Volatile Organik bileşikler (VOCs), kanser gibi karbon kaynaklı kimyasallardır, bu nedenle oda sıcaklığında kolayca ev sahipliği yapan, kapalı ve açık hava kirliliğine katkıda bulunan birçok küçük ölçekli proje - yüksek VOC seviyelerinin solunum, baş ağrısı ve uzun vadeli sağlık riskleri ile ilişkilendirilir.

VOC İzlemenin İhtiyaçlarını Anlamak

Donanım veya yazılım seçmeden önce, proje hedeflerinin açık bir tanımı önemlidir. İzleme gereksinimleri çevre ve hedeflere bağlı olarak geniş ölçüde değişir.

Hedef bileşiklerini tanımlamak

VOC'ler binlerce kimyasal içeriyor, ancak ortak hedefler, benzetiyor, toluene, formdehit, xylene ve tetrakopi. İç hava kalitesi için, formdehit ve toplam VOCs (TVOCs) genellikle endüstriyel çit izleme için önceliklendirilmiş olabilir, bu da en çok rehberli seçimi ve algılama yöntemi seçimi önemli olabilir.

Determining Tespit Sınırları ve Doğruyu

Düzenleme standartları (örneğin, ABD EPA, WHO) bazı bileşikler için farklılık gösteren maruz kalma sınırları belirledi, ancak parçalar-milli (m) algılama limitleri genellikle daha pahalı ekipman talep eder, bu nedenle kabul edilebilir eşler kritik bir ticaret-millet.

Takip süresi ve Frekans

Spot ölçümleri (grab örnekleri) ilk anket veya kaynak tanımlaması için daha ucuz ve uygun. Sürekli izleme zaman zamansal eğilimleri sağlar ancak güç ve veri toplama maliyetleri artırır. Pasif örnekleyici (örneğin, diffusive tüpler) çok düşük maliyetle maruz kalabilir, uzun vadeli ortalama tahminler için ideal hale getirebilir.

Bütçe ve Kaynak Kıtları

Donanım, kısıtlı kaynaklar, kalibrasyon gaz, veri depolama ve personel zamanı. $ 1000 altında toplam bütçe DIY veya düşük maliyetli ticari sensörler kullanarak birkaç ay boyunca destekleyebilir. Çevre veya toplum temellerinden gelen Grants her zaman sensör yedek gibi maliyetleri de dikkate alabilir (bazı kimyasal sensörler için 6-12 ay).

VOC Tespiti için Uygun Bir Teknoloji

Düşük maliyetli teknolojiler var. Seçim gerekli doğruluk, yanıt süresi ve hedef bileşiklere bağlıdır.

Colorimetric Tubes

Bu cam tüpler, belirli bir VOC'nin varlığında renk değiştiren bir reagent içerir. Bir el pompası kullanarak, bilinen bir hava hacmi tüpü tüpü ile çizilir.Töpeklerin uzunluğu 5 ila 20 $ değerindedir ve her bir noktada kontroller için idealdir.Onlar hiçbir güce sahip değildir, ve kullanımı kolay. ancak, sadece bir anlık ve sınırlı bir çözünürlük sağlar (tipik olarak ±25 doğruluk). Brands gibi.

Fotoionizations (PIDs)

PIDs, gaz moleküllerine iyonize etmek için bir UV lambası kullanıyor, toplam VOC konsantrasyonuna uygun bir şekilde cevap veriyor.C.C., RAE Systems, Ion Science veya pID-TECH) yeni birimler için yüksek başlangıç maliyeti, ve ekstra bileşikler için kullanılabilir ( TVOC'ler için yapılan küçük ölçekli izleme programları için testler için gerçek zamanlı veriler, testler için).

DIY Sensörler ve Mikrokontrolörler

Üretici topluluğu Arduino ve Raspberry Pi tahtalarıyla uyumlu sayısız VOC sensörü geliştirdi. Common sensörler şunları içerir:

  • [FONT=0) Metal Oksit (MOX) sensörler MiCS-6814 veya SGP30 gibi - düşük maliyet (10-$30), birçok VOC'ye karşı hassas, ancak nitel trend takip için uygun.
  • [FONT:0]Electrokimyasal sensörler[Dönetici:0][Dönetici:0))[Dönetici sensörleri[Dönetici:0)) (örneğin, Alfasense, SPEC Sensörleri) - formdehit veya azot dioksit gibi özel bileşikler için daha seçici ve doğru, ancak dikkatli devre tasarımı ve kalibrasyon gerektirir. Modüller 20-100 $ sensör başına 20-.
  • [FONTD:0)Optical sensörler (NDIR)) - CO2 gibi özel bileşikler için, ancak bazı hidrokarbonlar için de kullanılabilir. Moderate maliyet ve iyi stabilite.

