Как проверить качество воздуха: топ-10 лучших датчиков для измерения качества воздуха

Вариант подороже

А вот если нужен более мощный по количеству и качеству датчиков прибор, то стоит посмотреть на серию Air Master, например Air Master A7.

Судя по отзывам, AM7 — наиболее мощный точный и адекватный прибор для бытового (и не только) использования из представленных на али, по точности и качеству работы приближающийся к профессиональным аналогам. Система с открытым кодом. Впрочем, и цена на него уже будет соответствующая — раза в полтора выше, чем на D9-H, и раз в пять дороже простейшего прибора на PMS X003.

При выборе пришлось покурить ixbt и хабр, попался на глаза и неплохой обзор на mysku. По итогу, наиболее полезным и содержательным оказался вот этот пост на форуме ардуинщиков: http://arduino.ru/forum/obshchii/plantower-pms-a003-i-vse-vse-vse

В общем, надеюсь, прибор приедет в сохранности и окажется полезным. Постараюсь написать соответствующий обзор.

Интересно было бы найти возможность подключения к компьютеру по USB датчика Plantower отдельно. Разместить его за окном на улице, и запустить в онлайн мониторинг качества воздуха.

Сети общественного мониторинга воздуха

Примеры общественного мониторинга воздуха уже есть в США, Великобритании, Бельгии, Германии, , Пакистане и других странах. Появились они и в России.

Обычно всё начинается с инициативной группы жителей местности с сильно загрязненным воздухом. Чтобы предъявить доказательства вреда своему здоровью, активисты начинают общественный мониторинг с установки простых датчиков у себя за окном. В наблюдение вовлекается все больше жителей, и постепенно местность покрывается сетью датчиков. Полученные данные становятся достоянием общественности, обычно в виде онлайн-карты, и доказывают — проблема есть. С этим приходится считаться регулирующим органам, ведь выбросы уже нельзя скрыть или игнорировать.

Так в США за последние 5 лет сеть общественного мониторинга из датчиков Purple Air разрослась до около 10000 точек и была добавлена на официальную Агентства по охране окружающей среды США и Федеральной лесной службы США. И хотя данные этих датчиков на карте сопровождает дисклеймер об их недостаточной точности, всё же масштабы сети Purple Air так велики, что эти показания имеют вес.

Фото: airnow.gov

«Где-то, где иначе датчика бы не было совсем, гораздо лучше иметь недорогой датчик, чем совсем никакого», — рассуждает Энтони Векслер, возглавляющий Исследовательский центр качества воздуха в Калифорнийском университете в Дэвисе.

Другой сопоставимый по масштабам общественный мониторинг Luftdaten разросся в Европе, зародившись в Штутгарте (Германия) в 2015 году. Затем Luftdaten переросло в сообщество Sensor.Community — это глобальная сенсорная сеть, управляемая участниками, которая создает открытые данные об окружающей среде.

Каждый может установить датчик наблюдения за состоянием уже не только воздуха, но и шума, и зарегистрировать его в системе. Так растёт сеть участников, данные становятся точнее и доступны для всех в режиме реального времени.

В России проекты общественного мониторинга существуют в Москве, Челябинске, Красноярске и Сибае, и постепенно распространяются по всей стране.

Первым появился «Челябинск, дыши!» в 2016 году, когда экоактивисты начали борьбу за чистый воздух в своем городе. Дмитрий Закарлюкин, инициатор мониторинга, был обеспокоен влиянием загрязнения на здоровье своих детей. Попытавшись разобраться в источниках и данных, понял, что нет единого и ясного представления о качестве воздуха и главных источниках загрязнения, запустил свой проект — независимый мониторинг.

