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高雄市微型感測器資訊網

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空氣品質微型感測器,主要藉由「節點」反應小尺度空間內空氣品質即時情形,因微型化監測設備對於偵測方式及效能有一定的限制,監測準度雖無法與環保署大型空品測站相同,因而須定期與環保署測站比對及進行校正維護,確保其監測穩定度,達到輔助之作用。

藉由分區布設空氣品質感測點並逐步完成各物聯網之系統整合,建立空氣品質感測物聯網維運的標準作業模式,並建置空氣品質感測網大數據蒐集檢核管理及分析智慧應用資訊服務系統,藉由24小時監測空氣品質,掌握污染源熱區,降低空污稽查空窗期,一旦發現異常可立即啟動通報,有效掌握污染來源,以維護市民的健康。

微型空氣品質感測器監測原理與環保署監測站不同,感測器的監測數值雖在精確度上具有一致性,並與標準測站的監測值有相同的變化趨勢,但在準確度方面,兩者間的誤差會隨著環境因素變化而產生差異,因此兩者的數值不宜直接進行比較,建議在觀看微型感測器數值時,以依據測值變化趨勢作為活動或判斷異常參考依據。

Q & A

Q:感測器包含哪些監測項目,及其性能為何

1、感測器基本功能
主要由主控板(MCU)控制感測元件進行偵測,並由主控板(MCU)於單位時間內蒐集各感測器之訊號(數位及類比),編譯成TCP封包格式,藉由無線或行動網路傳送至數據蒐集中心,感測器支援藍芽、4G、NBIoT傳輸等不同頻寬、不同距離之通訊協定,至少3分鐘偵測1筆數據。
內含抽引風扇、控制主板、感測元件、儲電電池、漏電斷路器、無線網路傳輸裝置。
*內部電池,採夜間儲電,日間供電,確保24小時供應電源
(1) 監測項目:溫度、濕度、懸浮微粒(PM10)、細懸浮微粒(PM2.5)、總揮發性有機物(TVOC)
項目感測原理偵測範圍解析度
PM2.5(細懸浮微粒)雷射0~1000μg/m31μg/m3
PM10(懸浮微粒)雷射0~1000μg/m31μg/m3
溫度能隙式0℃~80℃0.1℃
濕度電容式0%RH~99%RH0.1%
TVOC(總揮發性有機物)半導體0ppb~50ppm0.1ppm
(2)微型感測器具有通風、通電、通訊功能、防潑水、防撞擊、防墜落及防漏電,並具基本防盜鎖功能。
(3)採樣方式:進氣口與出氣口採分流設計,感測器上方設有抽氣風扇,將大氣氣體由感測器兩側進氣口抽入感測器內,再經由感測器內感測元件偵測後,氣體由感測器上方排氣孔排出,避免進出氣間形成自循環,影響量測準確度。

Q:感測器與空氣盒子差別

A:感測器監測原理與空氣盒子相同,主要差異於,感測器有訂定布建規範及布建後維運作業
一、布建前規範:
1、設置點位:於工業區內設置高度3m 以上、交通源1.5~2m高等,設置於通風處且設置周邊1m範圍不可有大型遮蔽物
2、設置前認證作業:感測器設置前需經認證及與環保署測站進行一致性比對,確保整批感測器監測趨勢一致
a、認證作業(環保署委託工研院測試)
(1)、實地場域認證(感測器與測站比對-設定標準)
認證單位(工研院):認證地點於善化測站旁,工研院新設立與測站相同監測原理之認證場域,需連續比對7天,且認證後報告IMV(3台感測器一致性)≤10%,Bais偏移誤差(與認證場域之監測設備相對器差)≤30%,才可進行布建
(2)、實驗室認證(感測器性能測試-未設標準)
於工研院設立之PM2.5艙內進行測試,針對感測器之模組內變異性、數據接收率、線性迴歸分析、精密度、器差、溫濕度干擾(以器差表示)、方法偵測極限等進行測試之感測認證作業。
b、測站一致性比對
於含有手動測站之監測站進行一致性比對,比對時間每批次(50個以上)3天以上,比對測值符合Bais偏移誤差≤30%、CV(感測器間差異)≤0.2
二、布建後維運作業:
1、定期巡檢:每季或每半年一次巡檢校正,並同時執行維護保養作業
2、異常巡檢:智慧判定系統,若遇監測值異常情形(如:超過危害人體健康標準、無測值等),即時通知相關人員

Q:感測器與環保署測站監測差異

項目國家監測站微型感測點
監測目的
1.判知法規的符合性
2.監測空氣污染物的長期趨勢
3.評量管制策略的有效性
4.研判及評估對民眾健康的威脅及損害
5.了解及評估對自然環境的威脅及損害
6.發展及驗證具預測能力的空品擴散模式
1.污染熱區鑑定感測

2.空品感應物聯網執法應用
數據應用評估大範圍空氣品質是否符合空氣品質標準及政策訂定依據小區域環境空氣污染熱區鑑定及污染排放追蹤溯源以污染執法應用
選址要求1.測站種類

2.污染源分布、類型及污染物濃度分布

3.地形、地勢及氣象條件

4.人口分布及交通狀況

5.有益於防制對策效果之判定

6.都市計畫、區域計畫或其他土地利用計畫
1.工業感測點:監控工廠密集區域

2.社區感測點:鄰近大型污染源之大型社區

3.交通感測點:監控交通繁忙區域

4.輔助感測點:20公里內無標準測站之鄉鎮
採樣口不直接受煙道及排氣口等污染影響之處所
避免採樣口附近障礙物對氣流及污染物濃度之干擾
避免採樣口附近建築物或障礙物表面對污染物濃度之影響
依監測站附近污染物垂直方向濃度分布情形,決定採樣口離地面高度
採樣口周邊1公尺不可有大型遮蔽物
設置高度10公尺3公尺
儀器原理(PM2.5)ß射線衰減(貝它射線偵測懸浮微粒相對濃度)或慣性質量法微量天平(震盪原理)去量測濾紙重量物理光散射原理
簡易感測器將空氣中微粒導入光學散射原理的感測區域,在未經粒徑篩選方式下,以光學方式(光散射原理)量測不同粒徑微粒數量,再經轉換為PM2.5質量濃度。
取樣原理精準流量控制器進行採樣,採樣流量16.7LPM空氣擴散原理或馬達抽取空氣樣品,無訂定一定流量
去除環境干擾
空氣泵引至系統內,在進入分析系統內之前,會先經過採樣系統,此系統可分為採樣口、篩分器及加熱裝置,目的在於決定進入分析系統的粒徑大小,例如PM10或PM2.5,以及避免水分的干擾。

微型感測器應體積小,無設置濕度干擾功能,微粒含有吸水成分(例如硫酸鹽、硝酸鹽等),微粒外形、粒徑會因吸收空氣中水分而改變,進而影響測定結果。
布建前校正方式符合國際認證標準機器出廠時統一校正 +

布建前至標準監測站進行比對
品保制度
維護頻率週、雙周、月及季維護每季或每半年巡檢校正一次
設置維護成本
設置空間距離約10至25公里1.工業感測點:100-300公尺

2.社區感測點:1-2公里(空區5公里)

3.交通感測點:1-2公里

4.輔助感測點:4-5公里
數據時間解析度1小時1-3分鐘