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Breathe London試點（向世界）展示了Alphasense傳感器
2021-11-23 15:38:34
自2018年10月起的Breathe London試點項目已運(yùn)行超過兩年，旨在監(jiān)控和得出世界主要城市之一的空氣質(zhì)量特征。由于在整個城市布局了超過100只AQMesh “pods”，通過應(yīng)用Alphasense傳感器監(jiān)控空氣質(zhì)量，Breathe London合伙人初次得以提供關(guān)于倫敦空氣質(zhì)量的超本地化詳細(xì)信息。在兩年周期尾聲之際，整個網(wǎng)格化作為一個單獨項目繼續(xù)運(yùn)行5個月，該項目由NERC/UKRI資助，并由Rod Jones教授（劍橋大學(xué)）及其同事管理。
每個AQMeshpods均包含由英國Alphasense開發(fā)和生產(chǎn)的小巧型低成本傳感器。Alphasense市場營銷總監(jiān)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(xiàn)如此之好，希望它能為其他城市投資其自有網(wǎng)格化項目提供信心?！?/span>
除了這些AQMesh pods，Breathe London項目還配有安裝參考級監(jiān)控器的Google街景車，同這些pods一起，共同完成和擴(kuò)大倫敦現(xiàn)有的監(jiān)管監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
空氣質(zhì)量監(jiān)控的困境
過去空氣質(zhì)量監(jiān)控一直依靠昂貴、精確度高和可靠性好的參考級空氣質(zhì)量監(jiān)控器，它們往往被安裝在裝有空調(diào)和市電供電的箱體中。由于尺寸和要求被安裝到城市區(qū)域的原因，這些系統(tǒng)有時需要規(guī)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(yùn)營成本用于維護(hù)和標(biāo)定。但是，參考站點為與空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)—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(zhì)量對比提供了可靠的方法。
因此，空氣質(zhì)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(xì)的本地數(shù)據(jù)，因此操作者不得不依賴建模。Breathe London項目設(shè)立的目的就是去解決這個兩難。
現(xiàn)在，我們已經(jīng)完全評估了來自這個項目的數(shù)據(jù)。合伙人之一，環(huán)境保護(hù)基金（EDF）已經(jīng)發(fā)表了題為Breathe London藍(lán)圖：城市如何使用超本地空氣污染監(jiān)控支持其潔凈空氣目標(biāo)的總結(jié)。
Breathe London目的
1. 提升創(chuàng)新型低成本監(jiān)控技術(shù)的使用和開發(fā)以支持世界各城市；
2. 強(qiáng)化倫敦的現(xiàn)有監(jiān)管網(wǎng)格化去更好地理解污染和評估更潔凈空氣如超低排放區(qū)域（ULEZ）的目標(biāo)方案；以及
3. 公開空氣污染數(shù)據(jù)，以新型創(chuàng)新的方式使這些數(shù)據(jù)可視化。
Breathe London試點項目已經(jīng)達(dá)到甚至超過了這些目標(biāo)。倫敦市長Sadiq Khan表示：“來自我們世界前沿的Breathe London傳感器網(wǎng)絡(luò)的這些發(fā)現(xiàn)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(zhì)量上來。由于我們面對的是當(dāng)前氣候危機(jī)，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(jī)作斗爭的藍(lán)圖?！?/span>
l 創(chuàng)新的、低成本監(jiān)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(shù)據(jù)和洞見。Breathe London藍(lán)圖總結(jié)道：“是的---你能夠使用新興的監(jiān)控科技和技術(shù)去鑒別和總結(jié)空氣污染的特征?！?/span>
Breathe London數(shù)據(jù)得出的見解在廣義上與倫敦大量的監(jiān)管網(wǎng)格化發(fā)現(xiàn)相差無幾，它證明了低成本的傳感器系統(tǒng)和移動的監(jiān)控設(shè)施都是生成有用數(shù)據(jù)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(zhì)量監(jiān)控器接觸有限的鄉(xiāng)鎮(zhèn)或城市也可以評估其污染水平和找到改善空氣質(zhì)量的方法。例如，低成本傳感器系統(tǒng)能夠幫助找到空氣污染“熱點”，或引起zui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(zhì)量干預(yù)措施的效果提供靈活工具。
l 見所未現(xiàn)
