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Covid19大流行期间的室内空气质量检测(IAQD)
王斌
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描述
背景
二氧化碳 (CO2) 是燃烧的副产品，也是生物体代谢过程的结果。由于二氧化碳是人体新陈代谢的结果，因此建筑物内的浓度通常用于指示是否向空间供应了足够的新鲜空气。中到高浓度的二氧化碳会导致头痛和疲劳，而较高浓度的二氧化碳会导致恶心、头晕和呕吐。在极高浓度下会发生意识丧失。在室温下，二氧化碳是一种无色、无味、微酸性、不易燃气体。二氧化碳是正常细胞功能的副产品，通过呼出的空气从体内排出。燃烧化石燃料时也会产生二氧化碳
室内二氧化碳影响我们健康的主要方式是通过我们的大脑。随着房间内二氧化碳含量的增加，气体开始排挤氧气。二氧化碳被认为是一种简单的窒息剂，因为它会减少我们从每次呼吸中吸收的氧气量。如果室内二氧化碳水平过高（约 40, 000 ppm），您的生命可能会处于危险之中。
在我们更可能经历的水平（1000-5000 ppm），健康影响更微妙。大约 1000 ppm，一个非常常见的室内水平，您将开始感到疲劳、嗜睡，并且可能难以集中注意力。您可能还会发现睡觉不舒服，空气会感到闷热。随着长时间接触和注意力的增加，您可能会出现头痛并感到身体不适。
挥发性有机化合物 (VOC) 是许多室内源释放的气体。大多数挥发性有机化合物在室内空气中的浓度高于室外空气。挥发性有机化合物包括多种化学物质，会导致眼睛、鼻子和喉咙发炎、呼吸短促、头痛、疲劳、恶心、头晕和皮肤问题。较高的浓度可能会刺激肺部，并损害肝脏、肾脏或中枢神经系统。长期接触还可能对肝脏、肾脏或中枢神经系统造成损害
解决方案
世卫组织透露，Covid-19 通过飞沫传播，也就是感染冠状病毒的人咳嗽或打喷嚏时溅出的唾液。一名大型 Covid-19 患者喷洒的液滴直径为 0.125 微米，因此它不够轻，无法在空气中停留很长时间。最远的，投掷距离大概一两米。颗粒会在最终落到患者周围物体表面之前短暂漂浮。没有证据表明空气传播可以在自然环境中发生。这就是为什么洗手是预防感染 Covid-19 的主要建议。另一方面，在产生气溶胶的医院的医疗程序中，空气传播是可能的。解释很简单。世卫组织新发疾病和人畜共患病股负责人 Maria Van Kerkhove 博士说，由于医疗程序，冠状病毒飞沫颗粒会变成气溶胶，这是一种可以在空气中持续很长时间的细小颗粒。IAQD 记录并收集温度、湿度、二氧化碳浓度和总挥发性有机化合物，以实时监控房间。
然后，这些数据可以成为进一步处理和/或实践以改善洁净室灭菌的基础。IAQD 技术基于物联网 (IoT) 与智能传感器集成，能够收集数据以在医院和教室每天进行监控。可设置监测时长，监测结果也可直接连接并实际记录在云数据库中。物联网技术实时更新二氧化碳和挥发性有机化合物的信息。该项目的技术核心是现在通过物联网应用传感器来监测影响空气质量的物理量，以及工作空间、病房和学校等房间内的环境条件之间的关系。
由Arduino Nano和ESP8266 Wemos组成的网络传感器系统作为网关和互联网连接用于测量房间内的二氧化碳、总挥发性有机化合物、温度和湿度传感器模块，以确保消毒。通信协议中使用的数据传输是消息队列遥测传输 (MQTT)，其中传感器连接到使用 arduino IDE 编程编程的网关。通过使用 MQTT 协议，可以在微控制器、网关和移动应用程序或计算机之间进行无线通信。
测量数据由连接到 IoT 模块微控制器的 4 个传感器部件组成，称为网络传感器、Node-RED、谷歌云、使用 influxdb 的本地数据库、可视化和计算建模。然后可以将数据发送到云服务并存储在本地数据库中。存储在数据库中的传感器数据可用于实时可视化过程。要进行计算建模，可以在数据库中访问传感器数据。
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