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Breathe London試點(向世界)展示了Alphasense傳感器

2021-11-23 15:38:34

201810月起的Breathe London試點項目已運行超過兩年,旨在監控和得出世界主要城市之一的空氣質量特征。由于在整個城市布局了超過100AQMesh pods”,通過應用Alphasense傳感器監控空氣質量,Breathe London合伙人首次得以提供關于倫敦空氣質量的超本地化詳細信息。在兩年周期尾聲之際,整個網格化作為一個單獨項目繼續運行5個月,該項目由NERC/UKRI資助,并由Rod Jones教授(劍橋大學)及其同事管理。

 

每個AQMeshpods均包含由英國Alphasense開發和生產的小巧型低成本傳感器。Alphasense市場營銷總監Arthur Burnley如是說,“該項目的主要目的之一是評估這些傳感器的實用性,因此,我們很高興的看到Alphasense傳感器表現如此之好,希望它能為其他城市投資其自有網格化項目提供信心。”

 

除了這些AQMesh podsBreathe London項目還配有安裝參考級監控器的Google街景車,同這些pods一起,共同完成和擴大倫敦現有的監管監控網絡。




空氣質量監控的困境

過去空氣質量監控一直依靠昂貴、精確度高和可靠性好的參考級空氣質量監控器,它們往往被安裝在裝有空調和市電供電的箱體中。由于尺寸和要求被安裝到城市區域的原因,這些系統有時需要規劃許可,可能難以安裝到理想地點。

 

除了價格高昂,參考站點同樣也會帶來大量的運營成本用于維護和標定。但是,參考站點為與空氣質量標準尤其是針對顆粒物和NO2的比對扮演著不可或缺的角色,它們也為時空空氣質量對比提供了可靠的方法。

 

因此,空氣質量的困境是參考站點成本如此之高,不得不分散布局。由此帶來的后果是它們無法提供精細的本地數據,因此操作者不得不依賴建模。Breathe London項目設立的目的就是去解決這個兩難。

 

現在,我們已經完全評估了來自這個項目的數據。合伙人之一,環境保護基金(EDF)已經發表了題為Breathe London藍圖:城市如何使用超本地空氣污染監控支持其潔凈空氣目標的總結。

 

Breathe London目的

1.       提升創新型低成本監控技術的使用和開發以支持世界各城市;

2.       強化倫敦的現有監管網格化去更好地理解污染和評估更潔凈空氣如超低排放區域(ULEZ)的目標方案;以及

3.       公開空氣污染數據,以新型創新的方式使這些數據可視化。

Breathe London試點項目已經達到甚至超過了這些目標。倫敦市長Sadiq Khan表示:“來自我們世界領先的Breathe London傳感器網絡的這些發現是污染熱點存在于整個倫敦的殘酷提醒,并將我們的努力重新聚集到提高整個空氣質量上來。由于我們面對的是當前氣候危機,我希望此方案的成功能夠作為世界其他城市與其毒氣危機作斗爭的藍圖。”

 

 

l  創新的、低成本監控器

任何考慮使用低成本傳感器的城市都將熱衷了解這些傳感器是否能提供可靠的數據和洞見。Breathe London藍圖總結道:“是的---你能夠使用新興的監控科技和技術去鑒別和總結空氣污染的特征。”

 

Breathe London數據得出的見解在廣義上與倫敦大量的監管網格化發現相差無幾,它證明了低成本的傳感器系統和移動的監控設施都是生成有用數據的有效方法。

 

l  更清潔空氣的解決方案

即使是對參考級空氣質量監控器接觸有限的鄉鎮或城市也可以評估其污染水平和找到改善空氣質量的方法。例如,低成本傳感器系統能夠幫助找到空氣污染“熱點”,或引起最多注意的地點和一天中的不同時間。這些Alphasense傳感器也能為評估空氣質量干預措施的效果提供靈活工具。

 

