理器、标准电流发生器、电流驱动器等。 传感器壳体和风杯采用铝合金材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很高的强度、耐候性、防腐蚀和防水性。电缆接插件为军工插头，具有良好的防腐、防侵蚀性能，能够保证仪器长期使用，同时配合使用风速传感器内部进口轴承系统说明书，确保了风速采集的精确性。 电路PCB采用军工级A级材料，确保了参数的稳定和电气性能的品质；电子元件均采用进口工业级芯片，使得整体具有极可靠的抗电磁干扰能力，能保证主机在－20℃～＋50℃,湿度35％～85％（不结露）范围内均能正常工作。 二、应用范围 本产品可广泛运用于工程机械（起重机、履带吊、门吊、塔吊等）领域，铁路、港口、码头、电厂、气象、索道、环境、温室、养殖、空气调节、节能监控、农业、医疗、洁净空间等领域风速的测量，并输出相应的信号。
三、技术参数 □脉冲输出型：□ NPN输出□ PNP输出 □ NPN输出带内部上拉（Ω） □RS485通讯型 □电压输出型:□ 0-2VDC □ 0-5VDC □ 0-10VDC □电流输出型: 4-20mA 电源：根据输出类型不同所需的电压源范围不同电流输出型: 12~24V 电压输出型：输出0-2VDC：6~24V 输出0-5VDC：6~24V 输出0-10VDC：12~24V 脉冲输出型：5~24V 量程：□0-30m/s □0-60m/s 负载能力: □其他□<500Ω□＞2kΩ 最大功耗（DC24V）: 脉冲型MAX≤200mW； 电压型MAX≤300mW； 电流型MAX≤700mW； 启动风力：~s 重量:≤
(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统
基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1
风速传感器 说明书
一、产品概述 (2) 二、应用范围 (2) 三、技术参数 (3) 四、功能特点 (4) 五、结构尺寸图 (4) 六、固定方式 (5) 七、信号输出定义 (5) 八、线色定义 (6) 九、脉冲型风速输出电路图 (7) 十、脉冲输出型计算 (8) 十一、RS485/232通讯协议 (8) 十二、风力等级划分表 (11) 十三、风速与输出信号对应表 (12)
一、产品概述 该三杯式风速传感器是我公 司自主研发、生产的一款风速测量 仪器，本品由壳体、风杯和电路模 块组成，内部集成光电转换机构、 工业微电脑处理器、标准电流发生 器、电流驱动器等。 传感器壳体和风杯采用铝合金材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很高的强度、耐候性、防腐蚀和防水性。电缆接插件为军工插头，具有良好的防腐、防侵蚀性能，能够保证仪器长期使用，同时配合使用风速传感器内部进口轴承系统说明书，确保了风速采集的精确性。 电路PCB采用军工级A级材料，确保了参数的稳定和电气性能的品质；电子元件均采用进口工业级芯片，使得整体具有极可靠的抗电磁干扰能力，能保证主机在－20℃～＋50℃,湿度35％～85％（不结露）范围内均能正常工作。 二、应用范围 本产品可广泛运用于工程机械（起重机、履带吊、门吊、塔吊等）领域，铁路、港口、码头、电厂、气象、索道、环境、温室、
养殖、空气调节、节能监控、农业、医疗、洁净空间等领域风速的测量，并输出相应的信号。 三、技术参数 □脉冲输出型：□NPN输出□PNP输出 □NPN输出带内部上拉（4.7KΩ） □RS485通讯型 □电压输出型:□0-2VDC □0-5VDC □0-10VDC □电流输出型: 4-20mA 电源：根据输出类型不同所需的电压源范围不同 电流输出型: 12~24V 电压输出型：输出0-2VDC：6~24V 输出0-5VDC：6~24V 输出0-10VDC：12~24V 脉冲输出型：5~24V 量程：□0-30m/s □0-60m/s 负载能力: □其他□<500Ω□＞2kΩ 最大功耗（DC24V）: 脉冲型MAX≤200mW； 电压型MAX≤300mW； 电流型MAX≤700mW； 启动风力：0.4~0.8m/s 重量:≤0.5Kg
无线传感器网络的应用研究
1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。
2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：
基于无线传感器网络的智能交通系统的设计
一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。
风速传感器介绍
