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    监测空气质量的智能无线物联网系统

监测空气质量的智能无线物联网系统 2024-02-02

这一惊人的吸入量凸显了确保人们呼吸清新空气的重要性,尤其是根据世界卫生组织的数据,每年有超过 670 万人因空气污染而过早死亡,其中超过 320 万人死于室内环境污染。

根据TheWorldCounts报道,每人每天平均要吸入11,000升空气,一生中要吸入超过3亿升的空气。

这一惊人的吸入量凸显了确保人们呼吸清新空气的重要性,尤其是根据世界卫生组织的数据,每年有超过 670 万人因空气污染而过早死亡,其中超过 320 万人死于室内环境污染。

尽管人们普遍关注室外空气污染,但室内空气也对健康构成重大威胁。随着人们在家中、办公室、商店、健身房和餐馆中度过的时间越来越长,监测这些环境的空气质量变得更加重要。

空气质量监测的下一阶段发展

一氧化碳报警器面世已近一个世纪,而传统的烟雾探测器也有七十多年的历史。但无线技术代表了空气质量测量的全新水平。例如,先前的传统报警器只能在检测到一氧化碳或烟雾达到危险水平时发出警告,而无线技术的出现则可以对潜在的危险做出更细致、更及时的反应,特别是在长期、低水平曝露的情况下。

我们不能对这种长期的低水平曝露掉以轻心。英国利物浦约翰摩尔斯大学(Liverpool John Moores University)健康与社会护理高级讲师Julie Connolly撰文指出,低浓度一氧化碳曝露的症状很难被发现,但却与肌肉骨骼损伤、疲劳和记忆力减退等严重症状有关。

除了天然气泄漏或一氧化碳、二氧化碳和烟雾积聚等问题外,感染了病毒(如 COVID-19 或流感)的人也会对其他人造成危害。某些细菌和霉菌孢子也会对空气质量构成威胁。

然而,最严重的威胁之一来自挥发性有机化合物(VOC),它们会导致严重的健康问题,包括眼睛、鼻子和喉咙不适、头痛、失去协调能力、恶心,以及对肝、肾和中枢神经系统的潜在损害(根据美国环境保护署数据)。更严重的是,有些挥发性有机化合物甚至与癌症有关。

创建用于空气质量监测的智能物联网系统

现在,通过使用物联网,可以近乎实时地提醒楼宇住户防范这些空气污染危害。个人和企业就可以积极主动地实施改变,帮助保障健康的室内环境,预防健康问题。

此外,智能空气净化和过滤系统还可以集成到智能家居系统或商业楼宇的智能供暖、通风和空调装置中。这样,传感器网络和空气净化系统之间就可以形成一个反馈回路。当传感器检测到空气质量下降时,系统可以自动提高净化效果。

低功耗蓝牙和Wi-Fi的优势

无线技术为这些应用带来很多优势。低功耗蓝牙等技术适用于工作距离超过数百米的紧凑型低功耗传感器,而 Nordic 的 nRF70 系列等低功耗 Wi-Fi技术则适用于需要更大带宽的传感器。低功耗蓝牙和 Wi-Fi 还可以在网关中协同工作,低功耗蓝牙传输来自传感器网络的信号,而网关的 Wi-Fi 部分则将数据发送到云端。

由于这些解决方案无需布线,因此很容易集成到新建筑或现有建筑的改造中。结构紧凑、电池供电的传感器(如一氧化碳探测器)可以轻易地安装在化石燃料加热器附近、通风不良的房间内以及人们担忧空气质量的其他地方。

这些传感器一旦安装完毕,就会持续收集数据。边缘计算使得设备只在需要时才将信息发送到网关或中央设备,以触发进一步的决策,如增加通风。此外,数据还可以通过低功耗蓝牙直接发送到用户的智能手机上,以发出即时通知。多种类型传感器和无线技术可让用户为应用构建最佳解决方案。

Nordic低功耗蓝牙SoC 支持多感知空气质量监测仪

Airsuite Glance

例如,新西兰公司AirSuite开发的AirSuite Glance采用了一系列传感器来监测二氧化碳 (CO2)、温度、湿度、声音、照明、气压和挥发性有机化合物。该设备利用 Nordic Semiconductor的nRF52840 SoC提供的低功耗蓝牙连接,每分钟将数据直接传输到用户的智能手机,并利用nRF9160 SiP的 LTE-M 或 NB-IoT连接,至少每15分钟将数据发送到云端。

通过专用应用程序和网络平台,当环境指标超过或低于预定阈值时,用户能够进行监督并接收通知。此外,AirSuite Monitor网络门户还提供历史数据,允许用户分析趋势并比较不同房间或场所的数值。

利用机器学习进行智能调节

目前有许多创新技术正在改变室内空气质量监测的发展状况。特别是更先进的无线传感器(每次更换电池后可运行数年的低功耗设备)的开发,以及机器学习(Machine Learning, ML)驱动的分析技术的进步。

ML具有模式识别功能,可以识别趋势并智能调整设置,以优化居住者的健康和舒适度。该系统可以根据某些刺激因素自主调整设置,例如,预计楼宇占用率会在一天中的某些时段增加,便会打开空气净化器。这样可以避免不必要的设备使用,从而降低能耗,并有助于创造可持续优化的室内环境,保持居住者的健康。

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