清華“創(chuàng)客”研制空氣質(zhì)量監(jiān)測儀 獲得15萬元天使投資
空氣盒子：把監(jiān)測站帶在身邊
來源：北京晚報 2013-11-12 張航
進(jìn)入秋冬季節(jié)，霧霾時常籠罩京城上空。伴隨霧霾的往往是濃度居高不下的污染物PM2.5。在北京1.6萬平方公里的大地上，分布著35個官方空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)。可是，如果您自己手上就有一個小匣子，能夠隨時反映身邊的空氣質(zhì)量，指導(dǎo)自己的戶外活動，是不是更方便？
作為校內(nèi)的“創(chuàng)客”，清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院研究生李寅和同學(xué)就設(shè)計出了一個“空氣盒子”，能夠隨時監(jiān)測身邊的空氣質(zhì)量，并在盒子和自己的手機(jī)APP軟件上即時顯示。近日，這個“空氣盒子”在北京國際設(shè)計周的主展上正式亮相，李寅團(tuán)隊獲得了15萬元的天使投資，首批量產(chǎn)品也將在近期出廠。
實(shí)驗(yàn)緣起：直面北京空氣污染
“創(chuàng)客”是近年來日漸流行的一個詞，源于英文“Maker”，是指努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。許多具有高度社會價值或是巨大經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)品，如低價的3D打印機(jī)，都出自創(chuàng)客之手。李寅和他的同學(xué)就是清華校內(nèi)的一群“創(chuàng)客”。這些來自工業(yè)設(shè)計、電子工程、軟件工程等不同專業(yè)的學(xué)生湊在一起，總能迸發(fā)出一些創(chuàng)意的“火花”。
李寅說，“空氣盒子”的創(chuàng)意來源于今年5月份的一次項(xiàng)目“頭腦風(fēng)暴”。剛剛讀研究生一年級的他遇到了一群志趣相投的同學(xué)，他們一起參加了一個創(chuàng)客活動。圍坐在一起討論做什么項(xiàng)目時，李寅想到了北京的霧霾，“空氣污染誰都無法避免，但全北京只有35個PM2.5監(jiān)測點(diǎn)，從服務(wù)市民的角度來說我認(rèn)為密度無法滿足市民需要。一個家用的空氣質(zhì)量監(jiān)測盒子，對于個人生活出行會更有針對性。”
李寅說，當(dāng)時自己就是這樣一個想法：做“創(chuàng)客”，就從直面北京空氣質(zhì)量開始吧。
實(shí)驗(yàn)之路：跨界合作攻克難關(guān)
和伙伴們確定了創(chuàng)意之后，他們很快啟動了設(shè)計和實(shí)驗(yàn)。不做不知道，嘗試了才發(fā)現(xiàn)難度不小，“我們完全沒有硬件產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。”李寅說，他是學(xué)設(shè)計的，從美學(xué)的角度出發(fā)就把“空氣盒子”設(shè)計成立柱結(jié)構(gòu)。但是跟電子系的同學(xué)一交流后發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)難度太大：立柱形結(jié)構(gòu)意味著里面的電路集成板得做成一塊塊立體疊加，傳感器、電路運(yùn)行不穩(wěn)定風(fēng)險和制造成本都會明顯增加。
除了外形，選擇什么樣的材料也是這些“創(chuàng)客”面臨的一大難題，既要保持高強(qiáng)度，還要輕便，更重要的是該種材料做成的盒子必須能鏤出許多通風(fēng)口以保證足夠的空氣進(jìn)入盒內(nèi)，這樣才利于監(jiān)測。此外，粒徑小于等于2.5微米的細(xì)顆粒物，如何能被傳感器準(zhǔn)確捕捉到，也是橫亙在李寅他們面前的一大難題。
盡管團(tuán)隊成員有工業(yè)設(shè)計、電子工程、軟件工程等不同的專業(yè)背景，李寅團(tuán)隊還是深感知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用，他們四處請教其他專業(yè)的同學(xué)，“用什么樣的傳感器更合適，我們就請教了學(xué)校環(huán)境學(xué)院的同學(xué)，他們給我們提供了很好的建議。”李寅說，最終他們確定測量空氣質(zhì)量的方式為，基于光線在氣溶膠中產(chǎn)生散射的原理，使用激光對氣體進(jìn)行照射，進(jìn)而根據(jù)散射光線強(qiáng)度計算空氣中微粒數(shù)量，“雖然精度無法和國家空氣質(zhì)量監(jiān)測機(jī)構(gòu)使用的微震蕩天平法相比，但已經(jīng)足夠滿足市民日常使用需要了。
