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全民环保监测新浪潮低成本传感器为主力传感

2018-08-11 11:14:23

摘要:创客发明低成本传感器,将空气监测变成一项全民运动。未来,普通民众对空气质量的了解或将不再依赖政府和研究机构的数据。

乌兰巴托是全球冷的首都,这里的居民用煤或木头燃起明火来给保温性能不良的房子供暖。世界卫生组织(下文简称世卫组织)称,乌兰巴托也是世界上污染严重的地方之一。据估计,死于空气中颗粒污染物的人数占乌兰巴托死亡总人数的十分之一。但是,有关污染程度的信息不仅有限而且难以获得。世卫组织关于污染的数据库中,只有乌兰巴托一年的记录。

由于迫切地想要填补污染数据上的空白,报业协会的们亲自上阵去收集数据。2014年7月,米亚格马和同事与一个名为地球络的国际环境团体合作,在乌兰巴托布设了5个儿童午餐盒大小的监测设备。这种名为DustDuino的设备能够测量颗粒物的浓度,并且可以快速将数据上传到一个公共站上。

低成本DIY传感器

DustDuino和其他监测污染的传感器是环保运动新浪潮的一部分,这些传感器中,有一些的制作成本只有50美元,并且在上就能找到制作教程。

在世界各地,、游说团体和黑客等都已经开始使用低成本的监测设备,这能大幅增加可公开获取的空气污染数据,其中包括颗粒物和有毒气体等空气污染成分的信息。这些设备部署简便,可以为监测络获得的数据提供补充。这种 公众科学 方法旨在以高分辨率监测人们实际居住地的空气污染情况。与此同时,监测个人的污染物暴露水平的可穿戴传感器也正在研发中。

以公开原则为基础,这种自己动手(DIY)的活动是推动空气监测公众化的重要因素。这样一来,空气监测就不再是政府和学术机构的研究者独占的领域了。

每个人都同意,应该在空气污染监测方面投入更多的资源。有数据显示,空气污染每年会导致约700万人死亡。环境研究者、得克萨斯大学奥斯汀分校的乔舒亚 阿普特说: 在危害健康的环境因素中,空气污染是影响广,也为重要的一个。 他注意到了数量充足的廉价污染监测设备日益增长的作用,并表示: 买一个常规传感器的钱能买50个低成本传感器,这可是非常厉害的。

创客掀起环保监测新浪潮

这类活动的起源可以追溯到2006年。当时,美国加利福尼亚大学欧文分校的艺术家贝亚特里斯 达科斯塔在家鸽身上绑上了容纳多个传感器的工具包。达科斯塔与工程师合作开发的这个工具包,可以测量一氧化碳和氮氧化物含量,还能通过一个全球定位系统接收器来追踪鸽子的运动。她公布了自己通过这个名为 鸽子博客 的项目收集到的数据,旨在打破现状,号召公众参与收集污染数据。

2011年,一个由黑客、创客和艺术家组成的小组在荷兰阿姆斯特丹和美国纽约组织了聚会,他们称自己为传感器创客。他们在博客上写道,政府对污染状况的监测没有细化到局部范围,而恰恰是局部污染会影响到人们。传感器创客在上发起了一个倡议,由社区来开发传感器推拿手法
,检测空气污染的情况。通过众筹平台Kickstarter筹来了超过14.4万美元后,传感器创客开发出了可以检测温度、湿度、二氧化碳和二氧化氮的设备,名为 空气质量蛋 ,售价为185美元,还不到一个中档设备价格的十分之一。

差不多同一时期,在西班牙也有人在做类似的事情。加泰罗尼亚高级建筑学院巴塞罗那微观装配实验室主任托马斯 迪亚兹 拉德拉梦想让公众能够实时监测自己吸入的空气质量并上传这些数据,让社区中的其他人收益。

在花费了一年时间寻找可用的技术后,迪亚兹 拉德拉决定由自己的团队亲自动手来实现这个梦想。他们的早期雏形终成长为一个名为 智能公民设备 (下文简称SCK)的传感器套装工具。 空气质量蛋 能检测的项目,SCK也都可以,除此之外,它还能测量光强度和噪声大小。该团队建了一个站以鼓励喜欢DIY的人们制作或者购买设备来监测自己本地的污染状况。

