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客人博客

我们能依靠DIY空气污染传感器吗?

没有专业培训的人现在可以测量空气质量,但对传感器的工作有多重要担心

斑点传感器是几种测量室内空气污染物的低成本设备之一。它监测空气中的细颗粒水平。
图像信用:斑点

理查德佩尔蒂耶

直到最近,测量空气污染是一项任务,可以仅由培训的科学家使用非常复杂的 - 和非常昂贵的设备进行的。这种情况发生了很大的变化,可以通过几乎任何人组装的小,廉价的传感器的快速增长。但是一个重要的问题仍然存在:这些仪器是否衡量用户认为他们正在测量的?

许多风险资本支持的启动或人群资助的团体是通过配置几美元的电子产品和一些知识产权 - 主要是软件 - 进入美学上令人愉悦的套餐的营销传感器。这空气质量鸡蛋, 这Tzoa.斑点传感器是用于测量空气污染物的普及的小工具的示例。

这些设备可以为没有专门培训的个人来监测空气质量。作为一个环境健康研究员,我很高兴看到人们对清洁空气感兴趣,特别是因为空气污染与严重的健康影响密切相关。但是对这些传感器的工作有多好和准确的重要担忧。

这些设备的核心依赖于廉价且通常不确定的测量技术。总有一天,价格不到100美元的小型传感器可能会取代更昂贵的研究级仪器,比如政府监管机构使用的那些。但这一天可能还很遥远。

已知技术的新领域

测量空气污染物的污染传感器已经上市多年。乘用车有复杂的排放控制系统,这些系统依赖于车内空气传感器收集的数据。这些廉价的传感器使用成熟的化学和物理方法——通常是电化学或金属氧化物电阻——来测量高度污染条件下的空气污染物,例如乘用车的排气管内。这些信息被用来提高车辆的性能。

事实证明,这些传感器也可以在汽车外工作。但他们有一些重要的限制。它们通常不是设计用于在露天中工作,其中条件比车辆排气在那里的条件要清洁得多。它们可以受到不同温度或相对湿度的条件的影响,或者存在干扰它们的气体,它们不设计为测量。

传感器制造商有时对这些低成本传感器提供有限的信息,很容易使用不当的设备。这是因为它们被设计为在非常可控的条件下工作——例如,在固定的温度或有限的风运动——而这些要求往往没有传达给消费者。当我们试图了解暴露在空气污染物中如何导致健康问题时,测量准确性尤为重要。如果我们依赖不良的测量结果,得出不正确的结论,我们将无法保护公众健康。

在最近的评论中自然英国研究人员Alastair Lewis和Peter Edwards突出了许多关于使用廉价传感器来测量空气污染的问题。他们得出结论,必须在公共使用前更好地验证这些技术,并警告学术调查人员不应该是使用它们的守门人。相反,我们能做的是通过测试和校准提供必要的测试床来评估传感器性能。我们还可以致电传感器制造商来向客户更清楚地解释这些设备的局限性。

支持公民科学家

这些传感器平台的许多用户是公民科学家,他们在测量空气质量方面几乎没有正式培训。人们合理地关心他们的社区中的空气质量,他们通过下载开源计划,购买一个问题,他们正在掌握自己的手。很少的东西部署他们的测量系统

他们可以通过廉价,开源微处理器和越来越多的开源软件库来实现这一目标。美国环境保护局和加利福尼亚州的南海岸空气质量管理区等机构承认这种日益增长的兴趣。他们还看到了赋予任何人建立和使用可以产生高度准确信息的工具的潜在危险。

大多数公民科学家的小型化版本的昂贵传感器仍然可以花费数千美元 - 远远遥不可及。因此,市场力量和消费者的便利可能正在推动自己自己的传感器市场的增长。无论动机如何,现在都被许多组织使用这些传感器,包括有关公民倡导群体,以及监管社区的某种程度。监管机构对这些技术感兴趣,因为它们可以廉价扩大测量能力。但与此同时,由于对不符合狭窄规定的测量方法的测量值挥之不去的不确定,它们是谨慎的。

在纽约市和印度新德里的商用飞机中观察到不同的空气污染水平。(照片:Pallavi Pant)

建立30美元的传感器来衡量一氧化碳并不难以衡量一氧化碳,尽管这样的设备可能无法测量浓度小于,例如百万分之一。在许多富裕国家,污染水平相对较低,这种装置不会产生有意义的测量。但在新德里的一条繁忙的街道上,或在尼泊尔的砖窑附近,它可能是非常有用的,因为污染水平明显高。

低成本的空气监测确实有其优点。对世界上许多地方来说,这些工具可以极大地提高对污染风险的理解,特别是在那些没有财政资源或研究基础设施来产生复杂的空气质量测量的国家。许多环境健康科学家希望将这些传感器的应用范围扩大到世界的每个角落。

使用DIY空气传感器将继续随着世界各地的人们了解有关空气污染健康风险的更多信息。关键是确保他们尽可能可靠地工作。通过扩大健全的研究测量,我们可以继续教育公众对空气污染的风险,以及大厅以更好地以更明智的方式保护这种危害。

