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青岛晚报:数数照片上的“芝麻粒”就知道PM2.5有多少 青理工大学生用显微摄像机给空气“拍照”已获国家专利

来源: 发布时间:2019-07-01 18:00 浏览次数:144【字体:
青岛晚报:数数照片上的“芝麻粒”就知道PM2.5有多少 青理工大学生用显微摄像机给空气“拍照”已获国家专利

http://epaper.qingdaonews.com/html/qdwb/20131208/qdwb659109.html

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 这几天,全国多地出现的持续雾霾天,让不少市民忧心忡忡,除了等待气象部门发布的信息外,如何快速知道空气中的PM2.5含量,也成了大家关注的话题。昨日,记者从青岛理工大学获悉,该校通信学院的4名大学生,利用给空气中颗粒拍照的方式,制作出了可以在家里使用的PM2.5检测装置。据了解,这也是国内首次采用图像处理的方式,测得空气中的颗粒物含量,现在这一项目已经成功拿到了国家使用新型专利。

自制摄像机给空气拍照

 “这项目开始于去年10月份,当时也是很多省份都出现了雾霾天。 ”回忆起这一颗粒物检测仪的诞生,青岛理工大学通信工程专业的廖虎说,全民热议的雾霾,让团队里的“军师”胡阳生打起了测雾霾的念头,在指导老师宋传旺的带动下,他找到了同属于学院创新实验室的吴悠、罗奇军、廖虎,组成4人测雾霾小团队。 “一开始我们想先买一台现成的检测仪器研究看看,结果一查才知道,现在市面上已有的都太贵了。 ”作为一个学生研究团队,一看到市面上动辄上万元的检测仪,4个大学生打起了新的“小九九”,决定从成本低廉这一方向入手研究。

 据了解,现在各个监测部门使用的PM2.5监测设备,虽然具体原理各异,但实际测算的都是空气中颗粒物的重量,作为通信工程专业的学生,胡阳生他们想到了自己的“老本行”——图像处理,决定采用给大气拍照的方式,来测量空气中的颗粒物含量。“以PM2.5为例,我们肉眼是看不见的,但是显微镜下就可以看到,所以我们就把显微镜和摄像头装在了一起,设计了一款显微摄像机。 ”廖虎告诉记者,为了捕捉到大气中的隐形“杀手”,他们专门花工夫造了一台摄像机。

 黑白照片看出污染程度

 廖虎告诉记者,要让空气中微不可见的颗粒物,乖乖地完成“自拍”,是他们遇到的第一个难题。 “我们用电机驱动活塞,跟注射器吸气似的,把含有各种颗粒物的空气吸进来,然后再用高压放电装置,把这些颗粒物采集到陶瓷片上。 ”像高压除尘一样,这些大气中的颗粒物,只要一通电,都会乖乖地吸附在洁白光滑的陶瓷片上,把陶瓷片往显微镜下一放,就可以拍出PM2.5高清图,这一步骤的完成,就可以让原来看不见的颗粒物,变成一张张带有“芝麻粒”的照片。

 “其实空气中有多种颗粒物,PM2.5指的是直径在2.5微米以下,此外还包括直径10微米的,直径5微米的,我们都可以测出来。 ”在采访中记者发现,胡阳生他们对图片进行滤波处理,只要选定颗粒物的直径范围,就可以得出一张张只有大“芝麻粒”或者是只有小“芝麻粒”的图片,每个芝麻粒代表了一颗颗粒物,接下来只要数数“芝麻粒”,就能测得最终的数字。 “数颗粒物的过程,我们也设计了计算方法,可以在后台完成,再用这一样本乘以总的空气量,就可以算出大气中颗粒物含量。 ”然后再经过图像处理和分析,就可以在小小的显示屏上,得出这一筒空气里各种不同大小颗粒物的含量。

小区将安装检测仪

 20厘米高、40厘米长、20厘

 米宽,尽管胡阳生他们在实验室

 做出来的检测装置,看上去还有

 些“巨大”,但根据他们的设想,再

 把各个组件压缩后,这一检测装

 置应该可以缩小到暖瓶大小,他们这一装置的造价也只有500元左右。“一般的检测装置都只检测PM2.5,我们这个既可以测PM10,也可以测PM2.5,只要一按开关,显示屏上就会出数字,可以用在家庭或者是办公室里。 ”廖虎告诉记者,这一装置初步成功后,他们曾带着它参与过多次展示,现场不少企业都表示了兴趣。

 据廖虎介绍,现在他正在忙着研究新的智能小区,试着把这一装置纳入到智能小区设计中,让未来的小区也可以随时随地测雾霾,给小区居民提供出行依据。 记者 王晓雨 通讯员 曹玉洁