Bir Arduino Uno veya ESP32 ile birlikte (5-$15), bir SD kart modülü (5) ve bir batarya veya güneş paneli, tam bir log VOC monitörü 100 $ altında inşa edilebilir. Açık kaynak kod ve kalibrasyon rutinleri GitHub gibi platformlarda mevcuttur.

Pasif Örnekleyici

Diffusive örnekleyiciler (örneğin, Radiello, SKC veya ev yapımı karkoal tüpler) zaman içinde moleküler difüzyon ile toplanmaktadır. maruz kaldıktan sonra, analiz için bir laboratuvara gönderilir (Gas Chromatography-Mas Spectrometri, GC-MS). Örnekleyicinin maliyeti 5– $ 30, ancak laboratuvar analizi, küçük bir proje için 50 $ 150 $ - $ - 1,2.

Inexpensive Commercial VOC Monitors

Tüketici-grad hava kalitesi monitörleri (örneğin, Airthings, IQAir veya Temtop) genellikle MOX teknolojisine dayanan bir TVOC sensörü içerir. Bu birimler sürekli okumalar sağlar ve bir akıllı uygulama ile bağlanabilir.

Maliyet- etkisiz bir VOC İzleme Sistemi Tasarımı

Teknoloji seçimine bakılmaksızın, sistematik bir tasarım yaklaşımı atıkları azaltır ve veri kalitesini artırır.

Seç ve Kalibrating Sensörleri

DIY veya tüketici sensörleri kullanıyorsanız, fabrika kalibrasyonunun yetersiz olabileceğini unutmayın. Sıfır kalibrasyonu (örneğin sıfır hava veya karkoal filtreli kaynak) ve sertifikalı gaz karışımını kullanarak bir kontrol (örneğin, 10 ppm kondeaminesi için) takip etmek için.

Güç Supply ve Enclosure

Alan dağıtımları için güvenilir güç sağlar. Seçenekler şunları içerir:

  • Lityum-iyon aküleri (muhtemelen) bir güneş paneli ve şarj kontrolörü (toplam - 40 ila 80 $ temel bir kurulum için).
  • Kısa süreli iç izleme için USB güç bankaları.
  • Anas gücünün mevcut olduğu AC adaptörler.

Enktörler hava geçirmez olmalıdır (IP64 veya daha yüksek) ve yağmuru ingreken hava değişimine izin vermek için kullanılır. küçük bir fan kullanın (örneğin, 5V bilgisayar fanı) sensörlerin tutarlı hava akışını sağlamak için. birçok VOC sensörü nem kontrolü için hassastır.

Data Logging ve Transmission

Data depolama seçenekleri:

  • SD kart modülü doğrudan cihazda veri kaydeder - ucuz ve basit, ancak fiziksel kurtarma gerektirir.
  • ESP32 veya benzer WiFi özellikli mikrokontroller bir bulut hizmetine veri gönderebilir (örneğin, Thing Talking, Blynk veya özel MQTT sunucusu) bir hücresel veya WiFi ağı kullanarak. Hücre modülleri (örneğin, SIM800L) 10-$15 ekleyin.
  • LoRaWAN modülleri (örneğin, RFM95) bir ağ geçidi mevcutsa uzun vadeli, düşük güç iletişimi sunar, uzaktan izleme ağları için uygun.

Arduino IDE, PlatformIO veya DevrePython gibi açık kaynak bilgisayar platformları programlamayı basitleştirir. Birçok sensör için önceden inşa edilmiş kütüphaneler GitHub. For data analysis, use R, Python (pandas, matplotlib), veya daha küçük veri setleri için Excel.

Kalite Güvencesi ve Geçerlilik

Düzenli olarak kontrol sensör performansı. periyodik sıfır çekleri (örneğin, bir haftalık karkoal filtreyi temizlemek veya kullanarak) ve bump testleri (brief maruz kalmaları bilinen bir konsantrasyona) uygun olarak, bir referans cihazı ile ayrı bir düşük maliyetli sensör içerir.

Data Management and Analysis

VOC monitörlerinden gelen Raw verileri genellikle gürültülü ve işleme gerektirir.

Temizlik ve Averaging

Açıklayıcılar (örneğin, elektronik müdahale nedeniyle sensör artışı) Düşük geçiş filtrelemesi (ortalama ortalama) düzgün verilere uygulayın. Zamanlara bağlı olarak, günlük veya haftalık ortalamalar için, pasif örnekçiler için, maruz kalma süresi ve yukarı oran oranını kullanarak telafi etmek için laboratuvar talimatları izleyin.

