Levegőminőség-érzékelők: Mennyire jó a jó? - 💡 Fix My Ideas

Levegőminőség-érzékelők: Mennyire jó a jó?

Levegőminőség-érzékelők: Mennyire jó a jó?


Szerző: Ethan Holmes, 2019

A levegőminőség-érzékelőket egyre többen fejlesztik, értékesítik és telepítik, nemcsak a professzionális levegőminőségi tudósok, mint én. Ez egy igazán izgalmas idő, amikor a polgárok segíthetnek a tudománynak az alacsony költségű érzékelőkkel és eszközökkel való tájékoztatásában, mindaddig, amíg a mérések minősége elég jó.

Az emberek állandóan megkérdeznek engem: Mi a minősége az érzékelőnek? Mennyire jó? Tényleg működik? Azt kérdezik tőlem, mert a Sonoma Technology, Inc.-nél dolgozom, amely magas színvonalú tanácsadást nyújt a levegőminőséggel foglalkozó ügynökségeknek, mint például az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége. Az STI-nél drága, rendkívül pontos eszközöket használunk a politikai és szabályozási döntéseket befolyásoló tudományos tanulmányok levegőminőségi feltételeinek értékeléséhez. De otthon, éjszaka és hétvégén hackelek és alacsony költségű levegőminőség-monitorokkal dolgozom a DIY, non-profit és készítő közösségekkel.

Mindenki egy rövid, pithy választ akar a minőségi kérdésre. Valami hasonlóság: „A pontosság 98%” vagy „Az érzékelő olyan jó, mint egy 20 000 dolláros levegőminőségű műszer.” Sajnos nincsenek ilyen egyszerű válaszok. Ez megzavarja az embereket, és csalódott, amikor 2010-ben elkezdtem dolgozni a légérzékelőkkel. A legjobb válasz a pontossági kérdésre: „Attól függ, hogy az alkalmazás és hogyan kívánja használni az adatokat. A projekt oktatási, szűrési tevékenység, tudományos tanulmány, peres ügy, vagy valami más? ”Ezeknek a projekteknek a mérése különböző fokú pontossággal és minőséggel történik: egyes döntések esetében a tétek magasak és az adatok jobb legyen szilárd.

Ahelyett, hogy túlságosan csalódott lettem volna, úgy döntöttem, hogy saját garázsban és hátsó udvarban végezem saját DIY adatminőség-értékelésemet. Ezt több okból is tettem: 1) segítene megérteni, hogy mit lehet tenni, 2) a szenzorgyártók általában nem rendelkeznek valós közzétételi adatokkal, és 3) más szervezetek nem értékelték ezeket a feltörekvő alacsony költségű érzékelőket.1 Ezért úgy döntöttem, hogy erőfeszítéseimet az egyik legfertőbb levegőminőségű szennyező anyagra összpontosítom: a 2,5 mikrométernél kisebb átmérőjű szemcsés anyag. Más néven PM2.5ezek a részecskék tüdő- és szívegészségügyi problémákat okoznak az Egyesült Államokban és világszerte (epa.gov/pm/pdfs/pm-color.pdf, cdc.gov/air/particulate_matter.html).

1 Az USA EPA nemrégiben elkezdte értékelni az alacsonyabb költségű légérzékelők minőségét kifinomult, ellenőrzött laboratóriumai segítségével, a Research Triangle Park, N.C. [Long, R., Beaver, M., Williams, R. Kronmiller, K., Garvey, S. Az EPA folyamatos értékelési erőfeszítéseinek érzékelő értékelési szempontjai (eljárások és fogalmak). Környezetvédelmi vezető (2014. augusztus), In Press.]

Három tanulmányt végeztem az alacsony költségű eszközök minőségének összehasonlítására a levegőminőségi közösség által elfogadott, minőségi PM-et támogató eszközökhöz2.5 méréseket. Minden tanulmányhoz egy vagy több PM-t értékeltem2.5 az érzékelők a részecskék környezeti (valós világ) koncentrációjának mérésével vagy részecskék létrehozásával különböző tüzelőanyagok (fa, tömjén, petróleum, papír) égetésével. Az új szenzorok minőségét többféle elemzés segítette elő: az új érzékelő és a referencia közötti kapcsolatot bemutató szórólap; korrelációs elemzés, amely az érzékelők közötti megállapodás szintjét mutatja; és az adatok egyszerű ábrázolása, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy fogalmilag értelme van.

1. kísérlet: Winter Woodsmoke

Hivatkozás: Thermo PDR-1500

Érzékelő: Dylos (DC1100-PRO-PC)

Módszer: A 2012-es téli időszakban Dylos szenzort futtattam a hátsó kertemben, Santa Rosa-ban, Kaliforniában, hogy megmérhessem a részecskék percenkénti ingadozását a kandallókban lakó faégetés miatt (többnyire égő, nem otthoni fénnyel égve) fűtés). Összehasonlítottam az eredményeket a PM-vel2.5 mérések a Thermo referenciaeszközből.

