原创物联网系统中环境与健康监测方案分享_气体传感器详解

 2024-9-26 11:09  121 0 分类: 物联网

物联网系统中为什么要使用气体传感器

物联网系统中使用气体传感器的原因主要有以下几点：

环境监测与保护

有害气体检测：气体传感器能够实时检测环境中的有害气体，如二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等，对于保护环境和人类健康至关重要。在工业生产、化学实验室、煤矿等环境中，这些传感器可以及时发现潜在的危险，避免事故发生。
空气质量监测：通过气体传感器监测空气中的污染物浓度，可以评估空气质量，为环境保护和治理提供数据支持。例如，在城市中部署气体传感器网络，可以实时监测空气质量，为居民提供健康指引。

工业生产与质量控制

工艺过程控制：在工业生产过程中，气体传感器可以用于监测和控制生产环境中的气体成分和浓度，确保生产过程的安全和稳定。例如，在化工行业中，通过监测反应釜中的气体成分，可以及时调整工艺参数，提高产品质量。
泄漏检测：气体传感器能够快速响应气体泄漏事件，发出警报并触发应急响应机制，防止事故扩大。这对于保障生产安全、减少经济损失具有重要意义。

智能家居与健康生活

室内空气质量监测：在智能家居系统中，气体传感器可以监测室内空气质量，如甲醛、TVOC等有害气体的浓度，为用户提供健康的生活环境。当室内空气质量不达标时，传感器可以联动空气净化器、新风系统等设备，自动改善室内空气质量。
健康监测：某些气体传感器还可以用于健康监测领域，如呼气分析仪可以检测人体呼出的气体成分，用于疾病诊断和健康评估。

数据收集与分析

物联网大数据：气体传感器作为物联网的重要组成部分，可以收集大量的气体浓度数据，并通过物联网平台进行分析和处理。这些数据对于了解环境变化趋势、优化生产流程、提升生活质量等方面具有重要意义。
智能决策支持：基于气体传感器收集的数据，物联网系统可以进行智能分析和预测，为政府、企业和个人提供决策支持。例如，在环保领域，通过分析气体浓度数据，可以制定更加精准的环保政策和措施。

其他具体应用场景

消费电子：集成到智能家居、可穿戴设备、智能手机等中，用于检测家用燃气的使用状况、挥发性有机物（VOC）以及氧气浓度等。
工业安全：在采矿、化工等行业用于检测有毒有害气体，以预防爆炸和中毒事故。
环境监测：检测室内外空气中的有害气体和污染物浓度，常用于城市的空气质量监测。
医疗市场：在治疗护理时用于呼吸分析。
食品农业：监测温室大棚和农产品仓库中的气体浓度，以控制果蔬的成熟度和评估食品的新鲜度。
建筑安全：在住宅和商业建筑中监测燃气泄露，预防火灾和爆炸风险。
交通运输：用于汽车尾气测量或重型车辆发动机控制的气体检测。

综上所述，物联网系统中使用气体传感器是出于环境监测与保护、工业生产与质量控制、智能家居与健康生活以及数据收集与分析等多方面的考虑。这些传感器在保障人类健康、提高生产效率、优化生活环境等方面发挥着重要作用。

气体传感器的定义

气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。它能够探测气体样品，并通过滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷等处理，将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息。气体传感器一般被归为化学传感器的一类，尽管这种归类不一定科学，但它在化学传感器中占有重要地位。

气体传感器的原理

气体传感器的技术原理多种多样，主要基于物理、化学或生物效应。以下是一些常见的原理：

半导体原理：利用金属氧化物半导体材料在与特定气体接触时电阻率发生变化的特性来检测气体。这种传感器具有结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等优点，但受环境温度影响较大，且测量线性范围较小。
催化燃烧原理：在白金电阻的外表制备耐高温的催化剂层，可燃性气体在其表面催化燃烧，导致电阻值变化，该变化与可燃性气体浓度成正比。这种传感器对可燃性气体具有较高的灵敏度。
电化学原理：基于电化学反应原理，通过材料与目标气体之间的氧化还原过程来测量气体浓度。电化学传感器中的感测材料通常是一种电导率较高的金属催化剂，如铂或钨。
红外吸收原理：利用气体对红外光的吸收特性来测量气体浓度。当红外光通过被测气体时，气体分子会吸收特定波长的红外光，通过测量光的吸收程度可以推算出气体浓度。
光离子化原理（PID）：利用紫外光源使被测气体分子电离产生电荷流，电荷流的大小与气体浓度成正比。PID传感器具有高灵敏度、高分辨和实时性等优点。

气体传感器的分类

气体传感器可以根据不同的标准进行分类：

按机理分类：半导体气体传感器（约占60%），根据其机理分为电导型和非电导型，电导型中又分为表面型和容积控制型。
按物理量分类：可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。
按工作原理分类：可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。

气体传感器的选型参数

在选择气体传感器时，需要考虑以下参数：

检测范围：检测仪在正常的工作条件下可以准确测量的被测气体的浓度范围。
示值误差：在实验条件下，检测仪的指示值与所用标准气体的浓度值之差。
响应时间：在实验条件下，从检测仪接触被测气体至到达稳定指示值的90%的时间。
报警误差：在实验条件下，检测仪的报警指示值与报警设定值之差。

气体传感器的使用注意事项

注意使用寿命：不同类型的气体传感器使用寿命不同，使用场景因素也可能影响气体传感器的使用寿命，因此要定期检测并避免过期使用。
定期校准：气体传感器需要经常性的校准和检测，以确保其正常稳定地工作。
注意浓度测量范围：任何超过或太低浓度的测量，都会使传感器测量误差增大或者使传感器发生损坏。
避免气体干扰：在选择气体传感器时，应当了解待测气体的性质，避免气体之间的干扰。

气体传感器的厂商

全球有许多知名的气体传感器厂商，如英国气盾GASSIELD传感器、美国Interface气体传感器、美国Honeywell霍尼韦尔气体传感器、英国CITY气体传感器、日本NEMOTO传感器、瑞士ABB传感器等。这些厂商在气体传感器的研发、生产和销售方面具有丰富的经验和先进的技术，为全球客户提供优质可靠的产品。

供应商A:炜盛

1、产品能力

（1）选型手册

（2）主推型号1:MQ-2

对应的产品详情介绍

MQ-2烟雾传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当烟雾传感器所处环境中存在可燃气体时，烟雾传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该烟雾传感器气体浓度相对应的输出信号。MQ-2烟雾传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种气体传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本烟雾传感器。