В Москве с 2002 года за воздухом официально следит Мосэкомониторинг. Данные собираются с 56 автоматических станций контроля загрязнения атмосферы

Гринпис в рамках проекта «Чистый воздух» обратил внимание на то, что данные Мосэкомониторинга представлены в неудобном виде, и в августе 2017 запустил интерактивную карту «Чем дышит, Москва». На ней данные ведомства представили в понятном посетителям формате

Вслед за этим в сентябре 2017 года портал ведомства решили модернизировать. Это заняло 6 месяцев, в течении которых он был недоступен. Тогда в конце 2018 первые станции независимой гражданской системы мониторинга появились и в столице. Сейчас их более 120.

Станция мониторинга в Очаково. Фото: Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы

Государственные и общественные системы мониторинга в идеале должны существовать параллельно. В случае выбросов, которые кто-то хочет «подкорректировать» в отчетах или скрыть, это невозможно сделать. В показаниях альтернативной системы всё будет видно.

Сборка

Как я уже упоминал выше, можно использовать как NodeMCU, как и более компактную плату Wemos D1. Функционально они идентичны, но NodeMCU несколько крупнее и имеет больше выводов. В моём распоряжении было несколько плат Wemos D1, так что я использовал именно их, но именно это решение привело к некоторым усложнениям в процессе сборки.

Схема подключения SDS011 и BME280

Как видно из схемы, датчик SDS011 подключается через UART, в то время как BME280 — через I²C. В моём случае вместо BME280 был BMP280, подключаемый на те же контакты, а также ещё и DHT22, который подключается на D7 (см. схему подключения). Всё бы хорошо, но у Wemos D1, в отличие от NodeMCU, лишь один контакт 3V3 и всего один GND! Пришлось паять разветвитель GND и удлинитель 3V3.

В итоге мой Франкенштейнов монстр выглядел примерно так:

Вся электроника в сборе

К процессорной платке я прикрепил изолентой кусок пористого пенопласта, чтобы в случае попадения влаги внутрь корпуса, хотя бы часть её задержать. Всё устройство было помещено в ведёрко от йогурта

Важно в корпусе сделать не только отверстие для гибкой трубки, ведущей к SDS011, но и дополнительные отверстия, обеспечивающие циркуляцию воздуха, в том числе и для того, чтобы показания датчиков температуры, влажности и давления имели какой-то смысл

Плохо себя зарекомендовала упаковка от маргарина: после чуть менее, чем года на улице, коробочка начала рассыпаться, в конце концов во время ливня вода попала внутрь и каким-то образом повредила датчик пыли:

Рама не совсем хари

Как видно из фотографий выше, свои датчики я размещаю на подоконнике (например, приклеив двусторонним скотчем). С размещением я советую внимательно подумать, приняв к вниманию как метеоусловия (ветер, солнце), так и наличие источников загрязнения. Например, один из моих датчиков находится на солнечной стороне, потому показания температуры у него очень часто завышены. Расстояние до источников загрязнения может влиять на показания, занижая и завышая их, либо же вообще делая их бесполезными. Например, возле нашего дома находится крупная стройка, которая уже продолжается три года, и данные насчёт того, сколько пыли она производит, весьма интересны. С другой стороны, концентрация пыли прямо на стройке несколько другая, чем возле домов, где живут люди, поэтому если датчик размещён слишком близко, польза от данных будет сомнительная. Также необходимо учитывать расстояние от дороги (покрышки автомобилей также создают массы взвешенных частиц).

После установки и проверки датчика его можно подключить к API разных проектов. Данные со своих датчиков я посылкаю на sensor.community (LuftDaten), агрегатор Madavi, OpenSenseMap, AirCMS и ещё пару проектов:

Настройки API датчика

Вот так выглядит карта PM_2.5 от LuftDaten (два датчика на ней мои):

Словакия на карте LuftDaten. Картографические данные: Участники OpenStreetMap

На AirCMS датчиков в наших краях гораздо меньше:

Словакия на AirCMS. Картографические данные: Яндекс

Государственный мониторинг воздуха в России

ВОЗ называет мониторинг необходимым шагом в решении проблемы грязного воздуха со стороны государств: «Многие источники загрязнения атмосферного воздуха не могут контролироваться отдельными людьми, и требуют консолидированных действий в разных секторах и на многих уровнях. 

