Luftsensorer og sensorsystemer
Teknologisk Institut hjælper med udvikling og anvendelse af luftsensorer og sensorsystemer. Vi har og udvikler løsninger til forskellige luftmiljø, både enkle og mere komplicerede problemstillinger. Vi hjælper vores kunder med alt fra valg eller udvikling af sensorløsning og test og kalibrering af sensoren til databehandling og analyser af emissionsmålinger.
Hvad er en low-cost sensor?
På Teknologisk Institut udvikler vi ofte løsninger baseret på low-cost sensorer. Markedet for billige luftsensorer (også kaldet low-cost sensorer) er fremvokset i de seneste 10 år. Dette giver danske og internationale myndigheder samt danske og internationale virksomheder helt nye muligheder ift. emissionsmålinger.
Low-cost sensorer til måling af luftforurening er kompakte og økonomisk overkommelige enheder designet til at detektere og kvantificere forskellige luftbårne forurenende stoffer. Disse sensorer anvender ofte kemiske, optiske eller elektrokemiske teknologier til at måle koncentrationer af partikler som PM2.5 og PM10, samt gasser såsom NO2, CO, O3, og VOCs (flygtige organiske forbindelser). På trods af deres lave omkostninger, tilbyder disse sensorer en imponerende nøjagtighed og pålidelighed, hvilket gør dem ideelle til både forskningsformål og praktiske applikationer indenfor miljøovervågning. Sensorernes pålidelighed og nøjagtighed er ligeledes steget kraftigt i de senere år. Mange af low-cost sensorerne er ydermere karakteriseret af en højere tidsopløsning sammenlignet med mere traditionelle måleinstrumenter til luft.
Anvendelsesmuligheder for low-cost sensorer
Fremkomsten af low-cost sensorer har åbnet en række anvendelsesmuligheder som ikke fandtes tidligere og gjort en række anvendelser markant mere tilgængelige. Nogle udvalgte eksempler er:
- Måling af luftkvalitet i byer: Engang var måling af luftkvalitet i større byer forbeholdt store, tunge og meget dyre målestationer. De findes stadig – og der er stadig brug for dem. Målestationerne giver et præcist og løbende billede af, hvad luften i vores byer indeholder. I modsætning til de traditionelle målestationer er en low-cost-sensor er billig at købe og anvende. Med sit lave strømforbrug og lille størrelse giver den en mobilitet, som gør det muligt at udføre målinger hvor som helst f.eks. igennem montering på en lygtepæl. På denne måde kan low-cost sensorer anvendes i store netværk med god geografisk dækning. Desuden kan low-cost sensorer integreres med IoT (Internet of Things) platforme, hvilket muliggør fjernovervågning og dataanalyse i realtid. Disse systemer kan benytte machine learning algoritmer til at forudsige forureningsmønstre og identificere kilder til luftforurening. Det er ligeledes muligt at anvende low-cost sensorer som mobile luftforureningsmålere f.eks. igennem montering på cykler, busser, skraldebiler mv.
- Kontinuert overvågning af kemisk arbejdsmiljø: Mange virksomheder oplever problemer med kemisk arbejdsmiljø (f.eks. støv) i luften på deres virksomheder. Low-cost sensorer kan anvendes til kontinuert overvågning af koncentrationerne og kobles med varslingssystemer (f.eks. alarmer), der advarer medarbejdere og ledelse, når der opstår problemer. Dette muliggør hurtigere handling og kan føre til lavere sygefravær.
- Varsling af biologiske partikler i luft: I mange sammenhænge er der behov for at kunne skelne mellem forskellige partikler i luften. COVID-19 er det mest kendte eksempel men et andet kendt eksempel er miltbrand. Nogle low-cost sensorer kan skelne mellem forskellige partikler baseret på partiklernes størrelse. Dette kan således udnyttes i varslingssystemer.
I mange situationer hvor low-cost sensorer kan bringes i anvendelse, findes der ikke kommercielle løsninger på markedet. Teknologisk Institut kan designe og opbygge sensorløsninger til specifikke formål. Dette kan f.eks. inkludere overvejelser omkring valg af sensor(er), test og kalibrering af sensoren, dataopsamling, databehandling mv. Dette kan ligeledes inkludere anvendelse af sensorer sammen med andre komponenter f.eks. GPS eller opbygning af algoritmer til at udtrække specifik information fra sensorsignalet. Teknologisk Institut kan ligeledes opbygge prototyper (hardware og software) der kan bruges til at afprøve sensorløsningen i det relevante miljø.
Kalibrering og validering af low-cost sensorer
For at sikre pålidelige måledata er kalibrering af sensorer afgørende. Kalibrering, som typisk udføres i Teknologisk Instituts testkammer, kan variere afhængigt af sensorens anvendelsesformål og de parametre, der skal måles, såsom temperatur, luftfugtighed og forskellige gasser. En kalibrering tager typisk 1-2 dage og kan også udføres som feltkalibrering på installationsstedet ved hjælp af en mobil målestation. Feltkalibrering sikrer høj præcision ved at udføres under realistiske miljøforhold. Behovet for kalibrering afhænger af sensorens formål; høj præcision er nødvendig for myndighedsbrug, mens den kan være mindre kritisk for uddannelses- og borgerprojekter. Validering, som dokumenterer sensorens overholdelse af specifikationer, udføres under kontrollerede forhold og kan tage 2-5 dage. En valideret og kalibreret sensor leverer troværdige data og kan anvendes til indikative målinger i henhold til EU’s Luftkvalitetsdirektiv.
