Основы робототехники

Потребительские датчики качества воздуха: можно ли доверять им?

Содержание

Все чаще люди используют недорогие датчики качества воздуха для измерения параметров загрязнения. Можно ли доверять показаниям приборов?

Датчики потребительского класса еще не так надежны, как датчики лабораторного класса. Для того чтобы они стали более надежными и точными, требуется больше исследований. В этой статье рассматриваются преимущества и проблемы аппаратов и то, что вы можете узнать из них сегодня.

Что такое датчики качества воздуха?

Датчики качества воздуха потребительского класса относительно недороги. Некоторые из них могут поместиться в ладони вашей руки, а многие предоставляют данные в режиме реального времени. Очень недорогие мониторы качества воздуха, такие как детектор дыма или угарного газа, просто предупреждают вас, когда есть проблема. По сравнению со сложным лабораторным оборудованием и федеральными станциями мониторинга воздуха, информация с потребительских датчиков, может быть более доступной для широкой общественности и охватывать большее количество мест. В то время как стандарты потребительских сенсорных технологий развиваются, требуется больше усилий для интерпретации результатов.

Какие виды загрязняющих веществ измеряются датчиками качества воздуха?

Независимо от того, проводите ли вы измерения внутри или снаружи, существуют две основные категории загрязнения, которые могут контролировать потребительские датчики: 1) твердые частицы и/или 2) газы. Это две категории, которые могут контролировать большинство аппаратов.

Твердые частицы (PM)

Твердые частицы (PM) представляют собой смесь твердых частиц и капель жидкости. Некоторые из них можно увидеть невооруженным глазом (например, видимая пыль), в то время как другие настолько малы, что вам понадобится микроскоп. Существует две основные фракции размера PM, вызывающие озабоченность. Это PM10 (PM с размером до 10 микрон) и PM2.5 (размер до 2,5 микрон).

Средний человеческий волос составляет 70 микрон в диаметре. Что, примерно, в 30 раз больше самого большого диаметра PM2.5. Размер важен. Это достаточно мало, чтобы быть вдыхаемым глубоко в ваши легкие, где возможно проникновение в кровоток.

Газ

Многие газообразные загрязнители могут быть найдены как снаружи, так и внутри. При сжигании топлива, будь то на городской фабрике, в вашей газовой плите, печи или в вашем автомобиле, образуются такие газы, как окись углерода (CO) и двуокись азота (NO2).

В дополнение к CO и NO2 , некоторые портативные датчики пытаются измерить летучие органические соединения (ЛОС), которые являются воздушно-капельными химикатами. Например, вы можете столкнуться с ЛОС после удаления газов из некоторых продуктов или при использовании чистящих спреев.

Какие стандарты существуют для загрязнения воздуха?

Потребительские датчики не предназначены для замены дорогостоящих крупномасштабных станций контроля качества воздуха. Такие системы контролируют и регулируют перечень загрязняющих веществ на открытом воздухе, таких как озон, твердые частицы (PM) или диоксид азота. Многие потребительские датчики тестируются и разрабатываются относительно этих данных.

Параметры загрязнения воздуха в помещении могут сильно отличаться от данных на открытом воздухе. Сегодня существует не так много стандартов для тестирования качества воздуха в помещениях с помощью датчиков в жилых зданиях, за исключением окиси углерода и дыма. Уровни отдельных общих загрязнителей воздуха в помещениях, таких как плесень и пыльца, не могут быть отдельно зарегистрированы от остальной смеси других загрязнителей обычным датчиком.

Как работают датчики качества воздуха потребительского класса?

Датчики дают вам оценку твердых частиц (PM) или газообразных загрязнителей в воздухе, часто основанную на измерении других загрязнителей, которых гораздо легче измерить. Например, можно измерить количество света, рассеянного твердыми частицами, которое обычно увеличивается по мере повышения уровня загрязнения. Иногда эти результаты помещаются на шкалу низкого, среднего и высокого уровня. Или в случае очень простых мониторов качества воздуха, таких как детекторы дыма, на двоичной шкале (которая сигнализирует, присутствует ли дым или нет). Забавный факт: некоторые из первых недорогих датчиков PM были построены из детекторов дыма.

С другой стороны, лабораторный пробоотборник качества воздуха может дать вам прямое измерение загрязняющих веществ в воздухе, например, сколько пыли находится в 1 кубическом метре воздуха (микрограмм/м3).

