研究筆記 - 空氣感測
緣起
大家關心空氣感測，目前 LASS 已經有 PM2.5, PM10 的資訊，但是好像還有很多應該要感測的，最近一位專家給了建議，所以看看能不能給出點貢獻
該觀測什麼
引用一位專家給的建議，認為研究用的空氣感測需要這些
溫度、濕度、PM2.5、PM10、NO2、NH3
O3、SO2、CO2、光照度、CO
感測時間、感測GPS定位
為何要觀測這些項目
- 溫度: PM2.5上面的一些易揮發物質(VOCs、酸鹼氣體)在溫度較高時會揮發，而溫度較低時會冷擬在PM2.5上面。
- 溼度: 會直接影響水氣於其上的揮發與凝結量，間接干擾PM2.5監測結果。
- PM2.5/PM10: 兩者的監測比值可以做為參考
- CO : 對環境觀測沒有直接需求，但對污染源觀測，則有觀察的價值
- NO、NO2、SO2、NH3 (均為0~數百ppb): 是PM2.5的前驅物
- O3 (0~500ppb): 是目前除了PM以外，比較容易超過空氣品質標準的，同時也是光化學反應強弱的一個參考值，而光化學反應會影響衍生性PM2.5生成。
- 光照度: 陽光強弱直接影響光化學反應的結果
- CO2 (0 ~ 2000ppm): 和PM2.5沒有關係，純粹是應用於室內空氣品質監測用。
為何不用商用的設備？
首先哈爸喜歡商用的設備，花錢買服務，能開開心心地買，為何要自己做？
- 但是研究性質，有前瞻性，小眾的東西，一般沒辦法開開心心地買，因為數量少，就會貴，更慘就是明明很簡單，卻沒人做。再加上研究時，總得不同的調教，別人不會支援的，因為成本不符合
- 目前感測商用的設備一般是單機型，很貴的才能有整體的管理系統，但是不同家之間的又沒有辦法一同分析，很難分析，很難普及
這些商用設備的限制，也是當初 LASS 創作時的原因。LASS 設計來給 Maker 土砲更改的，零件不貴，買得起，全部開源，改得動，統一的資料與管理格式，讓您可以分析。由於大家都可以做，只要社群願意，相對也很容易普及
如何在 LASS 實現？
就正式的設計流程來說
- 感測對象的規格定義
- 感測器的選擇
- 設計與感測器單一驗證
- 整合進 LASS
- 上線驗證並持續改善
每個感測項目的設計
感測項目-格式範例
感測項目-溫度
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- DHT22 溫濕度傳感器模組
- Grove - Temperature and Humidity Sensor Pro
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-溼度
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- DHT22 溫濕度傳感器模組
- Grove - Temperature and Humidity Sensor Pro
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-PM2.5/PM10
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-CO
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- Grove - Multichannel Gas Sensor
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-NO
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- Grove - Multichannel Gas Sensor
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-NO2
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-SO2
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- 半導體型 二氧化硫檢測 氣體傳感器模塊 定性檢測
- 二氧化硫氣體檢測模塊傳感器SO2氣敏傳感器模擬傳感器促銷
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-NH3
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- Grove - Multichannel Gas Sensor
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-O3
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- MQ-131
- 探测浓度范围：低浓度探头10PPB-1000PPB；高浓度探头10ppm-1000ppm）
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-光照度
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- 相關的資源連結與購買資訊
感測項目-CO2
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- Grove - CO2 Sensor
- IRM300 紅外 CO2 二氧化碳感測器 / 雙光束感應器 低價格 CO2感測器
- 相關的資源連結與購買資訊
其他社群建議項目
感測項目-風速與風向
- 建議規格
- 可能的感測器選擇
- 飆機器SLED-4001人-氣象儀
- APRS氣象站套件
- 相關的資源連結與購買資訊
相關實作問題
- 哈爸其實不熟感測器，所以要怎麼選擇個適合正確，又有辦法運作起來的感測器，其實也是很頭痛的事情，個人的理解得從這個順序下手
- 規格
- 簡單說就是感測範圍是不是符合需要
- 讀取介面
- 確認一下裝得上去，Code 寫得出來
- 電壓
- 看有沒有電壓轉換的問題得解決
- 預熱
- 有些感測器需要預熱，以及預熱電路與電壓。確認可以接受預熱時間，以及能夠提供所需電壓與電路
實作步驟規劃
- 各個感測器求有（每種感測值，用最簡單的方式，提供感測器驗證）
- 因為有驗證 Code, 夥伴可以自行更改與取用
- 針對不符合規格與精度要求的感測項目，再找合適的感測器，做出符合感測要求的感測器驗證
- 針對設計的情境，組合出一個 LASS 的 APP, 並提供文件讓大家買與實作（或許也可以上線零件包）
感測功能實現狀態
填寫說明
- 項目：要感測的項目
- 貢獻者：
- 想幫忙的 FB 帳號，有心想幫忙驗證某個感測器的，請先填上，然後開始進行
- Sensor 選擇：已經選定感測器，要開始驗證。同一個項目感測器可以多個
- 驗證過程：Code 已經可以 Compile, 上傳，基本確認值合理
- 感測驗證完成：經過更廣泛的感測環境驗證，做了該有的調教，確認驗證完成
- 可建議大家實作：提供了說明文件等大家也要實作時所需要的資料
| 項目 |
貢獻者 |
Sensor 選擇 |
驗證過程 |
感測驗證完成 |
有 APP |
可建議大家實作 |
| 溫度 |
|
OK |
OK |
OK |
FieldTry, Air-1 |
OK - Field Try #1 |
| 濕度 |
|
OK |
OK |
OK |
FieldTry, Air-1 |
OK - Field Try #1 |
| PM2.5、PM10 |
|
OK |
OK |
OK |
FieldTry, Air-1 |
OK - Field Try #1 |
| NO2 |
wuulonghsu |
|
已上傳，驗證過一般室內情境 |
|
Air-1 |
|
| NH3 |
wuulonghsu |
|
已上傳，驗證過一般室內情境 |
|
Air-1 |
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| O3 |
|
|
|
|
|
|
| SO2 |
|
|
|
|
|
|
| CO2 |
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|
|
|
|
|
| 光照度 |
|
|
|
|
|
|
| CO |
wuulonghsu |
|
已上傳，驗證過一般室內情境 |
|
Air-1 |
|
| 風速與風向 |
|
|
|
|
|
|
感測值驗證
對那個感測項目外行的人，一般都不知道怎麼驗證，也不容易有環境來確認感測值。驗證的基本步驟會在一般情況下（最容易取得的環境狀態），先觀察感測值是否有一點點的可信度。一開始避免去建置高級環境，那應該是後面的步驟才需要面對的
| 項目 |
一般環境說明 |
預期會有的感測值 |
| 溫度 |
一般室溫 |
跟溫度計比對 |
| 濕度 |
一般室內環境 |
跟濕度計比對 |
| PM2.5、PM10 |
一般通風環境 |
跟目前附近的公開資料比對 |
| NO2 |
一般通風環境 |
一般室內正常值 |
| NH3 |
一般通風環境 |
一般室內正常值 |
| O3 |
一般通風環境 |
一般室內正常值 |
| SO2 |
一般通風環境 |
？ |
| CO2 |
一般通風環境 |
？ |
| 光照度 |
一般室內環境 |
？ |
| CO |
一般通風環境 |
？ |
| 風速與風向 |
一般通風環境 |
？ |
參考資料
- iCShop 氣體感測器
- How to choose A Gas Sensor
- SenseAir
- DDScientific
- SGX sensortech