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創新平台/健康守門員 微型感測器揪空汙

2019-04-10 23:15經濟日報 李珣瑛

工研院研究開發的PM2.5微型感測器除了可布建在工業區、社區、交通密集等地區之外...
工研院研究開發的PM2.5微型感測器除了可布建在工業區、社區、交通密集等地區之外,另一個感測熱點則是校園,為學子健康把關。 工研院╱提供
空汙近來成了最夯話題,伴隨著讓人聞之色變的細懸浮微粒(PM2.5),你我都擔心出門在外可能變成「人體空氣清淨機」。

在經濟部技術處的支持下,工研院開發分流式的光學PM2.5微型感測器,就像高速公路的交流道,為PM2.5開發專屬通道,避免較大粒子干擾造成感測失準,再以光學方式量測微粒數量,轉換為PM2.5質量濃度,可望成為政府執行空品檢測的重要生力軍,也讓民眾隨時檢測所在環境的空氣品質,為自己的健康把關。

工研院研究開發的PM2.5微型感測器除了可布建在工業區、社區、交通密集等地區之外...
工研院研究開發的PM2.5微型感測器除了可布建在工業區、社區、交通密集等地區之外,另一個感測熱點則是校園,為學子健康把關。 工研院╱提供

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分支雙流道設計

工研院微系統中心經理陳志仁表示,傳統的空氣品質感測站體積大,建置成本高,工研院為了研發適合大範圍布建的微型檢測器,從光學微感測技術切入,但初期遇到最大的問題就是如何達到高準確率,尤其是跟環保署的標準空氣品質監測站比較後,發現粒徑、質量、溫溼度、折射率、形狀或表面灰塵等,都是影響光學感測準確率的重要元素。

就像水電師傅幫水管抓漏,研發團隊為了減少誤差,試著將各種可能干擾的因子「抓」出來,直到有位同仁靈機一動想到高速公路交流道的分支,因此團隊試著在內部多做一個流道,以專利的分支雙流道設計搭配濾網,一條讓大顆粒走,一條讓PM2.5微粒走,不僅提高了感測流道的流速穩定性,結合高精度的光學感測模組及訊號處理技術,也降低在戶外可能受到電源、電磁波、環境光源等所帶來的干擾,使準確度大幅提高,現已通過環保署七天場域的實測驗證,跟著政府空品物聯網感測計畫已經分別在新竹、台南和高雄等地進行近500點的布建測試。

這款PM2.5微型感測器除了可布建在工業區、社區、交通密集等地區外,另一個感測熱點則是特別鎖定在許多國民中小學。

陳志仁指出,這幾年很多校園考量空汙可能影響學童健康,開始效法美國推出校園空汙旗,只要空品監測到達象徵嚴重的橘或紫燈警示等級,就盡可能減少學生到戶外上體育課的機會。

倘若未來能大規模布建PM2.5微型感測器搭配現行測站數據,更能提供校方或體育老師精準的校園空汙現況分析,在學生最愛的體育受教權和呼吸健康間取得平衡。

建構感測物聯網

根據市調機構Gartner預測,2020年將有超過200億個物聯網(IoT)裝置進入市場,而結合聯網功能的微型晶片感測將扮演不可或缺的關鍵技術角色,再加上空汙幾乎已經是全球化的議題,讓研發團隊對於PM2.5微型感測器的發展潛力深具信心。

團隊現在首要目標是傾全力研發更貼近標準測站數據的微型感測器,以達到符合環保署輔助測站之要求,並期望在2020年前在全台灣提供超過一萬個以上的空品感測器,擴大空品物聯網布建驗證。

希望在台灣具備人才、技術等發展環境物聯網產業的各項優勢下,建構更有效而完整的空氣品質感測物聯網解決方案,為國人健康把關,並以空氣品質感測物聯網整合產品及服務系統輸出國外,切入全球新興市場!

M2 物聯網 新興市場
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