Czujniki środowiskowe

Czujniki środowiskowe wykrywają i mierzą różne parametry w otoczeniu, najczęściej temperaturę, wilgotność, poziom hałasu, wibracje i różne rodzaje zanieczyszczeń.

Czujnik jakości powietrza to rodzaj czujnika środowiskowego służący do wykrywania i pomiaru parametrów jakości powietrza takich jak zawartość gazów i cząstek stałych. Czujniki tego rodzaju są często przeznaczone do użytku w środowiskach o ogólnie dobrej jakości powietrza, w których użytkownik chce otrzymywać powiadomienia o odchyleniach od normy.

Niniejsza specyfikacja przedstawia przegląd działających w sieci IP czujników jakości powietrza, mierzone parametry oraz sposób działania.

Utrzymanie sprzyjającego zdrowiu i zrównoważonego środowiska w pomieszczeniach zamkniętych jest ważne z wielu powodów, w tym HSE (Health, Safety, Environment - systemy zarządzania bezpieczeństwem, higieną pracy i ochroną środowiska), wydajności pracy i analizy biznesowej. Mierząc różne parametry jakości powietrza w pomieszczeniach, wykrywając nieprawidłowości i adekwatnie na nie reagując, zapewnia się użytkownikom zdrowe i komfortowe otoczenie.

Monitorowanie temperatury i wilgotności względnej przyczynia się też do zachowania długiej żywotności sprzętu, również dzięki wprowadzanym w razie potrzeby zmianom. Dane można wykorzystać przy podejmowaniu decyzji w zakresie obsługi wentylacji i w innych aspektach zarządzania budynkiem, co ostatecznie przyczynia się do bardziej zrównoważonego i wydajnego działania.

Możliwość udokumentowania i udowodnienia odpowiedniego zarządzania jakością powietrza w pomieszczeniach może pomóc w osiągnięciu celów zrównoważonego rozwoju lub wykazaniu zgodności z odpowiednimi przepisami. Zaawansowane czujniki są w stanie wykryć palenie papierosów elektronicznych i tytoniu, umożliwiając podjęcie szybkich działań w celu utrzymania środowiska wolnego od dymu.

Istotne zanieczyszczenia powietrza, które należy monitorować, obejmują cząstki stałe (PM - Particulate Matter), lotne związki organiczne (LZO), tlenki azotu (NO_x), dwutlenek węgla (CO₂), a także palenie papierosów elektronicznych i tytoniu. Zasadny jest również pomiar wilgotności względnej (RH) i temperatury powietrza. Ponadto można wyznaczyć wskaźnik jakości powietrza (AQI) w czasie.

• Cząstki stałe. Ekspozycja na cząstki może powodować krótkoterminowe skutki zdrowotne, takie jak podrażnienie oczu, nosa i gardła, kaszel i duszności. Może również wpływać na czynność płuc i nasilać objawy w takich dolegliwościach jak astma i choroby serca. Przykłady cząstek stałych obejmują pyłki, pleśń, zarodniki, kurz i dym, a także aerozole emitowane przez urządzenia inhalacyjne. Cząstki stałe są zazwyczaj klasyfikowane według średnicy:

• • PM₁ - ultradrobne cząstki o średnicy poniżej 1 mikrometra. Mogą przenikać głęboko do płuc i krwiobiegu.

  • PM_2,5 - drobne cząstki o średnicy poniżej 2,5 mikrometra. Powszechnie związane z zanieczyszczeniem powietrza i chorobami układu oddechowego.

  • PM₄ - duże cząstki o średnicy poniżej 4 mikrometrów. Często związane z kurzem, pyłkami i innymi większymi zanieczyszczeniami powietrza.

  • PM₁₀ - grube cząstki o średnicy poniżej 10 mikrometrów. Obejmują zarówno cząstki drobne, jak i duże, które mogą przedostać się do płuc.

• LZO. Niektóre LZO (Lotne Związki Organiczne) są niebezpieczne dla zdrowia lub powodują szkody dla środowiska, niektóre z nich podlegają regulacjom prawnym. Większość lotnych związków organicznych nie jest toksyczna, ale może mieć długofalowy wpływ na zdrowie. Lotne związki organiczne obejmują związki takie jak farby, rozpuszczalniki, środki dezynfekujące, środki odstraszające mole oraz przechowywane paliwa i produkty motoryzacyjne.

