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传感器在空气质量监测中的应用

导读: 世界领先的数字微型传感器制造商盛思锐(Sensirion)针对性地推出了一套集成湿度、温度和二氧化碳浓度传感器模块——SCD30。该传感器模块能够准确且持续稳定地监测空气中的二氧化碳浓度和温湿度,为客户开发空气质量相关产品提供了新的解决方案。

对于室内及办公等场所而言,二氧化碳浓度检测设备需要具备体积小、精度高、长期稳定及可集成等特性。此外,在检测到二氧化碳浓度超标之后还需要智能提醒或控制相关关联系统,以实现自动调节的目的。总体而言,在这种应用场景中,二氧化碳浓度检测需要更加自动化和智能化,并且不破坏场景的整体性。以下将介绍传感器在空气质量监测中的应用。

01 空气质量指数

自2015年开始,雾霾及PM2.5成为国内热议的话题,人们对于空气质量及自身安全的关注度越来越高。实际上,空气污染已经成为目前全球最大的环境健康挑战,每年约造成800万人过早死亡,其危害程度可见一斑。

传感器在空气质量监测中的应用

空气污染问题日益严重

相较于室外大气污染,室内空气质量往往被人忽视。实际上,室内环境是人们接触最频繁、最密切的环境之一,人们有80%以上的时间是在各种室内环境中度过的,因此室内空气环境的优劣直接影响到每个人的健康。据世界卫生组织的数据显示,室内空气污染每年导致全球430万人死亡,室外空气污染则导致370万人死亡。由此可见,室内空气的好坏对人体健康和生活、工作的影响更为明显。

02 室内空气的“隐形杀手”

对于空气污染,可能很多人还存在这样的误区,认为关好门窗呆在室内就安全了。其实不然,由于空气本身的流通性,室内空气污染也不可避免。相对于室外空气而言,室内空气污染源更多也更加复杂。只是由于其形态和气味方面,难于被人察觉,因此也长期被人们所忽视。

今年7月,全国最大的长租公寓运营商自如爆发了令人震惊的“甲醛超标”事件,一名阿里员工死于急性白血病。该事件一经曝光,便在互联网上迅速发酵,由此也进一步引发了人们对于室内空气质量的关注。

据相关统计,室内存在的污染物主要包括悬浮微粒、挥发性及半挥发性有机物质、甲醛、二氧化碳、臭氧、微生物、氡及其衰减子体等。相较于PM2.5和甲醛,在众多污染物中二氧化碳更加容易被忽视,因为其主要由呼吸产生,人们也已经习以为常。但恰恰因为这个原因,二氧化碳成为了室内空气质量的“隐形杀手”。

传感器在空气质量监测中的应用

室内空气污染源及危害

目前,在我国现行的国标中也对室内二氧化碳浓度进行了具体规定,如果室内二氧化碳浓度≤2000ppm则相对安全,如果超过这一限定数值, 则会对人体造成不小的影响。数据显示,当二氧化碳浓度在350-1000ppm范围内时,空气清新,人们也会呼吸顺畅;当浓度达到1000-2000ppm时,则人会感觉空气浑浊,并开始昏昏欲睡;当浓度上升至2000-5000ppm范围时,人们会觉头疼、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、轻度恶心,此时已经非常危险了;而当浓度继续上升至超过5000ppm时,即有可能导致严重缺氧,造成人永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡。

由此也可以看出,二氧化碳对于室内空气质量的危害程度。对于大多数人而言,不可避免的都会长时间接触室内空气,二氧化碳带来的空气污染问题将必不可免。除了强化安全意识之外,快速检测二氧化碳浓度,及时通风及净化空气才可以避免相应伤害。

03 快速检测成为重要手段

目前市面上用于二氧化碳检测的仪器设备有很多,但是由于其体积及价格等方面的原因,普通的家庭和办公场所等并没有大规模普及。另一方面,手持式二氧化碳浓度检测仪还需要专门人员操作,显然并不符合多数使用场景的需求。

对于室内及办公等场所而言,二氧化碳浓度检测设备需要具备体积小、精度高、长期稳定及可集成等特性。除此之外,在检测到二氧化碳浓度超标之后还需要智能提醒或控制相关关联系统,以实现自动调节的目的。总体而言,在这种应用场景中,二氧化碳浓度检测需要更加自动化和智能化,并且不破坏场景的整体性。

基于这样的全新需求,世界领先的数字微型传感器制造商盛思锐(Sensirion)针对性地推出了一套集成湿度、温度和二氧化碳浓度传感器模块——SCD30。该传感器模块能够准确且持续稳定地监测空气中的二氧化碳浓度和温湿度,为客户开发空气质量相关产品提供了新的解决方案,在提高能源效率的同时也提升了室内舒适度。

传感器在空气质量监测中的应用

Sensirion面向暖通空调系统和室内空气质量监测的传感器模块SCD30

据了解,SCD30模块配备了盛思锐用于红外检测的CMOSens专利技术,该技术能够以极具竞争力的性价比实现高度准确的二氧化碳测量。除了采用用于二氧化碳(CO2)检测的红外气体传感器(NDIR)测量技术之外,该传感器模块上还集成了业界最佳的盛思锐湿度和温度传感器。其创新的专业算法使得传感器可以通过对外部热源的建模和补偿测量环境湿度和温度,不需任何额外的元件。

由于采用了双通道原理来测量二氧化碳浓度,该传感器在设计上能够自动补偿长期漂移,使得元件的稳定性更高,而且该模块体积小巧,能够轻松整合到不同的应用中。具体参数如下:

传感器在空气质量监测中的应用

目前,市面上的二氧化碳浓度检测传感器基本上使用单通道原理,相对而言SCD30模块在精度和稳定性方面更具有优势。除此之外,盛思锐专利的散热结构设计,使得该模块体积更加小巧,更加便于集成到其他设备中,如空调、空气净化器等。自2018年初正式发布以来,SCD30模块已经成功应用于日常空气质量检测中。

04 小米生态已经开始布局

基于人们对于空气污染问题的关注,越来越多智能家居厂商开始聚焦空气质量检测。近日,一款名为“青萍空气检测仪”的产品登陆小米官网,并在小米有品中公开众筹,4天就已经突破150万人民币,这也充分体现出消费者对于二氧化碳的关注程度。

传感器在空气质量监测中的应用

青萍空气检测仪

据公开资料显示,青萍空气检测仪除了能够坚持我们所熟知的温度、湿度、PM2.5之外,还能够对tVOC和二氧化碳等进行检测,基本覆盖到室内空气常规的检测类别,而这背后则源自盛思锐高性能SCD30传感器模块的加持。据青萍科技创始人姜洋介绍,在青萍空气检测仪推出之前,市面上还没有使用SCD30传感器的空气检测仪。之所以选择该传感器,最重要的原因是其采用双通道+光补偿,亲测比市面同类型二氧化碳传感器要好。

除了检测范围及产品设计之外,青萍空气检测仪已经接入“米家”智能家居平台,这也意味着该空气检测仪可以和米家平台的多种新风机、空气净化器、空调、电风扇、加湿器等联动,一旦温度或湿度、二氧化碳浓度达到设定值,其他通风或净化设备将会自动开启或者关闭,而这背后的核心则是盛思锐SCD30传感器对空气质量的快速、精确的检测。

05 小结

随着全社会对空气质量的重视,如何营造出更加舒适、健康的室内环境成为了重要议题。目前,越来越多的厂商开始聚焦空气检测领域,通过搭载更为先进智能的传感器,如盛思锐SCD30,让隐藏在人们身边的“隐形杀手”无处遁形!

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