Как заявил 15 января 2020 президент России, полноценная система экологического мониторинга воды, воздуха и почвы, будет создана в России в ближайшие годы.

В рамках нацпроекта «Экология», существует федеральная программа «Чистый воздух». Изначально его задачей было решение проблемы в 12 наиболее загрязненных городах, где до 2025 года на 20% должны быть снижены выбросы в атмосферу.

Аудитор Счетной палаты М.А. Мень оценил работу федерального проекта «Чистый воздух» как не достаточную для кардинального снижения уровня загрязнения воздуха. 

Сейчас в нацпроект «Экология» вносятся изменения. В новом указе Президента о национальных целях до 2030 года говорится о снижении выбросов опасных загрязняющих веществ для человека и природы в два раза. 

Год назад реализовать федеральную систему мониторинга воздуха вызвался «Ростех». Но в октябре 2020 Росприроднадзор заявил, что создание системы откладывается ещё на год, потому что «поставщик не выбран».

Сервисы и приложения для контроля за воздухом

Спутниковые снимки позволяют также один из инструментов контроля состояния воздуха. На них можно увидеть содержание взвешенных частиц PM 2.5 в воздухе. Загрязнение атмосферы через космоснимки обнаруживает и показывает проект . 

Сайт Air Visual объединяет данные спутниковых измерений, официальных станций мониторинга и прогнозы погоды с помощью моделирования и отображает в режиме настоящего времени. 

Помимо онлайн-карт и сайтов существуют приложения для контроля состояния атмосферы в конкретной точке. Самое крупное из них — AirVisual — собирает данные по всему миру как из государственных источников, так и общественных, а также данные о состоянии воздуха на основе космоснимков. 

Интерфейс приложения AirVisual. Фото: AirVisual

В приложении можно увидеть рейтинг загрязненности городов, планируя поездку, или оценить уровень загрязнения в текущем местоположении.

Но важно понимать, что системы мониторинга пока несовершенны и сильно отличаются в разных странах. Поэтому ни одно приложение ещё не является  гарантией чистоты воздуха за окном

Однако с установкой каждого нового датчика качество данных повышается. 

Необходимые компоненты

• Плата с микроконтроллером ESP8266, например Wemos D1, NodeMCU

• Датчик пыли SDS011 (мне обошёлся в € 14 на AliExpress)

• Датчик температуры, влажности, атмосферного давления: BME280, BMP280, DHT22

• Куча проводов

• Подходящий корпус

• Пластиковая трубка с внутренним диаметром 6 мм

• Плоский кабель USB A—Micro-B (рекомендуемая длина около 2 м)

• Источник питания 5 В (мин. 500 мА) с разъёмом USB (например, зарядное устройство от телефона)

• Может пригодиться паяльник

Пару слов о датчиках температуры и прочего. Первоначально проектом поддерживались датчики DHT22, измеряющие температуру и влажность, параметры, которые полезно знать при анализе собранных данных. DHT22 (а также его более ограниченный собрат DHT11) предоставляют разрешение 1°C (кроме этого, DHT11 не может измерять температуры ниже 0°C). Чтобы улучшить качество данных, можно использовать альтернативу, BME280 от фирмы Bosch. BME280 даёт более точные измерения температуры с разрешением 0.01°C, а также измеряет атмосферное давление, поэтому LuftDaten рекомендуют использовать именно его. Разница в качестве измерений хорошо видна на этом графике из статьи от Random Nerd Tutorials:

Сравнение датчиков температуры

К сожалению, в моём местном магазине радиодеталей BME280 не оказалось, потому мне пришлось купить BMP280, вариант без измерения влажности, и DHT22, чтобы влажность всё же измерить. Надо сказать, что DHT22 в таких магазинах продаётся в двух вариантах: датчик сам по себе либо на плате с pull-up-резистором:

Модуль DHT22 с pull-up-резистором

В моём магазине цена была одинаковая, но я по ошибке заказал именно эту версию. Как оказалось, их не было на складе, ждать пришлось бы долго, но на складе был и датчик без платы за ту же цену. Проверка исходного кода прошивки показала, что в ней используется встроенный pull-up микропроцессора, так что внешний резистор, на платке или нет, не нужен (но с десяток резисторов я с перепугу всё же купил, т. к. проверить их необходимость в магазине не было возможности).

