Wireless Gas Analysis Network

Transkriptio

1 Wireless Gas Analysis Network Anturikeskus Sensor Center Marko Mattila Kari Kurvinen

2 Outline Anturikeskus Sensor Center Wireless Gas Analysis Network WiGAN Possible partners

3 Anturikeskus Anturikeskus - palvelut tekninen henkilöst stö,, laitteet, prosessit, ohjelmistot, logistiikka Liiketoiminta

4 ANTURIKESKUKSEN PALVELUT Anturijärjestelmien: t&k konsultointi valmistus pilotointi Lähtönä säteily ja kaasuanturit

5 ANTURIKESKUS Tarjoaa: anturijärjestelmiin liittyvät tuotekehityspalvelut ja laboratorioinfrastruktuurin alan yrityksille ponnahduslaudan anturiteknologian start-up yrityksille anturijärjestelmien sovelluksia teollisuuden prosessien kehittämiseen uusien anturimateriaalien valmistusta Alkuvaiheessa painopisteenä säteily- ja kaasuanturit.

6 Anturikeskuksen pilottiprojektit Ympärist ristömittauksen Turvallisuuden Kunnossapidon Lääketieteen (langattomat) anturijärjestelm rjestelmät Uudet sensorimateriaalit & Integroitu elektroniikka

7 Langattomat sensorijärjestelm rjestelmät Langaton Mesh-verkko Wireless Leaf Nodes: Radiation, Gases, light, temperature, air quality, vibration, IR, noise Cluster Head Mobile user GPRS or LAN connection Workstation user GPRS & Internet Building_ safety.com

8 Uudet yhdistepuoli- johteet sensorijärjestelmissä Tehokkaammat sensorit & vähemmän säteilyä

9 Anturikeskus arvioi, suunnittelee, valmistaa, testaa ja validoi. asiakas arviointi pilotointi testaus, validointi uusi anturiidea tai tarve - vaatimukset uutuusarvo: anturitietokanta asiantuntijaverkosto suunnittelu-simulointi materiaali- ja komponenttivalinta anturisuunnittelu kokoonpano pakkaustekniikka elektroniikka & tiedonkeruu algoritmit testit & validointi - dokumentointi

10 Wireless Gas Analysis Network - WiGAN Goal: Consortium: Construct and validate a prototype wireless gas analysis network based on novel gas sensors. Sensor Center - University of Helsinki Coordination & Validation Tethis lab University of Milano Micro hot plate gas sensors CNM, Barcelona Processing of gas sensors & electronics KFKI/RMKI Budapest Sensor electronics development NICPB Tallinn Sensor net telecom interfaces Picodeon Oy R&D on micro hot plate oxide deposition IWS Oy Packaging and vehicle application interface Sensing & Control SA, Spain Wireless net integration APL Systems Oy Savonia Polytechnic Wireless net integration PrSS Oy Savonia Polytechnic - Wireless net user interface m-sensor Oy University of Helsinki Sensor calibration algorithms

11 Langaton kaasuanturiverkko Tavoitteena kehittää uusiin kaasuantureihin pohjautuva langaton anturiverkko ympärist ristön n ja/tai sisäilman ilman mittauksiin. Toteutettavaa anturiverkkoa voidaan käyttk yttää myös s muiden anturien alustana. Uusi anturitekniikka: Kaasuantureiden toiminta perustuu ohuiden nanopartikkeleiden muodossa olevien oksidikerrosten resistiivisyyden yden mittaamiseen. Vähäinen tehonkulutus anturin pienen mittapää ään n ansiosta. Selektiivisyyttä voidaan lisätä valmistamalla useita eri oksidipintoja samaan anturiin. kalibraatiota ja selektiivisyyttä parannetaan uusilla algoritmisovelluksilla Verkon etu: Koko anturiverkon antama mittausdata > yksittäisten isten antureiden datojen summa. Langaton anturiverkko mahdollistaa myös s liikkuvilla alustoilla ja paikannuksella toimivat anturit. Käyttökohteet: ympärist ristön n monitorointi, sisäilman ilman laadun tarkkailu, työolojen seuranta teollisuudessa, kaasulinjojen vuotomonitorointi, prosessivalvonta, sivalvonta, kaasuvuoto-onnettomuuksien onnettomuuksien tilannekuva, terrorismin torjunta, ym.

12 Micro-hotplates based chemical sensors PMCS nanoparticles beam deposition chamber hard mask substrates batch vacuum pump vacuum pump Characterization of the final devices respect to both reducing and oxidizing species. Micro-hotplates operate at high temperature spending small heating power. Soft-landing during deposition and room temperature allows the use of delicate platforms such as silicon micro-hotplates. Micromachined silicon mask provides high-resolution patterning for batch deposition. Pt heater Interdigitized electrodes Nanostructured oxide layer Ethanol (300 C, 24 mw) Nitrogen Dioxide (200 C, 13 mw) R ( Ω ) Ethanol conc (ppm) R ( Ω ) NO 2 conc (ppm) time (min) time (min)

13 CNM Barcelona Activities processing Gas Sensors capabilities for gas sensors Silicon gas sensors Working Principle: Change of resistance of a sensitive material under the presence of gas Design, simulation, fabrication, characterization Heater Sensitive material Electrode Preconcentrator Used to increase the effective gas concentration Is a container with absorving material A thermal structures pulses gas flow Microhotplate 3D Silicon rim Membrane Characteristics Membrane: Si3N4 (900 mm x 900 mm) Heater: Poly or Pt Active Area: mm 2 Maximum Temperature: 500 ºC Power at 350ºC: mw Vibration and Fatigue Tests: Hz y 25 g Chromatographic micro-column Gas separation Chanel with stationay phase By deep RIE Silicon etching Anodic Si-glass bonding Characteristics: 1 or 2 metres long Depth 20 to 200 µm Width 200 µm General Application (CO, CH4, VOCs, NOx) depending on the sensitive material Low power and high thermal homogeneity Low cost and small size Array based systems Future activities Complete chromatographic systems: pre-concentrator + separation column + sensor + power systems + packaging

14

15 Sensing & Control SA, Spain

16

17 Data-analyysi analyysi kaasusensoriverkolle m-sensor Oy tarjoaa data-analyysi analyysi palveluja ja ohjelmistoja sensori sovelluksille. Tehokkaat koneoppimis- ja tilastolliset data-analyysin analyysin menetelmät, jotka mahdollistavat kaasujen tunnistuksen, poikkeavuuksien havainnoinnin, nin, sensorien kalibraatioon, ajan ja ympäist stön n vaikutukset v sensorien vasteeseen. Kaasusensoriverkko Kaasujen tunnistus Sensorien kalibrointi Lähteen paikantaminen Liikkeen ennustaminen

18 m-sensor Oy tarjoaa data-analyysi analyysi palveluja ja ohjelmistoja sensori sovelluksille.