傳統(tǒng)上，空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)都會以簡化的格式通過應(yīng)用程序或網(wǎng)站進(jìn)行公示，使公民知悉他們所在的區(qū)域是否正在遭受惡劣空氣質(zhì)量影響。然而，若基于空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)公民將要被授權(quán)去做決定，那么本地化數(shù)據(jù)非常必要。例如，若人們得知哪條街道受污染zui大，他們可以選擇相應(yīng)的方式和路線出行或鍛煉；他們甚至在選擇學(xué)?；驔Q定住所的時候也會考慮這個因素。
Breathe London試點項目發(fā)布了一個提供空氣數(shù)據(jù)實時地圖的網(wǎng)站，這些數(shù)據(jù)源于AQMesh pods所在的街道。這些本地化數(shù)據(jù)幫助與公眾在空氣質(zhì)量上建立聯(lián)系，使人們更可能支持和理解干預(yù)措施例如ULEZ的必要性。
團(tuán)隊合作
AQMesh pods約在10年前開發(fā)出來用于解決上述空氣質(zhì)量困境。位于英國的公司環(huán)境儀器Environmental Instruments生產(chǎn)出這款產(chǎn)品并在那個時期大量投資試驗和產(chǎn)品開發(fā)。關(guān)鍵的是，這里包含了各種（國際）環(huán)境的運(yùn)營評估?！芭cAlphasense的合作非常重要，因為我們在需要低成本技術(shù)的同時，也需要能提供可重復(fù)性輸出的可靠傳感器”，環(huán)境儀器公司的MD Amanda Billingsley如是說，“得益于這些大量的開發(fā)工作，現(xiàn)在我們能夠提供接近參考站點的監(jiān)控器，這意味著AQMesh pods是填補(bǔ)分散布局參考網(wǎng)格化缺口的理想選擇?！?/span>
AQMesh pods使用窩蜂通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄟ^安全網(wǎng)站發(fā)送數(shù)據(jù)的服務(wù)器。可以市電供電或者通過太陽能電池進(jìn)行電池供電，同時用戶可以從一系列空氣質(zhì)量參數(shù)中進(jìn)行選擇。
Breathe London pods包含Alphasense空氣質(zhì)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(shù)，Breathe London合作人能夠進(jìn)行更有效地來源歸因?，F(xiàn)在全世界約有成千上萬只AQMesh pods，或可每周提供客戶數(shù)據(jù)報告，或用戶支付￡150/年按需獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)。
試點項目擴(kuò)展
在兩年試點尾聲之際，作為由Jones教授管理的5個月擴(kuò)展項目的一部分，Breathe London pods內(nèi)的傳感器進(jìn)行了更換，在英國新冠肺炎封城期間空氣質(zhì)量監(jiān)控得以繼續(xù)進(jìn)行，直到解封之際仍在繼續(xù)?！皵U(kuò)展項目發(fā)送了極其有用的數(shù)據(jù)組，我們目前正在運(yùn)行CERC模型，” Jones教授解釋道，“封城呈現(xiàn)的是一組獨特的情形，這種監(jiān)控將在很大程度上告知我們對倫敦空氣質(zhì)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(zhí)行測量的能力，這一點與參考級監(jiān)控器15分鐘讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不同。Jones教授表示：“通過更快速地捕捉數(shù)據(jù)，我們能夠執(zhí)行更高能的功能，如遠(yuǎn)程標(biāo)定和來源歸因。因此，我們很高興能從低成本的網(wǎng)格化中學(xué)習(xí)，并將其應(yīng)用到目前正在格拉斯哥建設(shè)的參考級站點的網(wǎng)格化中?！?/span>
這個新項目也由NERC資助，名為大氣網(wǎng)格化技術(shù)實用性的量化（Quantification of Utility of Atmospheric Network Technologies (QUANT)）。在格拉斯哥與參考監(jiān)控器我們協(xié)同布局了15只AQMesh pods；所有這些設(shè)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(chuàng)造低成本監(jiān)控器稠密網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會以檢測關(guān)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(zhuǎn)變。
總結(jié)
Breathe London試點證明了一個網(wǎng)格化的價值大于其組成部分的價值。這是因為網(wǎng)格化使人們能夠追蹤污染和區(qū)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(biāo)定開發(fā)新的改善數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法。
該項目的成功強(qiáng)調(diào)了低成本傳感器在提供本地化精細(xì)數(shù)據(jù)方面的重要性，這些數(shù)據(jù)對幫助公民更好地理解空氣質(zhì)量的影響不可或缺，并對促進(jìn)有效空氣質(zhì)量緩解措施的執(zhí)行和評估非常必要。
