微气候监测让清洁空气触手可及

June 19, 2018 John P. Mello Jr.

在全球 70 亿人口中,有超过 95% 的人生活在空气质量不佳的地区。要解决这一问题,各个城市需要有关污染来源的数据驱动洞察,而这需要复杂的空气质量监测系统。借助由智能空气质量分析仪组成的区域网络,政府可以准确确定问题出现的时间和地点,并制定解决问题的策略。但说起来容易做起来难。在过去,空气质量监测解决方案不但体积庞大,而且购买和维护费用都非常昂贵,并且难以进行大范围部署。此外,这些解决方案通常无法就污染的原因和影响提供至关重要的关联分析。“传统空气质量分析仪已成为黄金标准,但是体积庞大,并且有许多缺点,” Robert Bosch Engineering 总经理 Mahesh A. Chikodi 解释说。“它们的价格非常昂贵,而且无法扩展。传统分析仪的耗电量巨大,并且缺乏关键的后端分析来提供可行性信息。”

让花出的钱更有回报

幸运的是,可以采用此惯用方法的替代方法。与传统监测站相比,新技术帮助空气质量监测系统大大缩小了体积,并降低了成本(图 1)

图 1. 传统监测站体积庞大且昂贵,但现代化系统不仅小巧,而且经济高效。(Chixoy 左侧,根据 Wikimedia;Bosch 右侧)

例如,与传统环境监测站相比,Bosch Climo 监测系统提供 10-20 倍的覆盖范围,体积缩小了 100 倍,并且成本降低了 10 倍。此外,由于传感器易于更换、软件可远程更新且能耗更低,因此这些现代化空气质量监测系统在终身维护方面也更具经济效益。对于被传统系统的高昂费用吓得望而却步的组织而言,成本降低意味着能够为他们的社区带来清洁的空气。此外,与旧式系统相比,现代化设备更易于部署,从而帮助降低前期成本,并且能够根据需要重新部署设备。最重要的是,这些新系统为空气质量观察人员提供了实时解决问题所需的分析功能。基于物联网的遥感技术和重大技术进步的运用推动了环境科学、工程和 IT 应用的整合,从而可通过连续排放监测来减少污染。这些功能为污染监管机构带来了众多受益,包括:

  • 更智能的空气质量监测。通过高精度传感器的微气候监测可以为政府工作人员提供全天候空气质量数据,使他们可以在当地或地区内发出警报和警告。
  • 针对环境空气质量的实时警告和通知可以发送到计算机、平板电脑和智能手机。然后,根据包含空气污染、温度、湿度和噪音等级在内的多个参数提供建议。
  • 更智能的活动计划。学校和雇主可以根据附近的空气质量状况为学生和工作人员提供理想的户外活动时间。
  • 更智能地保障工作人员安全。 工商业领域能够获得遵守空气污染法规和实现工人安全要求所需的信息。传感器连续监测工作场所的粉尘排放和有毒气体,并且此数据可以与工人安全和跟踪系统集成。

边缘计算和云计算相结合

Bosch Climo 展示了这些可能性所蕴含的力量。该端到端空气质量管理解决方案采用英特尔® 技术打造。该技术由分析功能、数据管理、可视化软件和高精度环境传感器模块组成(图 2)

图 2. Bosch Climo 将英特尔® 物联网平台与 Bosch 云基础设施相结合。(来源:Bosch)

借助这些功能,Bosch Climo 提供了真实的背景信息,从而提高决策制定能力。分析功能和算法得出有价值的空气质量遥测数据,并且该系统能够与 API(包括本地空气质量指数 (AQI) 指南)轻松集成。该系统使用可现场替换的传感器,并且这些传感器能够以十亿分之一为单位测量颗粒物质及 CO、SO2、NO 和 NO2 的浓度。该精度级别对于小型监测设备至关重要。其它小型空气质量监测器通常以百万分之一为单位测量空气质量。此外,Bosch Climo 还会监测和测量各种环境参数(环境温度、相对湿度、声音和光),并且具有面向传感器和云网络的内置无线支持。同时,该系统采用坚固耐用的防尘和防水外壳,可以在户外使用。此外,与分批将所收集的数据发送到云的传统监测站不同,Bosch Climo 监测站在原地处理这些数据。“数据处理就在系统内部进行,因此您可以根据在边缘进行的计算做出决策,” Chikodi 解释说。通过将边缘计算和云计算相结合,该系统可以在合适的时间及合适的地点收集和分析数据。此方法可以将网络流量和能耗降至最低,同时还会确保连续监控空气质量,并且污染管理人员能够在出现状况时立即收到警告。该系统也可以保护数据。在网络中传输的数据受内置数据传送协议(采用英特尔安全技术)的保护,可防止出现篡改和人为错误。此外,Bosch 还重点关注易管理性。智能边缘功能简化了部署、可维护性,以及与现有基础设施的集成。无线 (OTA) 功能实现了全天候实时监测,减少了物理干预并降低了停机时间。同时,系统部署、可维护性及现有基础设施集成均可轻松完成,简化了部署和监测。

使用正确的工具完成工作

通过使用边缘计算和云分析,现代化空气污染监测系统可以向污染控制人员提供实时、低成本且高度本地化的空气质量监测(目前仍未实现)。这些现代化系统能够就污染的原因和影响提供至关重要的关联分析(众多现有空气质量管理系统通常无法提供),并且提供实时数据精度、基于时间和位置的趋势分析、易于使用的数据收集工具、深度后端分析及低成本实施。

作者简介

John P. Mello Jr.

John Mello is freelance writer and editor specializing in business and technology subjects, including consumer electronics, business computing and cyber security.​ His work has appeared in the Boston Globe, Boston Herald, TechNewsWorld, E-Commerce Times, CSO Online, CIO and CFO magazines. He is also former managing editor of the Boston Business Journal and Boston Phoenix.

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