Açık kaynak Araçları

Birkaç ücretsiz yazılım paketi VOC veri analizini destekliyor:

  • [FONT:0)Açık Hava[DÜT:1) zaman serisi analizi, rüzgar gül arsaları ve trend dekompozisyon için.
  • [FONT:0]Python Pandas[DÜT:1) ve [[Dönetici:2)SciPy[Dönetici için [Dönetici analizi ve sensör kalibrasyon düzeltmeleri için).
  • [FONT:0]QGIS), izodik haritalama noktaları için.

Bu araçlar, pahalı lisanslar olmadan yayın-kalite rakamları üretmesine izin verir.

Sonuçlar

Sağlık tabanlı kılavuzlara karşı ölçülen seviyeleri (örneğin, WHO kapalı hava kalitesi yönergeleri, EPA referans konsantrasyonları). Düşük maliyetli sensörlerin, nem ve diğer gazlara karşı aşırı hassasiyet nedeniyle aşırı derecede aşırı dereceden aşırı derecede düşük maliyetlidir.

Meydanlar ve düşünceler

Doğru ve Drift

Düşük maliyetli sensörler, özellikle MOX tabanlı, haftalarca aylarca uzanır. Frequent recalibration zamana ihtiyaç duyar. Elektrokimyasal sensörler her 6-12 ay boyunca sensör değiştirme planı, bu da tekrarlanan verileri periyodik çek örnekleri veya ortak konumlanan referans monitörlerle gerçekleştirir.

Çevre Interference

Sıcaklık, nem ve baskı sensör okumalarını etkiler. Bu parametrelerle değişen birçok sensör çıktı ham değerler kullanın. Parametre algoritmaları (bazı sensörler inşa edilmiş sıcaklık / presisyon düzeltmesi) Açık izleme için, rüzgarın etkilerini göz önünde bulundurun ve sensör cevabı üzerindeki doğrudan güneş ışığı göz önünde bulundurmalıdır.

Cross-sensitivite

Çoğu VOC sensörleri birden fazla bileşike cevap verir. TVOC'lerin okuması zararlı olmayan nükle ve nispeten zararsız etanol arasında ayrım yapamaz. Kombine özgü ihtiyaçlar için, seçici sensörler (özel hedef için) veya pasif örnekçiler laboratuvar analizi ile takip ederler. Her zaman verileri "TVOC eşdeğer" olarak rapor eder.

Düzenleme Kabul

Düşük maliyetli monitörlerden gelen veriler nadiren resmi uygulama eylemlerinde kabul edilir. Ancak, bu durum, nokta politikayı etkilemek, düşük maliyetli verileri fırsatlı profesyonel sınıf ölçümlerle etkileyecektir (örneğin, Summa Canisters veya şeytanbent tüpleri sertifikalı bir laboratuvar tarafından analiz edilebilir).

Gerçek Dünya Uygulamaları: Vaka Çalışmaları

Okul Kapalı Hava Kalitesi Projesi

Yüksek okul bilim kulübü, yeni mobilya kurulumundan sonra sınıftaki VOC seviyelerini değerlendirmek istedi. Üç Arduino tabanlı monitörler MiCS-6814 sensörler ve ESP32 tahtaları WiFi verilerinin görüntülenmesi için yüklemeye yardımcı oldu. Toplam maliyet için: $45. Over one month, they seen high TVOC zirveleri in the öğleden sonra, artan ccupancy ve sınırlı havalandırma ile ilişkili. Veriler okuldaki artış sensörün ayarlanması için yol açtı.

Community Telline İzleme

Küçük bir üretim tesisinin yakınında bir mahalle, bitki sınırının yakınında pasif örnekleyiciler (Radiello) kullandı. Örnekler, devam eden bir trend farkındalığı için bir üniversite laboratuvarına gönderildi.*

Araştırma Prototip Değerlendirme

Düşük maliyetli bir formdehit sensörü geliştirmektedir. Açık erişimli bir derginin yanı sıra beş DIY birimini kurdular (Aeroqual) bir hafta boyunca.The DIY sensörünün 20-100 ppb aralığında ±20'ye yardımcı oldu.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Küçük ölçekli VOC izleme projeleri bankayı bozmak zorunda değildir.Açıkça izleme ihtiyaçları, uygun fiyatlı teknolojileri (colorimetrik tüpler, DIY sensörleri, pasif örnekleyiciler veya tüketici monitörleri), ve daha düşük maliyetli çözümler olarak, toplumlar ve araştırmacılar, VOC maruziyetinden korunmak için daha büyük bir rol oynayabilirler.