27、低成本便携式空气质量估算系统

低成本便携式空气质量估算系统

1 引言

空气污染是一个具有多维度的国际问题，主要体现在健康和环境方面。中低收入国家报告了世界上大部分与空气质量差相关的死亡案例，这些国家往往缺乏足够资源对空气中的污染物进行全面测量。2030 年可持续发展议程将空气污染列为与非传染性疾病死亡风险相关的第五大风险因素。在古巴，已有研究证明了污染与人体健康影响之间的关系。

传统的空气质量监测系统主要由昂贵的移动或固定监测站组成，这些系统需要质量控制检查、频繁校准以及专业人员操作。虽然能提供高质量数据，但有时决策并不需要如此高的精度。因此，一些公司开发了成本较低的空气质量监测系统，但对于部分中低收入国家来说仍难以承受。科学界对低成本空气污染监测技术的兴趣日益浓厚，许多学术研究和公民科学项目都开始使用低成本传感器（LCS）。

LCS 和电子元件的发展使得在世界各地构建低成本测量系统成为可能，这些替代方法能为科学问题和终端用户应用提供丰富信息，但低成本传感程序的数据质量与参考设备相比仍存在问题。工程设计是一个解决问题的系统迭代过程，合适的便携式设备设计能确保民众参与并为个体暴露的地理空间分析提供可靠数据。

目前，使用 LCS 以及开源软硬件的空气污染监测系统的相关文献中，多是将多个传感器与一个或多个计算元件相连。多数已部署的系统使用树莓派、Arduino 和 NodeMCU 作为计算元件，但技术进步和集成提供了新的可能性。专门设计的开发板可解决许多工程问题，也被用于空气质量监测系统。主要的初级空气污染物包括气态污染物（如二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧和挥发性有机化合物）和颗粒物。

2 材料与方法

2.1 硬件描述

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