Почему важно знать состояние воздуха в помещениях

Содержание углекислого газа

Повышенная концентрация углекислого газа в помещении может являться опасным для здоровья людей. Внешнее это проявляется появлением ряда субъективных симптомов:

• головная боль
• чувство разбитости
• головокружение
• раздражительность
• нарушение сна

Предел концентрации CO2 индивидуален для каждого человека, в зависимости от пола, возраста и состояния здоровья, но приняты такие границы комфорта:

• 400–800 ppm — комфортный уровень
• 800–1200 ppm — проявляется сонливость, усталость и снижение внимания
• от 1200 ppm — может проявляться потеря работоспособности

Относительная влажность

Относительная влажность в помещениях также важна. В первую очередь страдают слизистые оболочки, контактирующие с открытым воздухом, они покрываются микротрещинами и пересыхают, открывая прямую дорогу в организм вредоносным бактериям и вирусам. При недостатке влажности могут проявляться такие симптомы:

• ощущение сухости в носоглотке
• носовое кровотечение (у склонных к этому людей)
• общее ухудшение самочувствия у больных бронхиальной астмой
• «резь» в глазах
• частые простуды и заболевания из-за пересохших слизистых оболочек

При повышенной влажности особенно сильно реагируют больные гипертонической болезнью, атеросклерозом, люди с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Лично у меня, в зимние периоды появляется сильная резь в глазах. Поэтому купил себе увлажнитель воздуха, советую всем. Проблему решает.

Температура воздуха

Думаю с температурой воздуха проще всего. Без особых исследований по собственному опыту понятно, что в сильную жару или холод работать не комфортно.

Стандарты и нормы

Для офисных работников (категории Iа и Iб) согласно СанПиН 2.2.4.548-96 — оптимальные величины 21-24 °С в холодный и 22-25 °С в тёплый периоды года. Относительная влажность воздуха 40-60 % в любой период года.

В отечественных документах можно опираться на стандарт АВОК «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена». Так, в помещениях верхний допустимый предел концентрации СО2: сельская местность – 970 ppm, малые города – 1047 ppm, большие города – 1149 ppm.

Рейтинг профессиональных устройств

Fluke 975V

Уникальное устройство, способное повысить качество контроля и выдавать достоверные сведения. Часто этот прибор используется учеными для обнаружения углекислого и угарного газа. Также оборудование анализирует уровень влажности, температуру и скорость ветреного потока.

Благодаря ему становится легче проводить эксперименты, а также организовывать правильную вентиляционную систему. В изделии имеются все полезные функции: начиная от автоматической подсветки дисплея и заканчивая самопроверкой. Для безопасности производитель создал клавиатуру с режимом блокировки. Регистрируемая информация сохраняется в памяти, после чего может передаваться на компьютер.

Средняя стоимость: от 178 000 рублей.

Fluke 975V

Достоинства:

• Возможность калибровки;
• Расчет процентного соотношения;
• Удобное отображение информации;
• Блокировка клавиатуры;
• Измерение скорости воздуха;
• Многоязычный интерфейс;
• Автономность.

Недостатки:

Testo 435-4

Качественное оборудование, способное функционировать практически во всех условиях. Прибор сочетает в себе функции нескольких устройств, что дает возможность полноценно следить за климатом в помещении или на крупном предприятии.

Для удобства оснащается тремя портами, к которым можно подключить измерительные изделия, что положительно скажется на точности проводимых исследований. Вся информация, поступающая в датчик, автоматически сохраняется в памяти и при желании может повторно выводиться или передаваться на ПК.