• NO_x. Tlenki azotu w pomieszczeniach są najistotniejszymi zanieczyszczeniami spośród gazów utleniających. Każda długotrwała ekspozycja, nawet przy niewielkich stężeniach, może być uznana za szkodliwą dla zdrowia. Tlenki azotu powstają podczas procesów spalania, zwykle w silnikach spalinowych lub podczas gotowania na kuchence gazowej, palenia świec lub palenia tytoniu. Źródła zewnętrzne, takie jak spaliny samochodowe, mogą wpływać na jakość powietrza wewnątrz budynku, jeżeli system filtracji powietrza jest nieodpowiedni.

• CO₂. Wysokie stężenie dwutlenku węgla może powodować bóle głowy i trudności w oddychaniu. W szkołach i biurach może obniżyć efektywność nauki i produktywność poprzez zmniejszenie zdolności skupienia się uczniów i pracowników. Ponieważ ludzie wydychają dwutlenek węgla, jego stężenie zwykle wzrasta w źle wentylowanych pomieszczeniach. Dwutlenek węgla pochodzi również z wydobycia i spalania paliw kopalnych. Dwutlenku węgla (CO₂) nie należy mylić z tlenkiem węgla (CO).

• Palenie papierosów elektronicznych i tytoniu Palenie papierosów elektronicznych powoduje wytwarzanie drobnych cząstek, które rozprzestrzeniają się i osiadają w drogach oddechowych. Palenie tytoniu ma liczne negatywne konsekwencje zdrowotne takie jak problemy z oddychaniem, przewlekłe zapalenie oskrzeli, choroby serca i rak płuc.

• Wilgotność względna. Zbyt wysoka wilgotność może prowadzić do rozwoju pleśni w budynku, zbyt niska powoduje podrażnienie i suchość skóry i oczu. Kontrola poziomu wilgotności jest ważna w serwerowniach i centrach danych dla wydłużenia żywotności wrażliwego sprzętu elektronicznego. Na poziom wilgotności w pomieszczeniach zazwyczaj wpływa wentylacja, opary podczas gotowania i klimatyzacja.

• Temperatura. Zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura może mieć negatywny wpływ zarówno na komfort ludzi, jak i na żywotność sprzętu. Na temperaturę w pomieszczeniach ma wpływ temperatura na zewnątrz w połączeniu z nieodpowiednią izolacją lub nieodpowiednim ogrzewaniem. Dużo ciepła w pomieszczeniach mogą również wytwarzać urządzenia lub maszyny.

• AQI. Wskaźnik jakości powietrza jest szeroko stosowanym wskaźnikiem, który określa ilościowo poziom zanieczyszczeń utrzymujących się w powietrzu. Mierząc stężenie drobnych cząstek stałych (PM_2,5) w okresie 12 godzin, wskaźnik AQI przyporządkowuje jakość powietrza różnym kategoriom. Metoda NowCast wykorzystuje średnią ważoną z ostatnich 12-godzinnych pomiarów w celu oszacowania wskaźnika AQI w czasie rzeczywistym.

Czujnik jakości powietrza Axis wykorzystuje następujące technologie do pomiaru parametrów jakości powietrza.

Optyczne liczniki cząstek (OPC) stosowane są do pomiaru cząstek stałych. Licznik OPC działa na zasadzie prześwietlania promieniem lasera powietrza przechodzącego przez czujnik. Przepływ powietrza kontroluje wentylator. Gdy promień lasera rozprasza się na cząstkach w strumieniu powietrza, czujnik optyczny mierzy ilość rozproszonego światła. Na tej podstawie licznik OPC jest w stanie obliczyć ilość i gęstość cząstek. Urządzenie rozróżnia różne składy cząstek i identyfikuje na przykład aerozole emitowane przez urządzenia inhalacyjne.

Czujniki tlenku metalu (MOX) stosowane są do pomiaru lotnych związków organicznych i tlenków azotu NO_x. Czujnik MOX reaguje na ilość tlenu w otoczeniu. Gazy NO_x utleniają się (zwiększając ilość tlenu), podczas gdy lotne związki organiczne są redukowane (zmniejszając ilość tlenu), gdy spalają się na powierzchni czujnika MOX. Wilgotność również zmniejsza ilość tlenu. Oznacza to, że jednoczesne występowanie w powietrzu gazów NO_x i lotnych związków organicznych powoduje ich wzajemną neutralizację działania. Wszystkie te czynniki są kompensowane przez zastosowanie zintegrowanego czujnika wilgotności i zwiększenie selektywności w celu pomiaru stężeń gazów redukujących lub utleniających.

