研究等級低成本感測器迴歸校正式的多選式實驗室比對方法

引用授權聯絡人: 龍世俊 / sclung@rcec.sinica.edu.tw / (02) 2787-5908

關鍵字: 種子感測器、感測器網絡、分段迴歸、線香與蚊香、空氣品質控制艙與化學通風櫃

Fig. 1 空氣品質控制艙。艙內溫度及濕度可經由設定控制,艙內為正在進行比對研究的AS-LUNG。

        本研究主要精進低成本懸浮微粒感測器的數據準確性,以不同懸浮微粒來源與不同比對環境的實驗室比對方法獲得感測器與研究等級儀器(EDM-180)的校正方程式。低成本感測器所量測的數據依據迴歸修正方程式將讀值轉換為研究等級儀器相當的數據,藉以提升在數據解釋上的可信賴程度。
   經過實驗室比對後之低成本感測器,可以作為”種子”感測器安裝在目標環境區域中。目前現地修正低成本感測器網絡的方法中,有以將環保署空氣品質測站的數據作為參考基準者,在某些缺乏環保署空氣品質測站的地區,可考慮架設”種子”感測器來修正現地未經校正過的感測器讀值,以提高感測器網絡的數據品質。
   實驗室比對可選擇在封閉的空氣品質控制艙或是密封的化學通風櫃進行,線香與蚊香可作為比對研究上適當的PM2.5與PM1來源。比對研究使用的低成本感測器為AS-LUNG系列(裝配PMS3003感測器)。在空氣品質控制艙的比對實驗中,PMS3003與EDM-180讀值具有分段線性關係,本研究引入分段迴歸方法,求得不同線性區間的校正方程式。在線香與蚊香的比對實驗中,PM2.5在濃度區間0.1–200 µg/m3有兩個線性區間。綜合全部比對實驗所得之迴歸校正式,R2為0.999,斜率變異率小於6.0%,線性良好的迴歸方程式為低成本感測器提供可靠的迴歸校正結果。環境學者可依據本研究,在考慮自身的研究資源後,採用適當的比對方式,確保在應用低成本感測器時所得到的數據品質。

關鍵概念

  • 經過研究等級儀器比對修正後的低成本感測器,可作為”種子”感測器,修正一般感測器網絡,提升數據品質。
  • 線香與蚊香皆可以作為PM2.5與PM1的比對來源,密封的化學通風櫃或是封密的空氣品質控制艙可作為比對環境,根據不同研究資源,採用適當的比對方式。
  • 分段迴歸方法可應用在有不同線性區間特性的比對關係上,提高低成本感測器的數據校正品質。

更多相關資訊

  • Wang, W.C.V.; Lung, S.C.C.*; Liu, C.H.; Shui, C. K. (2020.07) Laboratory evaluations of correction equations with multiple choices for seed low-cost particle sensing devices in sensor networks. Sensors, 20(13): 3661. DOI: 10.3390/s20133661

Fig. 2 PM2.5在 0.1-200 μg/m3濃度區間的分段迴歸線性方程式。每一台低成本感測器具備不同的修正方程式,分段點也不一致,低成本感測器據有逐台比對的必要性。

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