日常生活生产中，很多地方都需要对风速值大小进行测量，如海上作业、环保、飞行作业，各类风扇制造业、通风空调系统等领域。对于不同的测量地点，进行不同的风速测量，可选择用不同方式的测风传感器进行测量，选型正确，对于测量的方便性和准确性都有很大的帮助。 风速传感器可分为： 1、G75B叶轮式风速传感器 叶轮式风速传感器可广泛应用在管道测风、建筑节能、环保监测等领域，避免了风杯式风速传感器体积较大，安装不方便的缺点。适用于有微小颗粒粉尘的设备管道中的微风测量 技术参数： 安装直径最小40mm； 启动风速：G75B：0.5m/s 最小显示分辨率0.01m/s； 温度范围：-20~80℃； 测量范围0-50m/s； 输出接口：1、脉冲；2、电流；3、电压；4、继电器接口（1c）；5、RS232/RS485；6、显示接口（用户定制或现有的标准显示仪表）；7、开关量输出接口NPN/PNP。 2、FS01型风速传感器 FS01型风速传感器采用高塑合金铝经严格的氧化、喷塑工艺加工而成，用于实现对环境风速的测量，输出标准的脉冲信号或电流信号，方便使用。可广泛用于智能温室、气象站、船舶、工程机械、风力发电等环境的风速测量。 技术参数： 量程：0-30m 输出：脉冲/4-20mA信号（FS01/S） 供电电压：DC12-24v 精度：5% 功耗：＜0.5W 环境温度：-20~85℃ 传输距离：＞300m 响应时间：＜1s 重量：0.32Kg 安装方式：法兰盘安装或螺纹安装 3、FS02摆锤式风速传感器 FS02摆锤式风风速传感器专为各种大型起重、悬臂机械设备而研制开发,具有自调节竖直角度的智能风速传感设备，风杯采用优质合金铝制成，机械强度高、抗风能力强，且采用树脂喷涂技术，室外安装不生锈。主要适用于履带式起重机、汽车吊及抖动颠簸、起伏变化较大的露天设备。用它可以实时采集外界环境的实际风速并输出相应的信号。 技术参数： 量程：0-30m 输出： 4-20mA 供电电压：DC24V 精度：＜5% 环境温度：-40~120℃ 启动风速：＜0.5m/s 杯体摆动角度：120°
无线传感器网络研究报告现状及发展
无线传感器网络的研究现状及发展 默认分类 2008-06-12 18:19:20 阅读910 评论0 字号：大中小 摘要：无线传感器网络(WSN>综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS>嵌入式计算技术．分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息．具有十分广阔的应用前景，成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成，分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。 关键词：无线传感器网络节点 MAC层路由协议跨层设计 Abstract: Wireless sensor network (WSN> is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN> has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wih the existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article. Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design 一、概述 随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步，包括微电子机械系统 文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚 盈 袁慎芳 吴 键 丁建伟 李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。 收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009 Q/3204JSSH 144-2012 KGF2矿用风量传感器 KGF2 air volume sensor 2012-11-15发布 2012-11-15实施 江苏三恒科技股份有限公司发布 Q/3204JSSH 144-2012 前言 本标准参照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》而编制，同时参照部分国家标准和行业标准进行制定的。 本标准防爆性能遵守GB 3836.1-2010《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》、GB 3836.4-2010《爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备》；技术指标遵守MT 209-90《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》、MT 210-90《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法》、MT 448-2008《矿用风速传感器》编写(其中抗干扰、可靠性除外)。 本标准由江苏三恒科技股份有限公司提出并起草。 本标准由江苏三恒科技股份有限公司研发中心归口。3144256866 本标准主要起草人：毕成模、杨皆沈。153******** KGF2矿用风量传感器 1范围 本标准规定了KGF2矿用风量传感器的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存。 