Impulsowe źródła promieniowania podczerwonego służą do pomiaru poziomu CO₂. Źródła światła emitują fale o długościach pochłanianych przez CO₂. Ponieważ źródło światła działa impulsowo, cząsteczki CO₂, w które uderza, są wprawiane w drgania, tworząc falę akustyczną. Im więcej cząsteczek CO₂, tym wyższe natężenie dźwięku fali akustycznej. Fala jest mierzona mikrofonem w celu obliczenia stężenia CO₂.

Czujnik należy umieścić jak najbliżej mierzonego obszaru, aby uzyskać optymalne odczyty. Należy wybrać umiejscowienie umożliwiające swobodny przepływ powietrza, z dala od narożników i źródeł ciepła oraz niezbyt blisko okien lub ciągów wentylacyjnych. W ten sposób minimalizuje się wpływ wzorców przepływu powietrza i ciepła na dokładność czujnika.

Optymalne umiejscowienie zależy również od tego, które pomiary mają być traktowane priorytetowo, należy więc zapoznać się z instrukcją obsługi urządzenia, aby uzyskać wskazówki dotyczące instalacji dla danego przypadku.

W celu skutecznego monitorowania jakości powietrza czujnik najlepiej zainstalować na ścianie. Umieszczenie czujnika na wysokości 0,9 - 1,8 m od podłogi gwarantuje pomiar jakości powietrza na poziomie ust i zapewnia dokładne odczyty istotne w odniesieniu do narażenia człowieka. W dużych przestrzeniach może być potrzebnych wiele czujników do zapewnienia skutecznego wykrywania i odpowiedniego zasięgu.

Jeżeli celem jest wykrycie palenia papierosów elektronicznych lub tytoniu, wskazane jest zainstalowanie czujnika na suficie. Montowany na suficie czujnik jakości powietrza firmy Axis obejmuje powierzchnię około 12 m² przy promieniu detekcji wynoszącym 2 metry od punktu znajdującego się bezpośrednio pod czujnikiem.

Czujniki jakości powietrza mogą być wykorzystywane do zachowania zgodności z przepisami BHP, poprawy wydajności pracy i dostarczania analiz biznesowych.

Zapewnienie jakości powietrza w pomieszczeniach. Monitorowanie jakości powietrza w pomieszczeniach pozwala wyprzedzić problemy i wykryć nieprawidłowości, które mogłyby pozostać niezauważone przez użytkowników. Czujniki jakości powietrza mogą sprawdzać kluczowe wskaźniki takie jak stężenie CO₂, i generować alarmy oraz powiadomienia, gdy odczyty przekroczą ustawione granice. Alarmy mogą wyzwalać automatyczne lub ręczne reakcje, takie jak informowanie personelu i mieszkańców o niewystarczającej jakości powietrza lub dostosowanie wentylacji w celu przywrócenia optymalnej jakości powietrza.

Zapewnienie dobrego środowiska w pomieszczaniach. Dzięki monitorowaniu temperatury i wilgotności względnej można wykryć anomalie i odpowiednio na nie reagować celem przedłużenia żywotności maszyn i urządzeń. Czujnik jakości powietrza może uruchomić alarm, gdy wykryje poziomy stężeń poza ustawionymi zakresami, dzięki czemu obsługa zostanie poinformowana o konieczności dostosowania wentylacji.

Analiza danych historycznych i metadanych przy podejmowaniu decyzji. Czujniki informują, jak zmienia się jakość powietrza w pomieszczeniach. Zapewniają metadane potrzebne do analizowania trendów w czasie i podejmowania decyzji dotyczących na przykład działania wentylacji i sposobu zagospodarowania przestrzeni.

Osiąganie celów zrównoważonego rozwoju. Instalacja czujników jakości powietrza umożliwia gromadzenie danych wspierających realizację celów zrównoważonego rozwoju.

Zgodność z przepisami. Instalacja czujników jakości powietrza pozwala udokumentować i udowodnić właściwe zarządzanie jakością powietrza w pomieszczeniach.

Wykrywanie palenia papierosów elektronicznych i tytoniu. Wykrycie palenia papierosów elektronicznych i tytoniu oraz zainicjowanie odpowiedniej reakcji daje możliwość sprawnego podjęcia interwencji w przypadku nieprzestrzegania zakazów palenia. Zautomatyzowane lub manualne reakcje mogą obejmować wysłanie alarmu akustycznego bądź optycznego, uruchomienie rejestracji obrazu lub poinformowanie personelu.

