花粉与空气中的多种生物源颗粒同属于生物气溶胶的范围,在地球系统、特别是在大气、生物圈、气候和公共卫生之间的相互作用过程中,发挥着不可替代的作用,是公共卫生、花粉负荷、空气污染、气候变化等相关领域及其交叉学科的重要研究内容。
SwisensPoleno Jupiter 花粉 / 生物气溶胶自动监测仪通过数字全息影像、荧光光谱测量、光散射和偏振测量等技术,可对每个进入分析仪的粒子生成包含形态数据和化学成分在内的数字指纹,进一步通过机器学习算法进行处理和分类,实现空气中花粉、孢子、生物气溶胶及固体颗粒浓度的自主识别与自动测量。
监测原理
SwisensPoleno 通过对进入分析仪的气流中的单个粒子进行光学识别,可在数秒内直接识别和测量其中的粒子,提供生物气溶胶和其他粒子的局部浓度和实时信息,用户可根据需要,下载实时的花粉浓度、花粉分类、单个粒子的全息图像、物理参数等数据。粒子进入仪器后,依次经过:
• 数字全息测量:两个垂直 90°高分辨率相机进行全息测量,确定粒子的绝对尺寸、形状、面积、周长、球度等参数,通过人工智能进行精确的粒子识别(SwisenPoleno Mars 和 SwisenPoleno Jupiter );
• 荧光光谱测量:测量单个粒子的化学组成,通过收集的荧光光谱强度和荧光寿命数据(SwisenPoleno Jupiter),进一步确定粒子种类;
• 散射光和偏振测量:对粒子表面进行激光照射,通过两个光电检测器的信号比值确定粒子表面的额外信息(SwisenPoleno Jupiter)。
数字全息和荧光光谱测量的结合是独一无二的,它会生成系统测量的每个粒子的数字指纹。这个丰富的数据集(也称为数字指纹)包含形态数据和有关粒子化学成分的数据,然后通过机器学习算法对其进行处理和分类。 从粒子的检测和测量到算法输出的分类只需要几秒钟。
SwisensPoleno 花粉 / 生物气溶胶自动监测仪可根据本地情况构建本地花粉数据库,并利用人工智能先进算法实现数据库扩展。
应用领域
气候变化
• 大气化学成分及其变化过程研究
• 云的物理成分以及水文循环过程研究
• 生物多样性研究
土壤利用变化
• 生物气溶胶相关的农业生产研究
公共健康
• 人类病原体研究
• 过敏原粒子研究
产品特点
• 对每个粒子生成包含形态数据和化学成分数据在内的、独特的数字指纹
• 通过系统操作参数,如颗粒速度、颗粒浓度、气流、温度、响应时间、存储空间使用情况等,判断系统运行状况
• 通过粒子浓缩器可实现 40L/min 的有效流速
• 粒子分类可在数秒内完成,实现分钟级别的测量时间分辨率
• 原始数据可保留,可回算未知颗粒
• 低维护,带自清洁功能
• 数据呈现直观
• 数据自动传输,支持远程操作
• 坚固耐用、无任何耗材的设计,确保系统主机长期稳定运行
产品参数
Jupiter主机
运行环境:-20°至+50℃,0-100%RH(非冷凝,非腐蚀环境下)
粒子测量范围:0.5-300μm
进样流速:40 L/min
粒子速度:0.5m/s
集中系数:1000(粒子直径:10-300 μm)
测量速率:最高30000个/m³(粒子直径:10-300μm时)
最高1000000个/m³(粒子直径:2μm时)
触发光源:450 nm,685 nm
全息测量:波长:405 nm
相机:USB3相机,2个互成90°
荧光测量:光源波长:280 nm,365 nm和405 nm
检测器:SiPM(硅光电倍增管),5个
散射和偏振光测量:激光波长:405 nm
接收器:2个,水平偏振和垂直偏振
颗粒的测量参数:浓度(1/m³)、分类、颗粒全息图像、颗粒尺寸(周长、面积、长轴、短轴、密实度、偏心率和强度)、荧光强度和寿命等
颗粒浓度的分辨率:每10分钟/15分钟/30分钟/1小时/2小时/3小时/6小时/12小时/1天
存储空间:1TB SSD(可扩展)
通讯方式:以太网,4G
外部接口:24 VDC供电,以太网,HDMI,RS-232/RS-485,USB2.0(鼠标键盘),USB 3.0(扩展设备),数字端口,模拟端口
组网功能:支持
算法扩展:支持
气象传感器扩展:支持
IP等级:IP65(主机箱),IP54(空调)
尺寸:63×73×150 cm³W×D×H(包括防护箱、进样口和安装支架)
重量:134 kg
供电:100-240 VAC,50/60 Hz,峰值750W(包含工控机和空调)