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【应用】Bettair Node低成本空气质量监测仪



低成本空气质量传感器应用前景


近年来,使用低成本传感器监测空气质量已成为传统空气质量监测站的一种有趣的替代方法。除了价格上的巨大差异外,传统空气质量监测站的复杂设备还需要由经过训练的专业人员来使用和维护。目前,低成本传感器监测网络是空气质量监测站网络的额外信息来源。低成本空气质量监测仪的更高密度布置方案可以提供地区的空气质量参数浓度趋势,对空气质量的监测价值可能会超过部分污染物浓度测定值的低准确性的缺点。此外传感器的不断发展正在缩小与传统监测技术之间的数据质量差异。


使用传感器大规模部署的空气质量监测网络提供了更好的空间和时间分辨率,更方便研究污染变化原因,以及公众可以随时获取空气质量信息,做出合理安排。空气质量传感器监测仪体积小、安装简单、无需维护并且可以无线网络传输数据和太阳能电池供电,极大的扩展了空气监测使用场景,让空气质量监测可以被各类群体广泛使用。


Bettair Node低成本空气质量监测仪与剑桥大学传统空气质量监测站的结果比较
测试时间:2021年3月18日至2021年7月10日
参考站地点:英国剑桥大学Panton街边楼顶22m处,典型的城市背景测量站。该空气质量监测站每天零点校准。
站点测量设备:如下表所示
测试项目: CO、NO、NO2、O3、PM1、PM2.5、PM10、温度和相对湿度
测试内容:三个Bettair Node(MK20114, MK20120 and MK20121)安装位置如下图所示,项目测试由剑桥大学空气质量监测站人员完成。

图 安装位置
图 剑桥大学空气质量监测站仪器信息表


参考站点剑桥大学空气质量监测站与三台Bettair Node测量结果对比(以其中一台设备数据为例)



1、 三台Bettair Node之间的数据一致性


如下表所示,三台Bettair内部数据对比结果显示设备之间具有很高的监测结果一致性。数据偏移量也很小,只有CO偏移量比较大,这是因为环境中的CO浓度较高导致的。

 


2、Bettair Node与参考站点的数据一致性


将Bettair Node(MK20121)与参考站点收集的数据对比,温度、相对湿度、可吸入颗粒物、二氧化氮和臭氧的测量值都与参考站点数据有很好的相关性(r > 0.87,见表3.3 )。在此期间,一氧化碳和一氧化氮的相关性为良好至中等(相关性r>0.72和r>0.77)。因为设备间优秀的数据一致性,这里只展示其中一台设备数据对比结果。。

图 Bettair Node(MK20121)与参考站点测量数据对比。红色线条为参考站点测得数据,黑色线条为Bettair Node(MK20121)测得数据。


比较评价Bettair Node低成本空气质量检测仪


通过与剑桥大学空气质量监测站比较监测包括七种污染物(CO、NO、NO2、O3、PM1、PM2.5 和 PM10)和两种气象参数(温度和相对湿度)在内的九种参数,评估Bettair Node的测量效果和设备之间的内部数据比较。


基于剑桥大学实验结果检测报告结果表明:基于每小时平均数据的参照对比结果表明,臭氧、温度和相对湿度数据的测量性能总体上非常好。可吸入颗粒物测量值与参考值的相关性很好,但一般偏高,高估了真实读数。CO、NO 和 NO2 的测量性能相对较差,尤其是在传感器接近检测极限或极低环境背景水平时。总体而言传感器性能普遍良好,设备之间测量具有很高的可复制性,通过后期算法校正可提高监测准确性,Bettair Node就足以满足环境空气质量应用的要求。


产品介绍


在AIRLAB Microcapteurs 2023微传感器挑战赛上, Bettair Node空气质量传感器被评为”全球最精确空气质量传感器”。Bettair Node是一款低成本的室外空气质量监测设备,可实时监测气体(NO、NO2、SO2、CO、O3、H2S、VOC、NH3、CO2)、颗粒物(PM10、PM2.5、PM1)、噪音和其他环境参数,如温度、相对湿度和气压。监测数据可通过设备连接的网络上传到统一的云平台,生成图表、报告和历史数据等,供用户随时查看、下载、分析。


基于先进的专利性算法,设备的测量精度达到ppb级别(测量精度与传统空气质量监测站相近),且该算法可补偿不同环境条件的影响以及传感器老化造成的性能衰减。传感器可在2年时间无需任何维护持续获得高质量监测结果。Bettair提供了一种高效和大规模用于对城市或工业环境中的污染进行制图的工具。它提供了能更好地了解和减轻城市空气和噪音污染的信息和知识。“即插即用”的气体传感器盒设计允许在需要时轻松更换所有传感器。在其使用寿命结束时,可以用新的传感器盒替换,在一次操作中更新所有传感器。