Главным источником питания являются 3 батареи АА, которых хватает на длительное время при умеренном использовании. Рабочая температура -20…+50 градусов.

Средняя цена – 80 000 рублей.

Testo 435-4

Достоинства:

• Эффективность;
• Хороший корпус;
• Точность измерений;
• Оптимальная цена;
• Компактность;
• Надежность;
• Можно подключить вспомогательное оборудование.

Недостатки:

CEM DT-9881

Небольшой датчик, который обладает хорошей точностью и ярким цветным дисплеем. Поддерживается возможность установки карты памяти размером до 8 Гб. Изделие способно провести анализ за короткое время, при этом вся информация сохранится в системе.

Кроме качества воздуха, прибор может указать текущее состояние температуры, влажность, скорость ветра и т.п. По сути, оборудование является мини лабораторией, благодаря которой проводить измерения станет легче. При длительном бездействии датчик автоматически выключается, что позволяет сохранить заряд батареи.

Средняя цена – 67 100 рублей.

CEM DT-9881

Достоинства:

• Широкий диапазон измерений;
• Удобство;
• Быстрый анализ;
• Эффективность;
• Простая конструкция;
• Производительность.

Недостатки:

AERasgard KFTM-LQ-CO2-W

Эффективная модель, которая не нуждается в постоянном техническом обслуживании и может размещаться в любом офисе или предприятии. Благодаря этому продукту следить за микроклиматом станет проще. Вся информация отображается на ярком синим дисплее, который отчетливо видно в темноте.

Диапазон измеряемых температур составляет -30…+80 градусов, а влажности 0…100%. Изделие обладает прочным корпусом, который монтируется в стену. Дисплей защищен пластиковым стеклом, которое крепится на небольшие шурупы.

Средняя стоимость: от 38 600 рублей.

AERasgard KFTM-LQ-CO2-W

Достоинства:

• Хорошее измерение качества воздуха;
• Прочный корпус;
• Защитное стекло;
• Яркий дисплей;
• Низкая цена.

Недостатки:

Функционал приборов оценки качества воздуха

Множество встроенных функций позволят определить концентрацию CO и CO?, относительную влажность, температуру и другие важные параметры. Некоторые модели также позволяют измерять давление, тягу, уровень освещенности и шума. Определение объемного расхода обеспечивается всеми возможными методами, в числе которых обогреваемые зонды, крыльчатки и трубки Пито.

Используя современные анализаторы можно не только продиагностировать работу систем и обеспечить комфортные условия работы, но и избежать возникновения различных несчастных случаев, например, отравления персонала угарным газом. Пригодятся приборы для определения качества воздуха и для контроля условий хранения готовой продукции, например, для поддержания определенного температурного режима на складах.

При выборе прибора для оценки качества воздуха следует в первую очередь исходить из стоящих перед вами задач. По своему функционалу данный вид устройств можно разделить на следующие категории:

• Измерители расхода воздуха – предназначены специально для контроля работы и отладки систем кондиционирования. С их помощью можно измерять скорость воздушных потоков, давление и объемный расход.
• Счетчик пылевых частиц – предназначен для контроля работы систем кондиционирования и вентиляции. Основная функция данного вида устройств – определение концентрации в воздухе взвешенных твердых частиц. Дополнительно прибор позволяет измерять температуру и влажность в помещении, заменяя собой термогигрометр.
• Измерители концентрации CO и CO? – особенно востребованы в производственных цехах, но также могут быть использованы и для контроля микроклимата в офисных и жилых помещениях.
• Приборы для измерения температуры, влажности и давления – основной областью применения является диагностика работы газового оборудования, систем отопления и ОВКВ.
• Универсальные приборы для определения качества воздуха – сочетают все функционал сразу нескольких устройств.

Влияние углекислого газа на состояние человека

Недостаток свежего воздуха происходит не только на вредных фабриках и в местах с высоким скоплением народа (например, школы, офисные учреждения и т.п.), также его может не хватать дома. Чем больше углекислого газа находится в помещении, тем хуже физическое и психическое состояние. Нормализовать его позволит качественный аппарат, который показывает текущее состояние воздуха в квартире или другом месте. Не менее важен этот продукт на предприятиях, так как он позволяет выявить количество вредоносных элементов, но для этого обычные устройства не подойдут, лучше воспользоваться профессиональными.

