微氣候系統簡化空氣污染監測

January 3, 2018 Patrick Mannion

他們說「只要可以衡量,就可以有所作為」。在空氣品質的情境中,它必須更快有所作為。根據世界衛生組織指出,2012 年有 700 萬人死於空氣污染,使得空污成為世界上最嚴重的環境性健康風險。人口結構超級緊密化的現象持續發生,到 2050 年全世界人口居住在城市的比例可達 66%,問題只會更加糟糕。城市規劃者面臨這種迫切需要解決的狀況,必須找出更好的方法來監測空氣品質。尤其需要即時監測來警告城市居民、控制交通、分析趨勢和進行修正。在一個知名的三日研究範例中,愛爾蘭的都柏林市在 30 台自行車上裝設監測器並追蹤二氧化碳、一氧化碳、香菸煙霧和空氣微粒的資料。但是要實施更大規模的計劃,必須採用更可靠、可擴充、安全且有效的方法。至今,規模較大的方法一直過於龐大、昂貴、部署不易、耗用過多電力以及缺乏重要的後端分析來提供可據以行動的情報。由於物聯網 (IoT) 的創新,我們能在小巧的裝置上享有完整的監控、通訊和分析功能,成本卻僅是目前系統的零頭,快速轉變上述情況。

微型監控,巨大好處

某個有趣例子可以說明空氣品質監測領域之創新速度,就是圖 1 顯示的 Bosch 物聯網型微氣候監測系統 (MCMS)。系統尺寸是 30 x 25 x 15 cm,重量僅 4 公斤。系統內建 Bosch 感測器和 Intel® Quark™ SoC,可以監測並分析二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮和臭氧。必要時內外感測器可以交換位置。

圖 1. Bosch 微氣候監測系統可快速部署空氣污染分析功能。(資料來源:Bosch)

它可以在感測的地方當場提供分析資訊,不必把資料分程傳遞回到雲端,這對 MCMS 的功能而言有關鍵的作用。比如,可以設定污染限度,唯有嚴重偏離限度的資料才要傳送到雲端。這樣做可以節省電力以及保存昂貴的頻寬。除了污染源以外,MCMS 亦監測溫度、相對濕度、亮度(包括紫外線)、聲音和氣壓。內建資料安全防護,所有裝置的資料傳遞皆可信任,而且有強大的防竄改功能。MCMS 不但堅固耐用且有彈性,可透過無線 (OTA) 更新,減少往返現場的次數。它也隨附必要的 API,可與本機軟體解決方案整合。與其他選擇相較之下,最終結果顯示 MCMS 的空間覆蓋率大 10 至 20 倍,實體體積縮小了 20 倍,而成本降低了 10 倍(依據 Bosch 內部資料)。有了這些測量數據,監測與可據以行動的情報有更大的機會可以整合起來,化解人口超級緊密化所帶來的健康衝擊。

作者簡介

Patrick Mannion

Patrick Mannion is a independent content developer and consultant who has been analyzing developments in technology for more than 25 years. Formerly Brand Director for EETimes, EDN, Embedded, Planet Analog, and Embedded.com, now part of AspenCore, he has also been developing and executing community-oriented online- and events-based engineer-to-engineer learning platforms. His focus is on connecting engineers to find novel design solutions and focused skills acquisition in the areas of Embedded, IoT, Test and Measurement, RF/Wireless, and Analog & Mixed-Signal Design.

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