大咖说 | 环境传感器——推动室内空气质量标准不断演进的核心

摘要

本文将探讨空气质量监测的主要趋势以及满足各种标准所需的传感器技术。

新冠疫情所带来的一个意想不到的结果，长期被隔离在室内的人们越来越关注室内空气质量。这种关注不是空穴来风，根据世界卫生组织（WHO）去年底发布的一份报告，2020年超过300万因心脏骤停、肺病、中风和肺癌致死的病例由有毒的室内空气所导致。对于没有干净的烹饪用燃料的贫穷国家而言，这一问题造成的影响尤为严重，但即便在较富裕的经济体中，挥发性有机化合物（VOC）、一氧化碳、氮氧化物、臭氧和甲醛等带来的危害也普遍存在。

近年来，人们对这一全球健康危机的关注度一直在逐步上升，以至于环境空气传感器已成为半导体市场中增长最快的垂直细分板块之一，涵盖了住宅、市政、商业和工业应用等领域。瑞萨电子于2014年启动了一项重要的研发计划：推出多种形态的传感器产品，可检测一系列化合物，为房主、楼宇管理者和工厂车间操作人员提供可控数据，协助他们采取改善空气质量的补救措施。目前，该计划已初见成效。

人们对管理室内（和室外）空气质量的兴趣日益浓厚，同时揭示了一个重大挑战：我们正处于环境传感的“狂野西部”时代。全球各地的标准层出不穷，但却没有一个统一、具有凝聚力的机构来勾画共同的蓝图。

这种情况正在开始改变，仅本月就有两项事关空气质量标准的重要进展。首先是美国疾病控制和预防中心（CDC）更新版指南设定了改善通风的目标，以帮助防止呼吸道疾病在室内蔓延。其次是美国采暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）发布的一套暖通空调系统要求草案，旨在防控室内空气传播病毒，包括新冠和流感。

瑞萨电子与全球众多致力于检测和改善空气质量的机构开展合作，包括 RESET（总部设在上海的国际组织，旨在通过标准化促进建筑物的数据收集与持续监测）、UBA（德国中央环境管理机构，致力于及早发现环境风险和威胁），以及美国的各种行业标准机构。我们也在今年发布的瑞萨电子2022年可持续发展报告中阐述了这一点。

基于AI的系统级空气质量检测方法

随着技术提供商、政策制定者和行业组织围绕一套共享的空气质量标准展开合作，瑞萨正在利用近10年的研究成果为客户提供灵活、可配置的数字气体传感系统，使他们能够独立于通用标准测量空气质量。这些新兴系统将基于MEMS的模拟传感器与微控制器、通信栈的结合，以检测、解读并共享实时空气质量数据。

我们的人工智能（AI）算法以及硬件和固件平台使客户能够轻松对标各种建筑空气质量标准。公司在收购Reality AI后取得的新进展更将这一技术水准提升至新高，并专注于整套系统的传感器融合。例如，世界各地的学校和其它一些公共建筑开始在线提供空气质量指标。利用我们的嵌入式AI算法，中国的学校可以使用与美国或欧洲学校相同的硬件，只需根据其特定需求更新AI固件，而无需考虑地理限制。

与此同时，传感器系统利用AI来区分不同类型的气体和有机化合物，预测何时必须更换HVAC过滤器。同时集成一组嵌入式“补偿引擎”，可根据环境变化（如温度、湿度和可能对室内空气质量测量产生巨大影响的非目标性干扰气体）进行自主调整。此外，这些传感器还能够集成到一个“系统的系统”中，客户可以将其分布在大型室内设施中，包括HVAC系统、恒温器、智能电器和烟雾探测器。

简而言之，我们的空气质量传感方案使客户无需在组件层面进行采购、原型设计、测试、验证、制造和校准，从而使他们能够进一步实现产品差异化。随着用于空气质量标准的公共资金到位，且室内空气质量标准成熟“落地”——我们都将持续致力于让客户的生活变得更加轻松，而最重要的可能莫过于保障世界各地的人们在工作、家庭和娱乐时的健康。

瑞萨电子 (TSE: 6723)

科技让生活更轻松，致力于打造更安全、更智能、可持续发展的未来。作为全球微控制器供应商，瑞萨电子融合了在嵌入式处理、模拟、电源及连接方面的专业知识，提供完整的半导体解决方案。成功产品组合加速汽车、工业、基础设施及物联网应用上市，赋能数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。