本标准适用于KGF2矿用风量传感器（以下简称传感器）。 2 规范性引用文件 下列文件中条款通过本标准的引用而成为本标准条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T191-2008 包装贮运图示标志 GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温 GB/T 2423.2 电工电子产品试验环境第2部分：试验方法试验B：高温 GB/T2423.4 电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法 GB/T2423.5 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea 和导则：冲击 GB/T2423.8 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed：自由跌落 GB/T2423.10 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）GB 3836.1-2010 爆炸性环境第1部分：设备通用要求 GB 3836.4-2010 爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备 MT/T154.10 煤矿用安全仪器仪表产品型号编制方法和管理办法 MT210-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法 AQ 1043-2007 矿用产品安全标志标识 GB/T 9969-2008 工业产品使用说明书总则 GB/T2829-2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验) GB/T10111-2008 随机数的产生及其在产品质量抽样检验中的应用程序 GB 4208-2008 外壳防护等级(IP 代码) MT448-2008 矿用风速传感器 MT/T772 煤矿监控系统主要性能测试方法 3 术语和定义 https://www.360docs.net/doc/cb8545544.html,/ FM-FS风速传感器 FM-FS风速传感器技术参数： .供电电压：DC5-24V 或者 DC12-24 V(可选) .信号输出方式：电压：0-2v 0-5v、0-10v(可选) 电流：4-20mA 数字：RS485(232) 脉冲信号 .传感器样式：三杯式 .启动风速：0.4-0.8m/s .分辨率： 0.1m/s .测量范围：0-30m 0-60m(可选) .系统误差：±3% .传输距离：大于1000m .接线方式：电压：三线制电流：三线制、两线制数字：四线制 TTL电平：三线制脉冲：三线制 .工作温度：-20℃~80℃ .功耗：脉冲型MAX≤0.2W;电压型MAX≤0.3W;电流型MAX≤0.7W .重量：<1kg FM-FS风速传感器功能及特点： 风速传感器由壳体、风杯和电路模块组成。传感器壳体和风杯采用铝合金材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很高的强度、耐候性、防腐蚀和防水性。电缆接插件为军工插头，具有良好的防腐、防侵蚀性能，能够保证仪器长期使用，同时配合内部进口轴承系统，确保了风速采集的精确性。 电路PCB采用军工级A级材料，确保了参数的稳定和电气性能的品质;电子元件均采用进口工业级芯片，使得整体具有极可靠的抗电磁干扰能力，能保证主机在-20℃～60℃,湿度10%─95%范围内均能正常工作。 １ https://www.360docs.net/doc/cb8545544.html,/ ２ 风速传感器体积小巧，法兰盘底座，携带、安装方便快捷、外观精美，测量精度高，量程宽，稳定性能好，低功耗，数据信息性度好，信号传输距离长，抗外界干扰能力强，信号输出形式多样，铝合金材料质量轻，强度高。 FM-FS 风速传感器 适用范围： .可广泛应用于温室、环境保护、气象站、船舶、 码头、重机、吊车、港口、码头、缆车、任何需要测量风速风向的场所。 FM-FS 风速传感器 外型规格： 无线传感器网络技术的应用 摘要：无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。 关键词：无线传感器网络，军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通。 1．无线传感器网络研究背景以及发展现状 随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。WSN是由布置在监测区域内传感器节点以无线通信方式形成一个多跳的无线自组网（Ad hoc），其目的是协作的感知，采集 和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是WSN的三要素。将Ad hoc技术与传感器技术相结合，人们可以通过WSN感知客观世界，扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。