由于这些开源的传感器哪都能造,因此很难追踪目前已经制造出来的传感器的数量。不过,他们的发明人称,目前至少有35个DustDuinos、大约2500个空气质量蛋以及1000个SCK被部署在各个地方。这些设备收集到的大部分数据都可以通过Xively这样的平台获取。

这些行动已经引发了城市官员和公众组织的注意。在2014年初,阿姆斯特丹的官员给100名市民发放了SCK,并指导他们如何在自己的社区使用这些设备。

公众监测仍有技术瓶颈

支持者的热情目前还没有打动环境研究人员。伦敦国王学院的空气质量科学家本 巴勒特称,目前SCK和 空气质量蛋 使用的传感器还无法提供可靠的污染数据。巴勒特目前协助运营伦敦空气质量络,这是一个上提供污染数据的站

巴勒特说: 监测空气的污染水平远比廉价传感器的生产者和供应商想的复杂。 他表示,问题在于 空气质量蛋 和SCK使用的传感器的测量结果会受到温度、湿度和某些气体的影响,使得人们难以比较不同设备获得的数据。

英国西英格兰大学的污染政策研究员蒂姆 查特顿称,这些DIY尝试还缺乏来自污染专家的建议。查特顿一直与英国政府合作来监测空气质量。他说,专业技术人员和科学家会密切关注传感器的选址和维护, 如果对这些事情不给予足够的重视,那么收集到的数据实质上是无意义的,因为它们彼此间没有可比性 。

加利福尼亚大学伯克利分校的环境健康研究者柯克 史密斯称,这些问题使得此类数据在环保宣传中的实用价值打了折扣。美国环境保护局(EPA)有严格的规则来判定什么样的数据才是经得住检验的可信数据, 而这些监测设备没有达到要求 至少目前没有 。

史密斯补充说,这些数据的传输和存储方式使得它们难以分析,也难以制作成清楚明白的可视化图表,史密斯的团队已经制作出了用于检测室内颗粒物质的传感器。他说, 我们在自己开发智能、廉价的传感器时了解到的一件事情就是,这些传感器会产生很多数据,但这些数据还需要进行处理手机捕鱼游戏平台
。想从中获得一些有用的信息还有很多事要做 。

由于存在这些顾虑,科学数据库的管理者目前尚未接受大多数DIY传感器收集到的信息。例如巴勒特,他说除非数据质量得到提升,否则他不会在伦敦空气质量络中加入公众监测项目收集的数据。

DustDuino的开发者马修 施洛尔称,如果在足够长的时间间隔内取平均值的话,他发明的设备所收集的数据是可以与更昂贵的传感器相媲美的。

一个独立研究小组报道称,在长度为一小时的时间窗口内对空气质量进行取样检测,DustDuino传感器的表现与高价传感器一样好。施洛尔是美国伊利诺伊州香槟市的一位技术研发人员和通信专家。他承认由于测量结果包含太多 噪声 ,DustDuino在瞬时数据收集上还不够准确。

空气质量蛋 和SCK的开发者们也承认,传感器面临着一些初期问题,不过他们称自己正在解决这些问题。迪亚兹 拉德拉说,2015年年初发布的下一代SCK将会事先进行校准,并且配备了更好的传感器。这些措施会让收集到的数据更加可靠,足以与空气质量标准进行比较。

其他研究人员也参与了公众监测运动。尽管巴勒特对数据质量表示忧虑,但还是为伦敦可持续性交易所这样的项目提供咨询,该项目会与各个社区合作,监测城市中的空气污染情况。

EPA也开始接受公众监测这个理念了。EPA国家暴露研究实验室执行副主任蒂姆 沃特金斯想要了解的是,怎样利用价格低廉、准确度较差的传感器收集的数据,为分布稀疏的高端设备提供补充。他说: 这类新技术有巨大的潜在价值。无论我们是否投资支持或者使用它,这项技术都将发展壮大。

施洛尔说,由于政府削减预算,昂贵的传感器络的建设也缩水了养森瘦瘦包
,而公众监测的发展壮大可以填补政府络的空缺。他预言,有朝一日人们的衣服能检测自己接触到的致癌物质,可以探测到污染物颗粒,无人机会在城市上方盘旋搜寻天然气泄漏。他说: 整合了传感器的、织物和健康监测器,这些都是很有可能出现的。世界各地都有黑客在研究这些技术。

(来源:中国投资资讯 )

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