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随着空气质量下降,空气污染传感器正在上升

3天前通过路加福音詹姆斯

随着空气质量变得更大的关注,个性化的空气质量传感器可以成为衡量当地污染的下一个方式?

随着世界人口的快速增长,许多大城市开始感受到影响。生活成本不断上升,房地产价格飞涨,越来越多的人挤在越来越小的空间里。根据联合国的说法,68%的全球人口将在2050年之前生活在这些城市化地区,2018年的55%。

除了更高的成本和人口密度外,还存在有害的环境影响。机动车辆,热量和发电,工业设施,垃圾填埋场,废物焚烧,农业,烹饪和照明挥发性有机化合物(VOC)的排放有助于较差的空气质量。

世界空气污染的实时空气质量指数

世界空气污染的实时空气质量指数。截图使用WAQI

虽然世界卫生组织(世卫组织)承认,发达国家的主要城市已经有了一些改善,但中低收入城市,特别是发展中国家的城市,正面临着日益严重的空气污染。

据证明,研究空气污染和死亡率密切相关,例如来自公共卫生英格兰(PHE)的2014年报告,估计这一点伦敦至少8%的死亡可归因于长期的微粒污染。世界卫生组织说,全球380万人的过早死亡归因于环境空气污染,其中80%由心脏病和中风造成,另有20%由呼吸系统疾病和癌症造成。

有了这么多的问题和已知的污染物,目前正在监测城市的空气质量如何?

目前监测空气质量的方法

由于空气质量对人体健康的巨大危害,准确监测和跟踪空气质量数据至关重要。监测空气质量有助于评估与环境空气质量标准和法规相关的污染水平。强大的监测还可以向官员发出警报,并使其能够迅速采取纠正措施,从而防止极端事件的发生。

大多数传统的监测站都是固定装置,直接连接到电网。

一个空气质量测量系统的例子

空气质量测量系统的一个例子。图片由空气奎达

虽然它们高度准确,但它们的构造和运营昂贵,因为它们需要定期校准和维护。另一个缺点是他们有多大。他们的规模使得在所需的地方建立新的尺寸。

它们是固定的事实(即,在繁忙的街道的一侧)意味着收集的数据不一定代表局部空气质量方面的更大图像。此限制增加了对数据建模的依赖性,这需要时间和阻碍精度。

然而,有一个潜在的替代方案:传感器。

空气质量传感器的救援

近年来,传感器在互联网的出现(物联网)旁边有很长的路要走。传感器构成物联网骨干,涉及在每个行业实时收集,处理和传达数据的数十亿。

离散、无线、便携式电池和自供电传感器可能成为实时、准确空气质量监测的解决方案,这是许多研究应用的核心。

背包里的空气传感器

例如,剑桥大学已经部署了它的所谓“Alphasense“在学生的背包里的传感器在骑自行车和行走时。通过在背包里纳入其中,更容易”地图“空气污染在整个城市中,结果表明这座城市的地区没有2次高度高于近十倍通过固定参考站测量。监测NO2水平至关重要,因为它是由汽车和燃气炉发出的空气污染物,这与心脏病和呼吸系统疾病有关。

具有AI处理的多用传感器

瑞萨公司甚至正在进行研究建立了一个多用途的空气质量传感器解决方案,测量室内、室外和冰箱内的空气质量。该传感器由集成的锂离子电池供电,还有一个专用的MCU,用于支持人工智能的数据处理,并通过蓝牙发送。

瑞萨空气质量传感器原理图。

瑞萨空气质量传感器原理图。图片由瑞萨

智能手机变成了气体传感器

最近,伯克利实验室和加州大学伯克利分校的研究人员开发了超薄(“原子薄”)二维传感器它在室温下工作,可以把智能手机变成气体传感器。

超薄空气质量传感器原理图。

超薄空气质量传感器原理图。图片由Azizi等人和加州大学伯克利分校

和剑桥传感器一样,它也能感应到NO2。然而,它是由一层二硫化铼铌合金构成的,对NO2分子有电反应,对其他有毒气体的反应很小。除了超薄,该传感器既灵活又透明。这种传感器可能成为可穿戴监测应用的潜在候选者。