WSN技术现已经被广泛应用。图为WSN基本结构。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。 无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。无线传感器网络在农业中的运用是推进农业生产走向智能化、自动化的最可行的方法之一。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN研究计划，我国于1999年正式启动研究。国家自然科学基金委员会在2005年将网络传感器中基础理论在一篇我国20年预见技术调查报告中，信息领域157项技术课题中7项与传感器网络有直接关系，2006年初发布的《国家长期科学与技术发展 GFY15矿用双向风速传感器产品介绍 矿用双向风速传感器（以下简称传感器），主要用于煤矿井下各种巷道、风口、扇风机井口等处的风速、风向的检测，能够就地显示当前风速值并有同步风速值信号输出。 GFY15矿用双向风速传感器技术参数 1、防爆型式矿用本质安全型，防爆标志为：“ExibⅠMb”。 2、供电电源a）工作电压：直流9V~24V；b）工作电流：≤50mA。 3、测量范围：0.4m/s～15m/s。 4、基本误差：在测量范围内不超过±0.2m/s。 5、分辨率：0.1m/s。 6、输出信号(出厂时只有一种) 6.1、RS485 信号a) 半双工通信方式，传输速率：2400bps；b) 信号电压峰峰值：2V～12V；c) 最大传输距离：不小于2km（使用MHYV 煤矿用电缆，其单芯截面积为1.5mm2)。 6.2、频率信号a) 信号范围：200Hz~1000Hz(线性对应0 m/s～15m/s)频率信号；b) 信号的正、负脉冲宽度：≥0.3ms；c) 高电平不小于3.0V （拉电流为2mA 时），低电平不大于0.5V（灌电流为2mA 时）。6.3、电流信号a) 1mA～5mA 或4mA～20mA 电流信号(线性对应0 m/s~15m/s，也可选为0~5mA 或者0~20mA)；b) 负载能力：1mA～5mA 时≥800Ω；4mA～20mA 时≥200Ω。 6.4、电流信号a) 电流类型：1mA/5mA、0mA/5mA(对应正向风/反向风)可选（电路板右边的跳线J1，拨下时输出1mA/5mA，接上时输出 0mA/5mA）；b) 信号范围：0mA时，≤0.05mA；1mA 时，1mA～1.4mA；5mA 时，4.5mA～5.5shenhua08mA；c) 负载能力：≥1kΩ。 7、响应时间传感器的响应时间：≤5s。 8、声光报警功能a) 传感器能在测量范围内设置报警点（出厂设为8m/s），报警显示值与设定值中煤的差值不大于0.1m/s；b) 报警声级强度在其1m远处的声响信号的声级不小于80dB（A）；光信号在黑暗环境中20m 远处清晰可见。 风速传感器说明书标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N] 一、产品概述 该三杯式风速传感器是我公司自主研发、生产的一款风速测量仪器，本品由壳体、风杯和电路模块组成，内部集成光电转换机构、工业微电脑处理器、标准电流发生器、电流驱动器等。 传感器壳体和风杯采用铝合金材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很高的强度、耐候性、防腐蚀和防水性。电缆接插件为军工插头，具有良好的防腐、防侵蚀性能，能够保证仪器长期使用，同时配合使用风速传感器内部进口轴承系统说明书，确保了风速采集的精确性。 电路PCB采用军工级A级材料，确保了参数的稳定和电气性能的品质；电子元件均采用进口工业级芯片，使得整体具有极可靠的抗电磁干扰能力，能保证主机在－20℃～＋50℃,湿度35％～85％（不结露）范围内均能正常工作。 二、应用范围 本产品可广泛运用于工程机械（起重机、履带吊、门吊、塔吊等）领域，铁路、港口、码头、电厂、气象、索道、环境、温室、养殖、空气 调节、节能监控、农业、医疗、洁净空间等领域风速的测量，并输出相应的信号。 三、技术参数 □脉冲输出型：□ NPN输出□ PNP输出 □ NPN输出带内部上拉（Ω） □RS485通讯型 □电压输出型:□ 0-2VDC □ 0-5VDC □ 0-10VDC □电流输出型: 4-20mA 电源：根据输出类型不同所需的电压源范围不同 电流输出型: 12~24V 电压输出型：输出0-2VDC：6~24V 输出0-5VDC：6~24V 输出0-10VDC：12~24V 脉冲输出型：5~24V 量程：□0-30m/s □0-60m/s 负载能力: □其他□<500Ω□＞2kΩ 最大功耗（DC24V）: 脉冲型MAX≤200mW； 电压型MAX≤300mW； 电流型MAX≤700mW； 启动风力：~s 重量:≤基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈
KGF2矿用风量传感器企标(江苏三恒)
FM-FS风速传感器
无线传感器网络技术的应用
GFY15矿用双向风速传感器技术参数
风速传感器说明书