Eredmények: A szórólap nagyon jó lineáris kapcsolatot mutat a Thermo referenciaeszköz és az olcsó Dylos érzékelő között. 0,92-es korreláció azt jelezte, hogy a referencia PM variációinak 92% -a2.5 az adatokat a Dylos részecskék száma is tükrözi. Ez a megállapodás lehetővé teszi bárki számára a Dylos futtatását és a részecskeszám-mérések PM-hez viszonyítását2.5 koncentrációk. Ezen túlmenően, amint azt a második ábra is mutatja, a Dylos fogalmi szempontból értelme van, mert a napi változások a PM-ben2.5 a napszakhoz és az időjárási viszonyok változásához kapcsolódnak. Éjjel az emberek fát égetnek, és a keletkező részecskék a Föld hűvös felületének közelében vannak; így PM2.5 koncentráció emelkedik. A nap folyamán, PM2.5 a levegő és a részecskék függőlegesen keverednek a légkörben a melegebb hőmérséklet és az erősebb szél által. Bátorító látni, hogy a Dylos a referenciaeszköz által bemutatott mintákat utánozza.

Következtetés: Ez a megállapodás meglehetősen figyelemre méltó és biztató. Milyen jó a Dylos? Elég jó ahhoz, hogy kimutassák a fa füstéből adódó részecske-szint változásait Tim kertjében.

További információ: https://sites.google.com/site/airsensors2013/final-materials; lásd: Plakátok, 27. oldal.

Az 1. kísérlethez tartozó ábra:

2. kísérlet: A részecske színe befolyásolja az érzékelő válaszát?

Hivatkozás: Thermo PDR-1500

Érzékelő: Dylos (DC1100-PRO-PC)

Módszer: A Dylos érzékelő részecskéket észlel, amikor a készüléken átáramló részecske egy LED-ről fényt szór egy fotódetektorba. A részecskék színét, méretét és alakját az égett tüzelőanyag típusa befolyásolja. Érdekeltem, hogy a Dylos érzékelő hogyan reagáljon a különböző típusú részecskékre. A garázsom mini füstkamrában szolgált, hogy különböző üzemanyagokat égessen, füstöt termeljen, majd összegyűjtöttem az adatokat a referenciaeszközről és az érzékelőről.

Eredmények: A scatterplot összehasonlítja a Dylos-t a referencia monitorral az összes égett üzemanyag esetében. A növényi alapú anyagok (fa, papír, dohány) fehérebb részecskéket termelnek, míg a kőolaj alapú üzemanyagok sötétebb részecskéket termelnek. A fehéres részecskék több fényt szórnak; a sötét részecskék több fényt szívnak fel, és nehezebb felismerni ezzel az érzékelővel. A válasz görbék szilárd vonalakként jelennek meg. Ideális válaszgörbék azok, ahol a referenciaeszköz változása megfelel az érzékelőolvasás hasonló változásának. Figyelje meg a fa és a papír nagyon jó válaszát (magasabb fényszórás); a kerozinra adott válasz azonban nem olyan jó (sötétebb és kevésbé fényszórás).

Következtetés: A megállapodás jó a fehéres részecskék számára (növényi alapú üzemanyagokból), de nem olyan jó, mint a sötétebb, szennyező részecskék a kőolaj alapú tüzelőanyagokból.

A 2. kísérlet adatai:

3. kísérlet: Szemcsés anyag érzékelők középiskolás diákok számára

Hivatkozás: Thermo PDR-1500

Érzékelő: Shinyei PPD-62PV

Módszer: Az STI együttműködik a HabitatMap-szal egy olyan érzékelő eszköz kifejlesztésére, amely a középiskolás diákok számára a részecskék mérésére és a gyűjtött adatok értelmezésére (KidsMakingSense.org). Ezt a kisebb PM-t teszteltem2.5 két megközelítéssel rendelkező érzékelő: 1) éjszaka értékeli a környezeti részecskék koncentrációit, amikor a szomszédok a kandallóikban égették a fát, és a füst a kertembe sodródtak, és 2) értékelik a részecskék koncentrációit, amikor fát égettem a háztáji grillemben, hogy szándékosan magasabb faanyag koncentrációkat hozzanak létre részecskéket.

Eredmények: Mindkét teszt azt mutatta, hogy ez az alacsonyabb költségű érzékelő jól összehasonlítható a referenciaeszközzel. A Shinyei érzékelő közötti megállapodás a szórólapon ésszerű (lineáris, korreláció nagyobb, mint 0,7). Ezen túlmenően az adatok idősoros diagramja azt mutatja, hogy az érzékelő részecskeszámának változása megfelel a PM referencia méréseinek változásainak.2.5.

Összefoglaló: A Shinyei-érzékelő elegendő az alacsony, közepes és nagy részecskék koncentrációjának kimutatására. Ezek elegendőek a diákok számára az osztályteremben, otthonukban és a környező környéken lévő részecskék észlelésére.

A 3. kísérlet adatai:

összefoglalás

Más emberek hasonló szemléletet végeznek a részecskék és a gáz-halmazállapotú szennyező anyagok tekintetében. És azt gyanítom, hogy egy vagy két év múlva széles körű értékelésekre lesz szükségünk, hogy jellemezzék, milyen típusú érzékelők megfelelő minőségűek egy adott alkalmazáshoz. Szóval, milyen jó ezek az érzékelők? Nos, elég jó ahhoz, hogy a részecskéket a fa füstéből észlelje.



Lehet, Hogy Érdekli

NoVa Makers beszivárog a nemzetközi kémmúzeumba

NoVa Makers beszivárog a nemzetközi kémmúzeumba


Maker Pro Hírlevél - 03/13/14

Maker Pro Hírlevél - 03/13/14


A Maker Faire építése: Shawn Thorsson az ED-209-et hozta életre, 2. rész - Öntés

A Maker Faire építése: Shawn Thorsson az ED-209-et hozta életre, 2. rész - Öntés


Origami mikroszkóp mindössze 50 cent

Origami mikroszkóp mindössze 50 cent