整個暑假，李寅和同伴們就泡在了實(shí)驗(yàn)室里。在清華大學(xué)美術(shù)學(xué)院教學(xué)樓五層的一間實(shí)驗(yàn)室，架著雙顯示器的電腦桌后是一個約2米長的沙發(fā)。李寅說，有時做實(shí)驗(yàn)、討論方案太晚了，就直接在沙發(fā)上“湊合”一晚，第二天醒來繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。暑假結(jié)束，第一代原型機(jī)終于誕生。
實(shí)驗(yàn)效果：APP顯示空氣質(zhì)量
在李寅的實(shí)驗(yàn)室里，記者見到了“空氣盒子”的樣品模型。白色的盒子，如普通家用路由器一般大小，可以輕松放置在窗臺或者汽車的駕駛臺上。盒子頂部面板上是一排指示燈，底座則密集分布著一個個直徑約2毫米的小孔，“空氣就是從那些小孔中進(jìn)入，然后被傳感器捕獲，經(jīng)過微芯片運(yùn)算出當(dāng)前的空氣質(zhì)量，然后通過那一排指示燈來顯示。”
李寅說，根據(jù)最新發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，空氣質(zhì)量指數(shù)AQI分為六級，用六種顏色表示。因此“空氣盒子”上的指示燈也是按照AQI的區(qū)間范圍給出，用綠、黃、橙、紅、紫、褐分別代表空氣質(zhì)量優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴(yán)重污染。
看空氣質(zhì)量，不僅可以通過“盒子”上的指示燈，還可以通過自己的手機(jī)。李寅說他們給“空氣盒子”裝了藍(lán)牙傳輸裝置，空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)在手機(jī)上安裝的APP軟件上就能看到，“機(jī)器本身可以存儲一年左右的數(shù)據(jù)，我們還通過無線網(wǎng)絡(luò)建立了云存儲，數(shù)據(jù)可存儲20年左右，只要上網(wǎng)就能看到。”李寅說，20年后再回頭看現(xiàn)在的數(shù)據(jù)，應(yīng)該就能看到北京空氣質(zhì)量的巨大改善了。
未來計劃：二代產(chǎn)品小巧便宜
李寅告訴記者，首批500個“空氣盒子”本周就會完成生產(chǎn)出廠。它們運(yùn)到北京后將被分發(fā)到包括大學(xué)生、環(huán)保熱心人士和公益組織那里試用，以便團(tuán)隊獲得最真實(shí)的用戶體驗(yàn)反饋。之后它們還會對產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，“事實(shí)上，我們已經(jīng)啟動了第二代產(chǎn)品的研發(fā)，造型上會更強(qiáng)調(diào)小型化與便攜性，體積應(yīng)該會縮小一半。”
開發(fā)“空氣盒子”，李寅團(tuán)隊獲得了15萬元的天使投資。李寅說，未來“空氣盒子”肯定是要走向市場的，但價格不會太貴，“第一代產(chǎn)品成本就被控制在300元以內(nèi)，以后還會更便宜，普通家庭完全能夠承受。”他坦言，“空氣盒子”的監(jiān)測精度一定不是最高的，但足以給用戶一個對空氣質(zhì)量的直觀了解，“看到燈變紅、變褐色了，您選擇減少戶外停留，選擇戴口罩，選擇綠色出行，這就足夠了。”
最近清華大學(xué)啟動駐校“創(chuàng)客”項(xiàng)目，每學(xué)期都有兩名來自國際國內(nèi)的頂級“創(chuàng)客”進(jìn)駐學(xué)校，以指導(dǎo)員或共同創(chuàng)作者的身份參與創(chuàng)意產(chǎn)品項(xiàng)目，學(xué)校包括基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心在內(nèi)的設(shè)施也將向李寅這樣的“創(chuàng)客”開放。“新聞專業(yè)的同學(xué)加入渠道宣傳，法學(xué)院同學(xué)來做知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，立體化大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的‘春天’要到了。”李寅說。
