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Breathe London试点(向世界)展示了Alphasense传感器

2021-11-23 15:38:34

201810月起的Breathe London试点项目已运行超过两年,旨在监控和得出世界主要城市之一的空气质量特征。由于在整个城市布局了超过100AQMesh pods”,通过应用Alphasense传感器监控空气质量,Breathe London合伙人首次得以提供关于伦敦空气质量的超本地化详细信息。在两年周期尾声之际,整个网格化作为一个单独项目继续运行5个月,该项目由NERC/UKRI资助,并由Rod Jones教授(剑桥大学)及其同事管理。

 

每个AQMeshpods均包含由英国Alphasense开发和生产的小巧型低成本传感器。Alphasense市场营销总监Arthur Burnley如是说,“该项目的主要目的之一是评估这些传感器的实用性,因此,我们很高兴的看到Alphasense传感器表现如此之好,希望它能为其他城市投资其自有网格化项目提供信心。”

 

除了这些AQMesh podsBreathe London项目还配有安装参考级监控器的Google街景车,同这些pods一起,共同完成和扩大伦敦现有的监管监控网络。




空气质量监控的困境

过去空气质量监控一直依靠昂贵、精确度高和可靠性好的参考级空气质量监控器,它们往往被安装在装有空调和市电供电的箱体中。由于尺寸和要求被安装到城市区域的原因,这些系统有时需要规划许可,可能难以安装到理想地点。

 

除了价格高昂,参考站点同样也会带来大量的运营成本用于维护和标定。但是,参考站点为与空气质量标准尤其是针对颗粒物和NO2的比对扮演着不可或缺的角色,它们也为时空空气质量对比提供了可靠的方法。

 

因此,空气质量的困境是参考站点成本如此之高,不得不分散布局。由此带来的后果是它们无法提供精细的本地数据,因此操作者不得不依赖建模。Breathe London项目设立的目的就是去解决这个两难。

 

现在,我们已经完全评估了来自这个项目的数据。合伙人之一,环境保护基金(EDF)已经发表了题为Breathe London蓝图:城市如何使用超本地空气污染监控支持其洁净空气目标的总结。

 

Breathe London目的

1.       提升创新型低成本监控技术的使用和开发以支持世界各城市;

2.       强化伦敦的现有监管网格化去更好地理解污染和评估更洁净空气如超低排放区域(ULEZ)的目标方案;以及

3.       公开空气污染数据,以新型创新的方式使这些数据可视化。

Breathe London试点项目已经达到甚至超过了这些目标。伦敦市长Sadiq Khan表示:“来自我们世界领先的Breathe London传感器网络的这些发现是污染热点存在于整个伦敦的残酷提醒,并将我们的努力重新聚集到提高整个空气质量上来。由于我们面对的是当前气候危机,我希望此方案的成功能够作为世界其他城市与其毒气危机作斗争的蓝图。”

 

 

l  创新的、低成本监控器

任何考虑使用低成本传感器的城市都将热衷了解这些传感器是否能提供可靠的数据和洞见。Breathe London蓝图总结道:“是的---你能够使用新兴的监控科技和技术去鉴别和总结空气污染的特征。”

 

Breathe London数据得出的见解在广义上与伦敦大量的监管网格化发现相差无几,它证明了低成本的传感器系统和移动的监控设施都是生成有用数据的有效方法。

 

l  更清洁空气的解决方案

即使是对参考级空气质量监控器接触有限的乡镇或城市也可以评估其污染水平和找到改善空气质量的方法。例如,低成本传感器系统能够帮助找到空气污染“热点”,或引起最多注意的地点和一天中的不同时间。这些Alphasense传感器也能为评估空气质量干预措施的效果提供灵活工具。

 

 

l  见所未现

传统上,空气质量数据都会以简化的格式通过应用程序或网站进行公示,使公民知悉他们所在的区域是否正在遭受恶劣空气质量影响。然而,若基于空气质量数据公民将要被授权去做决定,那么本地化数据非常必要。例如,若人们得知哪条街道受污染最大,他们可以选择相应的方式和路线出行或锻炼;他们甚至在选择学校或决定住所的时候也会考虑这个因素。

 

Breathe London试点项目发布了一个提供空气数据实时地图的网站,这些数据源于AQMesh pods所在的街道。这些本地化数据帮助与公众在空气质量上建立联系,使人们更可能支持和理解干预措施例如ULEZ的必要性。



团队合作

第一只AQMesh pods约在10年前开发出来用于解决上述空气质量困境。位于英国的公司环境仪器Environmental Instruments生产出这款产品并在那个时期大量投资试验和产品开发。关键的是,这里包含了各种(国际)环境的运营评估。“与Alphasense的合作非常重要,因为我们在需要低成本技术的同时,也需要能提供可重复性输出的可靠传感器”,环境仪器公司的MD Amanda Billingsley如是说,“得益于这些大量的开发工作,现在我们能够提供接近参考站点的监控器,这意味着AQMesh pods是填补分散布局参考网格化缺口的理想选择。”

 

AQMesh pods使用窝蜂通信技术将数据传输到通过安全网站发送数据的服务器。可以市电供电或者通过太阳能电池进行电池供电,同时用户可以从一系列空气质量参数中进行选择。

 

Breathe London pods包含Alphasense空气质量传感器,用于检测NO2, NO, CO2和颗粒物,其中有10个也包含臭氧(O3)传感器。通过同时检测一系列参数,Breathe London合作人能够进行更有效地来源归因。现在全世界约有成千上万只AQMesh pods,或可每周提供客户数据报告,或用户支付£150/年按需获得相应数据。

 

试点项目扩展

在两年试点尾声之际,作为由Jones教授管理的5个月扩展项目的一部分,Breathe London pods内的传感器进行了更换,在英国新冠肺炎封城期间空气质量监控得以继续进行,直到解封之际仍在继续。“扩展项目发送了极其有用的数据组,我们目前正在运行CERC模型,” Jones教授解释道,“封城呈现的是一组独特的情形,这种监控将在很大程度上告知我们对伦敦空气质量的理解。这种建模也将提供来源归因,希望能为将来的缓解措施提供信息。”

 

Breathe London试点一个有趣的方面是它具备隔一分钟执行测量的能力,这一点与参考级监控器15分钟读数的标准不同。Jones教授表示:“通过更快速地捕捉数据,我们能够执行更高能的功能,如远程标定和来源归因。因此,我们很高兴能从低成本的网格化中学习,并将其应用到目前正在格拉斯哥建设的参考级站点的网格化中。”

 

这个新项目也由NERC资助,名为大气网格化技术实用性的量化(Quantification of Utility of Atmospheric Network Technologies (QUANT)。在格拉斯哥与参考监控器我们协同布局了15AQMesh pods;所有这些设备(参考仪器和AQMesh)都将以1分钟为测量间隔。高时间分辨率和创造低成本监控器稠密网络的机会以检测关键污染物、如何评估健康影响和潜在方案的方式提供了一个典范式转变。

 

总结

Breathe London试点证明了一个网格化的价值大于其组成部分的价值。这是因为网格化使人们能够追踪污染和区分本地和外部污染源头。此外,Breathe London使项目合伙人能够以更快,更便捷和更低成本的标定开发新的改善数据质量的方法。

 

该项目的成功强调了低成本传感器在提供本地化精细数据方面的重要性,这些数据对帮助公民更好地理解空气质量的影响不可或缺,并对促进有效空气质量缓解措施的执行和评估非常必要。