Czujniki jakości powietrza mogą odgrywać kluczową rolę w przeciwdziałaniu zagrożeniom zdrowia, poprawie produktywności i optymalizacji działań w wielu sektorach.

• Placówki oświatowe. Promowanie zdrowszego otoczenia w szkołach ma kluczowe znaczenie dla dobrego samopoczucia i wyników uczniów, ponieważ pomaga zapobiegać rozkojarzeniu i innym problemom spowodowanym złą jakością powietrza. Zapobieganie paleniu papierosów elektronicznych i tytoniu w powszechnie dostępnych obszarach, takich jak toalety, korytarze, sale lekcyjne, biblioteki, stołówki, audytoria i tereny rekreacyjne przyczynia się do utrzymania bezpieczniejszej i wspierającej atmosfery do nauki.

• Centra przetwarzania danych. Regulacja temperatury, wilgotności i poziomu cząstek stałych służy wydłużeniu żywotności sprzętu.

• Nieruchomości komercyjne. Monitorowanie jakości powietrza pozwala inteligentniej zarządzać biurowcami, hotelami czy budynkami użyteczności publicznej. Jakość powietrza w pomieszczeniach jest również elementem systemów certyfikacji tzw. zielonych budynków, które oceniają zrównoważenie środowiskowe budynków.

• Infrastruktura o znaczeniu krytycznym / przemysł. Kontrolowanie zanieczyszczenia powietrza spowodowanego niekiedy samym procesem przemysłowym chroni zdrowie pracowników i przyczynia się do poprawy jakości wytwarzanych produktów. Przykłady obejmują fabryki przetwórstwa spożywczego, obszary z zalegającym gruzem i miejscami spalania materiałów oraz obszary, w których przetwarzane są chemikalia.

• Handel detaliczny. Wysoka jakość powietrza zwiększa zadowolenie klientów w centrach handlowych i sklepach i zachęca do dłuższych zakupów. Niska jakość może prowadzić do dyskomfortu i problemów zdrowotnych.

• Ochrona zdrowia. Czyste powietrze ma kluczowe znaczenie w salach operacyjnych, strefach pacjenta i na oddziałach intensywnej terapii. Ścisłe monitorowanie jakości powietrza może mieć kluczowe znaczenie podczas remontów lub prac budowlanych w szpitalach i placówkach opiekuńczych.

Czujnik jakości powietrza Axis mierzy parametry jakości powietrza w pomieszczeniach i wykrywa dym powstały przy paleniu papierosów elektronicznych i tytoniu. Można go ustawić tak, aby automatycznie przekazywał powiadamiania o przekroczeniu ustawionych wartości progowych.

W przypadku pomiarów lotnych związków organicznych należy zauważyć, że czujnik mierzy ich zbiorczą obecność, nie identyfikuje każdego związku odrębnie. Jeżeli poziomy lotnych związków organicznych przekraczają oczekiwane stężenia, warto przeprowadzić dodatkową analizę w celu zidentyfikowania głównego czynnika.

Wskazówki dotyczące interpretacji wyników pomiarów pod kątem jakości powietrza można znaleźć w odnośnej instrukcji obsługi urządzenia.

Czujnik jakości powietrza Axis nie jest samodzielnym produktem, musi być dołączony do urządzenia nadrzędnego. Urządzeniami nadrzędnymi są wybrane kamery i sygnalizatory akustyczno-optyczne Axis, co umożliwia włączenie czujnika do systemu dozorowego. Połączenie pomiędzy czujnikiem a kamerą lub sygnalizatorem akustyczno-optycznym realizowane jest za pomocą technologii portcast, która umożliwia bezproblemowe dodanie funkcji (w tym przypadku możliwości pomiaru jakości powietrza) do urządzenia nadrzędnego. Oznacza to, że czujnik korzysta z adresu IP urządzenia nadrzędnego i jest z niego sterowany. Wyniki pomiarów można zobaczyć w interfejsie WWW kamery lub sygnalizatora akustyczno-optycznego, a także poprzez nałożenie na obraz tekstu poprzez protokół MQTT. Dane pomiarowe można wyświetlić również na obsługiwanym pulpicie nawigacyjnym systemu VMS.