Купить датчик качества воздуха для дома и офиса – легко. Сегодня десятки производителей выпускают дорогие и бюджетные модели, которые помогают следить за концентрацией углекислого газа. Его эффективность оправдана сотнями ученных. Прибор работает от электрической сети, но также может функционировать от обычных батареек. Как только содержание CO­₂ достигает критической точки, устройство начинает подавать звуковое оповещение. После чего человек открывает окно и помещение проветривается.  Как только все нормализуется, оборудование покажет это на главном дисплее.

На что обратить внимание при покупке?

Большинство производителей стараются сэкономить на некоторых элементах, отчего точность продукта будет минимальной, а само устройство подойдет для украшения интерьера

Чтобы такого не случилось важно знать несколько пунктов, которые помогут подобрать правильную модель:

• Качество корпуса. Начинать необходимо именно с этого, оборудование не должно выделять резкий запах пластмассы и не трещать при легком нажатии.
• Поинтересоваться о внутренних элементах. Желательно, чтобы продукция обладала хорошим светофильтром и датчиком, так как от этого зависит точность проведения замеров.
• Способ крепления. Продаются настенные устройства и настольные. Здесь выбор зависит от личных предпочтений.
• Наличие подсветки дисплея. Приборы в дешевом сегменте могут не оснащаться подсветкой, или она может быстро выйти из строя. Это создаст только дискомфорт при использовании.
• Бренд. Лучше купить продукцию от известного производителя с большим количеством положительных отзывов.
• Цена. Продаются изделия от 1 500 до 200 000 рублей, все зависит от назначения устройства и качественных материалов.

Почему D9

Главная причина: набор датчиков в данном анализаторе показался мне наиболее сбалансированным по соотношению цена/качество.

Али завален кучей разных приборов, и многие — откровенная ерунда, или рейтинг продавцов слишком низкий. Например, есть некий дешевый прибор JQ-300, который, как заявлено, умеет примерно всё то же самое, передает данные по Wi-Fi на смартфон, а стоит в три раза меньше. Но, отзывы покупателей там же на али быстро приводят к пониманию, что JQ-300 практически бесполезен, как и JQ-200.

Ещё важным отличием D9-H является наличие датчика CO2 SenseAir S8. То есть, измерение происходит непосредственно, и судя например вот по этому видео, относительно точно для бытового устройства.

Watch this video on YouTube

Жаль, что автор сравнил приборы только по этому показателю.

Кстати, у того же производителя D9 есть ещё и модель K6, чуть более дешевая, с аналогичным функционалом. Как удалось выяснить из чужих отзывов, помимо дизайна отличается более старыми версиями датчиков PM2.5, а именно 3-е поколение против 10-го. Но это не точно. Кроме того, насколько существенна разница между поколениями датчиков я тоже не выяснял, хотя и эта информация в сети есть.

Зачем следить за воздухом

Загрязнения воздуха часто не видны глазу. Вдыхая вредные вещества мы осознаем это, если видим задымленность, или чувствуем неприятный запах. Но обычно человек не ощущает, чем дышит. 

Последствия вдыхания вредных веществ в виде, например, головной боли, легко списать на усталость или другие причины. Даже если мы знаем, что надышались чего-то вредного, потому что пахло «гарью» или «химией» или видели дым, доказать что-то трудно, ведь «виновник» улетучился. 

Загрязнения воздуха могут приводить к развитию сердечно-сосудистых, респираторных и онкологических заболеваний. Это не происходит за один вдох. Вредные вещества накапливается в организме совокупно с другими факторами, в частности с последствиями курения, что со временем приводит к хроническим заболеваниям. В этом «коварство» загрязнения воздуха.