Richard Peltier是马萨诸塞大学的环境卫生科学副教授,阿默斯特。这篇文章最初出现在谈话

5点评论

  1. 安德鲁邦德||#1

    如此多的排列……
    伟大的思想理

    有几年前,我们正在建造28所需要LEED IAQ认证的新学校。作为一般承包商,我们希望在施工期间进行正在进行的测试(使承包商对其脚趾保持),但顾问成本是可理解的,可怕的。因此,我们在测试设备,校准气体和重要的是,培训,我们花了10K。

    什么明显明显是看似小决定的令人难以置信的变化可以取得成果。传感器的高度,靠近门,湿度等都发挥了巨大的作用。调试时相同应用:即使是最佳的温度探针也高度受到位置和操作员的一致性。在HVAC系统中使用CO2传感器具有同样的问题:数字主要是相对的,并且系统运营商经验允许细化设定点。

    所以我不确定消费者如何用单点传感器,没有知识将获得超出数值的“可用”信息。然而,即使是开源,也是一种多点系统,即使是开源,可以组合以给出条件的整体“图片”。就个人而言,我喜欢我的HVAC能够在依赖空气质量的情况下倾斜新鲜空气进气......

    讽刺的是,这些学校的室内污染物远低于室外,这是由于这些学校位于新分区。增加“新鲜”空气会降低空气质量!!!!

  2. 艾伦B.||#2

    消费品真的是
    消费品真的是狂野西方的一部分,这就是为什么需要规定的原因,因为蛇油是高利润。
    像许多人一样,我对准确的传感器感兴趣,但除非是其认证和校准的和可靠的技术,它基本上是盒子里的丝毫

  3. 大卫埃克因||#3

    你怎么知道什么是坏事?
    这是第一个需要回答的问题。利兹统治吗?井建筑?ashrae?有多少测试点?在什么时间段内?测试设备测试(以及其水平“良好”VS“差”以及仪器准确性)需要通过行业范围的规则来确定。只是因为你可以去购买东西并不意味着你应该。这种审查水平也适用于房屋的机械通风侧 - 只需提供室外通风并不意味着内部“好”。每当你“思考”时,打开窗户就是“好”的事情可能不是。

  4. Nate Adams.||#4

    自行车不是汽车
    好吧,这整个讨论已经困扰我一段时间了。这些消费者室内空气质量监测器就像一辆自行车。专业的就像汽车。两者都是交通工具,但自行车是汽车的蹩脚替代品。要求自行车的0-60是不公平的。同样地,如果我们期望消费者级别的室内空气质量监测仪是专业的,那是在欺骗自己。

    以下是我的看法。在这些东西出来之前,我不知道客户家里发生了什么。现在我有主意了,低/中/高的那种。半定量,至少Foobot是这么称呼他们的设备的。当我打出本垒打时,我能看到。PM、RH和VOC水平大幅下降。温度稳定。我得到的即时反馈是我的设计成功了。(或没有)。

    这些东西足够便宜,你可以在一个家庭部署多个单元。

    我部署了30多个Foobots,他们教会了我很多东西。在喷雾泡沫过程中对房屋加压,使VOC水平保持在或低于封闭卧室的水平。(通过金属氧化物传感器检测出二氧化碳为VOC。)关闭它花了4天时间,水平下降到正常,而客户不在城里。另一位客户用Foobots来玩他的阻尼器,在一堆空气密封工作后,他成功地让他的二楼比第一层更凉爽。以前是10-15度的分裂。

    对霉菌敏感的客户,他们的VOCs已经遍布整个地图。有了加压和除湿器,VOC水平就变平了。我从客户那里得到反馈,说房子发生了根本性的改变,但现在我也有了它的图表。

    这些对营销非常有用,他们在即将举行的案例研究中。他们几乎是瞬间证据,我们实际上有效。透明的问责制。考虑到有严重的家庭绩效升级有多少点,我很高兴有一个有助于表明我能实际解决的工具,而其他人只是说他们这样做。

    想象像Fitbits这样的这些东西。FITBITS在步骤中休息+/- 20%。20%!!然而,当你在一起汇集它们的足够汇集时,你会对发生的事情进行了解。制造商可以互相校准它们。由于大数据,它们变得有用。

    这些东西是非常有用的工具。让我们停止嘲笑他们,并试图弄清楚他们的0-60s。让我们弄清楚他们可以有用的地方。

    (完全披露,Foobot为我提供了许多捐赠的单位。他们最喜欢的是7次审查的IAQ监视器之前发生这种情况。)

  5. 查理沙利文||#5

    由于内特
    如果我们不知道对目标的特定污染物的程度是多少,则具有较差校准的传感器并不比具有高精度传感器更差。依赖于它们的危险是真实的,但是,鉴于标准做法是一定尺寸适合的所有通风率,每次专家都考虑到每次被专家都会受到大幅修订的,并且仅由现有住房股票的一小部分达到,这些传感器不太可能使情况更糟。

    要特别平衡Nate对脚本的偏见,我将注意到,我不喜欢Foobot对Co2的代理使用VOC,但它很有用,还有其他有实际的,如果不准确,CO2传感器。

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