 

l  見所未現

傳統上,空氣質量數據都會以簡化的格式通過應用程序或網站進行公示,使公民知悉他們所在的區域是否正在遭受惡劣空氣質量影響。然而,若基于空氣質量數據公民將要被授權去做決定,那么本地化數據非常必要。例如,若人們得知哪條街道受污染最大,他們可以選擇相應的方式和路線出行或鍛煉;他們甚至在選擇學校或決定住所的時候也會考慮這個因素。

 

Breathe London試點項目發布了一個提供空氣數據實時地圖的網站,這些數據源于AQMesh pods所在的街道。這些本地化數據幫助與公眾在空氣質量上建立聯系,使人們更可能支持和理解干預措施例如ULEZ的必要性。



團隊合作

第一只AQMesh pods約在10年前開發出來用于解決上述空氣質量困境。位于英國的公司環境儀器Environmental Instruments生產出這款產品并在那個時期大量投資試驗和產品開發。關鍵的是,這里包含了各種(國際)環境的運營評估。“與Alphasense的合作非常重要,因為我們在需要低成本技術的同時,也需要能提供可重復性輸出的可靠傳感器”,環境儀器公司的MD Amanda Billingsley如是說,“得益于這些大量的開發工作,現在我們能夠提供接近參考站點的監控器,這意味著AQMesh pods是填補分散布局參考網格化缺口的理想選擇。”

 

AQMesh pods使用窩蜂通信技術將數據傳輸到通過安全網站發送數據的服務器。可以市電供電或者通過太陽能電池進行電池供電,同時用戶可以從一系列空氣質量參數中進行選擇。

 

Breathe London pods包含Alphasense空氣質量傳感器,用于檢測NO2, NO, CO2和顆粒物,其中有10個也包含臭氧(O3)傳感器。通過同時檢測一系列參數,Breathe London合作人能夠進行更有效地來源歸因。現在全世界約有成千上萬只AQMesh pods,或可每周提供客戶數據報告,或用戶支付£150/年按需獲得相應數據。

 

試點項目擴展

在兩年試點尾聲之際,作為由Jones教授管理的5個月擴展項目的一部分,Breathe London pods內的傳感器進行了更換,在英國新冠肺炎封城期間空氣質量監控得以繼續進行,直到解封之際仍在繼續。“擴展項目發送了極其有用的數據組,我們目前正在運行CERC模型,” Jones教授解釋道,“封城呈現的是一組獨特的情形,這種監控將在很大程度上告知我們對倫敦空氣質量的理解。這種建模也將提供來源歸因,希望能為將來的緩解措施提供信息。”

 

Breathe London試點一個有趣的方面是它具備隔一分鐘執行測量的能力,這一點與參考級監控器15分鐘讀數的標準不同。Jones教授表示:“通過更快速地捕捉數據,我們能夠執行更高能的功能,如遠程標定和來源歸因。因此,我們很高興能從低成本的網格化中學習,并將其應用到目前正在格拉斯哥建設的參考級站點的網格化中。”

 

這個新項目也由NERC資助,名為大氣網格化技術實用性的量化(Quantification of Utility of Atmospheric Network Technologies (QUANT)。在格拉斯哥與參考監控器我們協同布局了15AQMesh pods;所有這些設備(參考儀器和AQMesh)都將以1分鐘為測量間隔。高時間分辨率和創造低成本監控器稠密網絡的機會以檢測關鍵污染物、如何評估健康影響和潛在方案的方式提供了一個典范式轉變。

 

總結

Breathe London試點證明了一個網格化的價值大于其組成部分的價值。這是因為網格化使人們能夠追蹤污染和區分本地和外部污染源頭。此外,Breathe London使項目合伙人能夠以更快,更便捷和更低成本的標定開發新的改善數據質量的方法。

 

該項目的成功強調了低成本傳感器在提供本地化精細數據方面的重要性,這些數據對幫助公民更好地理解空氣質量的影響不可或缺,并對促進有效空氣質量緩解措施的執行和評估非常必要。