Сейчас загрязнение воздуха убивает больше человек, чем СПИД, малярия и туберкулёз вместе взятые. Больше всего от грязного воздуха страдает население стран со средним и низким уровнем дохода.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения, 92% населения планеты живут в зонах неудовлетворительного состояния воздуха, и это загрязнение способствует 1 из 8 смертей.

Источников загрязнений множество: промышленность, свалки, лесные пожары, транспорт. Именно на автотранспорт в большинстве крупных городов России приходится 80-90 % всего объёма загрязняющих веществ в воздухе. Поэтому даже если поблизости нет дымящих труб заводов или мусорного полигона, от выбросов автомобилей почти никому не укрыться. 

Воздух один на всех, поэтому так важно знать, чем мы дышим. Эту задачу решает мониторинг воздуха

Как проверить качество воздуха

Чтобы проверить качество воздуха, нужно подключить прибор к сети или просто активировать его, если устройство работает от аккумулятора, батареек. После этого приспособление анализирует состояние окружающей среды. Когда работа завершена, устройство выдает соответствующую информацию. Прибор сообщает об этом световым или звуковым сигналом. Информация выводится на дисплей. Изучив ее, пользователь получает представление о состояние воздуха в квартире, доме и т.д.

Так какой выбрать датчик для проверки качества воздуха? При покупке следует придерживаться не только приведенных рекомендаций, но и ориентироваться на размер бюджета. Так, если требуется бюджетная модель, рекомендуем присмотреться к варианту Xiaomi Smartmi PM 2.5 Air Detector. Если требуется устройство средней ценовой категории, подойдет изделие CEM DT-9680. Если нужно дорогостоящий прибор для профессионального применения, можно использовать модель Testo 435-4. В нашем топе можно подобрать подходящее устройство для любого бюджета.

Видео — Исследование качества воздуха в квартире

Голосование за лучший измеритель качества воздуха

Какой бы вы выбрали измеритель качества воздуха или посоветовали?

Мастеркит MT8057

Сохраните результаты голосования, чтобы не забыть!

Чтобы увидеть результаты, вам необходимо проголосовать

Общественный мониторинг

Во многих европейских странах помимо мониторинга качества воздуха, осуществляемого государственными организациями, осуществляется и общественный мониторинг, производимый независимыми организациями и просто жителями городов и деревень. Один из таких проектов, LuftDaten, основан группой сотрудников Штутгартской высшей технической школы. В рамках этого проекта был разработан вебсайт для сбора данных, а также простые в сборе датчики, которые может разместить у себя дома каждый желающий. Как сайт, так и прошивка устройства являются свободным ПО.

Карта чистоты воздуха от LuftDaten. Картографические данные: Участники OpenStreetMap

Как видно из карты на их сайте, датчики установлены уже во всех странах Европы, хотя больше всего их, конечно же, в Германии.

Кроме LuftDaten, существуют и другие похожие проекты: OpenSenseMap (тоже немецкий), а также AirCMS (из Челябинска). Прошивка для датчиков от Luftdaten позволяет отправлять данные сразу в несколько проектов, а также на произвольные web API.

Конечно же, точность данных, полученных таким способом, ниже, чем у дорогих станций мониторинга, используемых государственными организациями, но у общественной сети есть потенциал лучше покрыть территорию более дешёвыми станциями, получая хоть какое-то представление о ситуации в местах, где нет официальных станций мониторинга. Кроме того, существует возможность математически «привязать» и откалибровать менее точные данные с помощью данных, полученных от более точных станций.

Подробнее о датчике

Вариантов датчика существует несколько как в плане конкретных комплектующих, так и сборки как таковой. «Классический» вариант, предлагаемый LuftDaten — платка с ESP8266 (NodeMCU) с сенсором Nova SDS011 в пластиковой трубе:

Датчик AirRohr

Готовый установленный датчик выглядит примерно так, как на фотографии в начале статьи.