Проблемы недорогих датчиков PM

Многие датчики твердых частиц (PM) являются фотометрами. Это означает, что они оценивают количество PM в воздухе на основе того, сколько света от лазера или светодиода блокируется или рассеивается, когда этот свет проводят через воздух. Есть много факторов, которые могут вмешиваться в эти процессы, такие как:

  • Различные виды твердых частиц могут рассеивать свет по-разному в зависимости от их размера, формы и цвета. Например, частицы более темного цвета будут рассеивать меньше света, чем частицы более светлого цвета. Калибровка по этим факторам необходима для высокоточных оценок.
  • Некоторые очень маленькие PM могут быть пропущены светом, прошедшим через воздух.
  • Некоторые PM настолько велики, что они могут не попасть в камеру датчика.
  • Частицы пыли сами по себе могут накапливаться на устройстве с течением времени и блокировать датчик. Одним из способов может быть очистка сжатым воздухом.
  • Источник света LED или лазер из-за временного затемнения могут дать неточную информацию для оценки.
  • Датчик нуждается в разумном количестве воздуха, проходящего в его камеру обнаружения и выходящего из нее, чтобы произвести надежные оценки уровней загрязнения, поскольку они изменяются с течением времени. Если он находится в месте, где поток воздуха заблокирован или существенно уменьшен, то возможна недооценка концентрации частиц.
  • Влажность и температура могут сильно повлиять на показания приборов. Например, если вы принесете датчик рядом с душем, он будет "чувствовать" много твердых частиц в воздухе, но на самом деле он обнаруживает водяной пар.

Проблемы портативных газовых датчиков

Мониторы, которые показывают концентрацию таких газов, как CO и NO2, как правило, стоят дорого.

Портативные датчики ЛОС являются менее дорогими, но имеют ограничения из-за сложности, необходимой для измерения концентрации газа. Некоторые датчики ЛОС потребительского класса не очень чувствительны. Ограничения включают в себя:

  • Как правило, портативный датчик Лос не будет измерять один конкретный ЛОС. Вместо этого он, скорее всего, будет измерять общую смесь нескольких ЛОС (называемых Тлос). Если это так, то датчик может варьировать свою реакцию на различные типы летучих органических соединений. Например, он может увеличить оценку одного соединения по сравнению с другим, возможно, на значительный коэффициент. Тогда итоговое значение может быть завышено. Это становится очень важным, потому что некоторые Лос более опасны, чем другие. Если вы видите высокое значение Тлос для менее опасных ЛОС, это может быть менее опасно, чем низкое значение Тлос для более опасных ЛОС.
  • Загрязнение от других газов может дать вам неточные данные. Например, если вы измеряете ЛОС, датчик может обнаружить другие газы, такие как CO и NO2, не сообщая вам об этом.
  • Газовые датчики должны регулярно калиброваться для поддержания их надежности. В противном случае их измерения могут “дрейфовать” и со временем становиться менее точными.
  • Температура и влажность должны контролироваться или калиброваться при использовании газового датчика, иначе это может повлиять на показания прибора.

Каковы преимущества датчиков качества воздуха?

Датчики качества воздуха потребителя имеют свои ограничения и преимущества. Они могут показать общую тенденцию в загрязнении воздуха и предупредить вас о видах деятельности, которые создают опасную концентрацию в помещении. Могут быть выявлены тенденции в качестве наружного воздуха в вашем районе. Это локализованные данные, которые вы не можете получить от федеральных станций мониторинга качества воздуха в данном регионе.

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли сравнили потребительские датчики с лабораторными датчиками. Они измеряли содержание твердых частиц (ТЧ) от обычной деятельности, такой как сжигание тостов, зажигание свечей или приготовление зеленых бобов. Среди семи потребительских датчиков четыре устройства сработали от двух факторов, остальные три датчика «почувствовали» больше двух.

Достаточно ли хороши датчики качества воздуха потребительского класса?

В настоящее время большинство датчиков качества воздуха имеют технические ограничения. Показания могут быть недостаточно точными для сравнения с нормативными стандартами или недостаточно чувствительными для ультранизких концентраций загрязняющих веществ в окружающей среде, но они могут помочь в принятии решений по защите вашего здоровья.

Датчики качества воздуха предполагают наибольшую ценность, когда необходимо выделить источники проблем, показывая в цифрах параметры загрязнения. Такое устройство может помочь измерить качество воздуха в помещении и изменить принимаемые решения. И это шаг в направлении личной защиты организма и микроклимата в доме в целом.


Источник: airnanny.ru