Specialdesignede sensorer og setups i forskellige projekter
Mange industrier har endnu ikke taget low-cost sensorer i anvendelse. Der er derfor et stort potentiale for at udnytte low-cost sensorer i nye sammenhænge. Imidlertid kan det være vanskeligt at vurdere om low-cost sensorer kan anvendes i en bestemt sammenhæng, og i givet fald hvordan det skal gøres. Teknologisk Institut kan hjælpe med at vurdere anvendeligheden af low-cost sensorer i forskellige sammenhænge, samt afprøve potentialet for low-cost sensorer i en given sammenhæng. Dette kan danne basis for efterfølgende beslutninger om evt. udrulning af en given sensorløsning. På denne måde minimeres risikoen ved ibrugtagning af low-cost sensorer for virksomheder og myndigheder.
Se eksempler på vores tidligere arbejde her:
Sensorsystem advarer om gråskimmel i drivhuse
I et GUDP-støttet projekt udvikler Teknologisk Institut et avanceret varslingssystem, der tidligt kan detektere skadelige gråskimmelsporer i drivhuse og reducere behovet for sprøjtemidler. Systemet, benytter en partikeltæller, som er med til at sikre pålidelig varsling, så gartnerier kan handle, før et gråskimmelangreb. Forsøg viser, at korrekt forebyggelse kan reducere smittetryk og energiforbrug. Projektet har også vist, at prisvenlige optiske partikeltællere kan overvåge biologiske aerosoler effektivt. Projektet udmunder i banebrydende løsninger for gartneribranchen. Læs mere om, hvordan dette unikke system kan revolutionere bekæmpelsen af gråskimmel og formindske tab i gartnerier. Læs mere her: Sensorbaseret varslingssystem til tidlig detektion af luftbårne gråskimmelspore
DivAirCity - bedre luftkvalitet i fem europæiske byer
Aarhus deltager i et 4-årigt EU-projekt, DivAirCity, som fokuserer på at forbedre luftkvaliteten i fem europæiske byer gennem grønne løsninger. Projektet, støttet af Horizon2020-programmet med et budget på 10 mio. euro. Projektet kombinerer diversitet og miljøhensyn for at skabe tryggere og sundere bymiljøer. Der inddrages et bredt udsnit af borgere, herunder kvinder, unge, ældre og minoriteter, i udviklingen af løsninger som grønne barrierer og cykelinfrastruktur. Sensor-løsninger er i projektet med til at kortlægge og kvantificere effekterne af de forskellige tiltag der afprøves over projektperioden. Ifølge Det Europæiske Miljøagentur dør 400.000 europæere årligt af dårlig luftkvalitet, hvilket understreger behovet for sådanne tiltag. Aarhus Kommune, Teknologisk Institut og DCE står bag projektets danske del. Læs mere om, hvordan DivAirCity kan revolutionere luftkvaliteten og livskvaliteten i europæiske byer her: DivAirCity
Partikeleksponering på arbejdspladsen
Et projekt, støttet af Arbejdsmiljøforskningsfonden, fokuserer på at identificere kritiske områder i danske virksomheder, hvor partikelforurening påvirker arbejdsmiljøet. Ved hjælp af avanceret sensorteknologi udvikler Teknologisk Institut og Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø en løsning med low-cost sensorer, der måler partikelniveauer i realtid. Dette giver virksomhederne mulighed for at tage målrettede forholdsregler og forbedre medarbejdernes sundhed. Foreløbige resultater viser lovende potentiale for at identificere og reducere partikeleksponering effektivt. Projektet, der løber fra marts 2023 til maj 2025, vil teste sensorløsningen i fire forskellige virksomheder. Læs mere om, hvordan denne innovative tilgang kan revolutionere arbejdsmiljøet og beskytte medarbejdernes sundhed her: AMFF
Intelligent luftrensning tager kampen op mod fordærvet frugt og grønt
I projektet, støttet af Innovationsfonden, udvikles en avanceret luftrenser for at reducere madspild forårsaget af ethylen, et signalmolekyle der fremskynder modning (og overmodning) af frugt og grønt. Projektet, som involverer partnere som Blue Ocean Robotics, Aalborg Universitet og Teknologisk Institut, kombinerer sensorer, fotokatalytiske overflader og UV-dioder for at overvåge og fjerne ethylen effektivt. Denne teknologi kan forhindre overmodning under produktion, transport og opbevaring, hvilket potentielt sparer danske virksomheder milliarder og styrker eksporten af fødevarer. Læs mere om, hvordan denne innovative løsning kan revolutionere fødevareindustrien og mindske madspild her: FRESH
Case: Test af sensor for MONTEM A/S
Virksomheden MONTEM A/S udvikler sensorer til måling af luftkvalitet. På Teknologisk Institut har vi testet deres City Prope 2 sensor. Det er foregået i vores lufttætte testkammer, der er 20m3 stort og er beklædt med teflon. Her kan vi teste et stort antal sensorer under ens forhold.
– Der har historisk set været lav tillid til data fra low cost-sensorer inden for luftkvalitetsmålinger. Derfor er det essentielt for os, at en uvildig tredjepart tester vores sensorer og etablerer tillid til de målte data. Det er en vigtig forudsætning for, at sensorernes kan bruges i drifts- og myndighedsarbejde, fortæller Ganesh Ram, business developer og bestyrelsesformand i MONTEM A/S.
Se også
Biogasanlæg skal varsles ved høje metanudslip
Hvis du har spørgsmål, skal du være velkommen til at kontakte Thor-Bjørn Ottosen på tlf. 72 20 14 32 eller thot@teknologisk.dk