Конечно же, использовать трубу не обязательно, корпус может быть любым, но способным выдержать погодные условия на улице 365 дней в году:

Мой датчик, установленный на подоконнике

Альтернативой предлагаемой конструкции является набор AirRohr-Kit от Эрика Несстрёма, который разработал модели для 3D-принтера и печатную плату, предназначенную для установки в электромонтажную коробку:

Схема сборки AirRohr-Kit

Прошивка

Рекомендуется прошить процессор перед сборкой. Сделать можно это совсем вручную с помощью утилиты , но лучше это сделать специальным скриптом. Можно скачать сборки под разные операционные системы на сайте проекта, либо же поставить из исходников с GitHub.

После прошивки и перезапуска процессора должна появиться новая Wi-Fi сеть, как правило, начинающаяся на (в зависимости от языка и версии прошивки). Подключившись к этой сети, надо зайти на http://192.168.4.1/ и настроить подключение к домашней Wi-Fi сети. Надо сказать, что на этом шагу я на какое-то время зациклился: датчик упорно не хотел подключаться к сети, создавая свою собственную. Я подключил отладку через USB-serial (если будете пробовать, скорость нужно задать 9600 бод, эта скорость отличается от скорости загрузчика прошивки), где было видно, что датчик к сети подключается, но ошибок нет. Я уже было отчаялся, как вдруг сеть пропала и датчик появился в домашней сети: оказывается, в настройках есть параметр Duration router mode, в течение которого датчик будет в некоторых случаях держать собственную сеть, чтобы дать возможность поменять настройки.

По каким принципам работают датчики качества воздуха

Анализатор воздуха – специальный прибор, с помощью которого можно определить, насколько загрязнён воздух в помещении. Он способен распознавать наличие растворённых в нём примесей – СО2 и прочих летучих соединений, – определять их концентрацию и процентное соотношение между собой. Приборы рекомендуются для использования как в общественных местах (учебных и административных заведениях, офисах, торгово-развлекательных центрах), так и в жилых помещениях.

Обычные аварийные газоанализаторы способны определять утечку пропана/метана/бутана из газовой магистрали, или опасное превышение концентрации угарного газа. У детектора углекислого газа несколько иные функции: он определяет качество воздуха, соотношение кислорода и СО2 в нём. Его процентное содержание в атмосфере помещения и является основным показателем качества воздуха. Поэтому анализаторы концентрации углекислого газа относятся не к аварийным детекторам, а к климатическому оборудованию. В «умном доме» эти устройства могут интегрироваться с автоматическими системами управления вентиляцией  самостоятельно при необходимости, включая и отключая её.

Существует несколько типов бытовых газоанализаторов, различаемых в зависимости от технического устройства и принципа работы:

• Инфракрасный датчик, или как его принято обозначать у западных производителей NDIR-детектор. Суть их работы сводится к регулярным замерам интенсивности инфракрасных волн в воздухе помещения. С нарастанием концентрации углекислого газа ИК-излучение ослабляется, что и фиксируется детектором. Электроника, сравнивая полученные данные с заложенными эталонными показателями, определяет концентрацию СО2 в воздухе помещения в конкретный момент времени.
• Электрохимические датчики. Конструктивно они состоят из ячеек, заполненных электролитом, находящимся в твёрдом состоянии. Определение концентрации углекислого газа производится в них методом нагрева электродов электрохимической ячейки. В результате на их поверхности начинает происходить реакция, сопровождающаяся потреблением кислорода и возникновением электродвижущей силы. Путём замеров величины этой силы определяется и соотношение концентраций углекислого газа и кислорода в атмосфере помещения.
• Электроакустические. Принцип работы данной группы датчиков углекислого газа состоит в оценке частоты колебаний ультразвука в воздушной среде. В основе конструкции прибора лежит особое устройство – резонатор. Из-за более высокой плотности СО2 частота колебаний, испускаемых прибором волн в насыщенном им воздухе, будет ниже. Соответственно, чем чище атмосфера в комнате, тем больше скорость колебаний ультразвука. На этом и основывается работа электроакустического газоанализатора.