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- 低成本DIY傳感器 引領(lǐng)環(huán)保運(yùn)動(dòng)新浪潮
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/3/12
烏蘭巴托是全球最冷的首都，這里的居民用煤或木頭燃起明火來(lái)給保溫性能不良的房子供暖。世界衛(wèi)生組織(下文簡(jiǎn)稱(chēng)世衛(wèi)組織)稱(chēng)，烏蘭巴托也是世界上污染最嚴(yán)重的地方之一。據(jù)估計(jì)，死于空氣中顆粒污染物的人數(shù)占烏蘭巴托死亡總?cè)藬?shù)的十分之一。但是，有關(guān)污染程度的信息不僅有限而且難以獲得。世衛(wèi)組織關(guān)于污染的在線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，只有烏蘭巴托一年的記錄。
由于迫切地想要填補(bǔ)污染數(shù)據(jù)上的空白，報(bào)業(yè)協(xié)會(huì)的記者們親自上陣去收集數(shù)據(jù)。2014年7月，米亞格馬和同事與一個(gè)名為地球記者網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際環(huán)境記者團(tuán)體合作，在烏蘭巴托布設(shè)了5個(gè)兒童午餐盒大小的監(jiān)測(cè)設(shè)備。這種名為DustDuino的設(shè)備能夠測(cè)量顆粒物的濃度，并且可以快速將數(shù)據(jù)上傳到一個(gè)公共網(wǎng)站上。
低成本DIY傳感器
DustDuino和其他監(jiān)測(cè)污染的傳感器是環(huán)保運(yùn)動(dòng)新浪潮的一部分，這些傳感器中，有一些的制作成本只有50美元，并且在網(wǎng)上就能找到制作教程。
在世界各地，記者、游說(shuō)團(tuán)體和黑客等都已經(jīng)開(kāi)始使用低成本的監(jiān)測(cè)設(shè)備，這能大幅增加可公開(kāi)獲取的空氣污染數(shù)據(jù)，其中包括顆粒物和有毒氣體等空氣污染成分的信息。這些設(shè)備部署簡(jiǎn)便，可以為官方監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)獲得的數(shù)據(jù)提供補(bǔ)充。這種“公眾科學(xué)”方法旨在以高分辨率監(jiān)測(cè)人們實(shí)際居住地的空氣污染情況。與此同時(shí)，監(jiān)測(cè)個(gè)人的污染物暴露水平的可穿戴傳感器也正在研發(fā)中。
以公開(kāi)原則為基礎(chǔ)，這種自己動(dòng)手(DIY)的活動(dòng)是推動(dòng)空氣監(jiān)測(cè)公眾化的重要因素。這樣一來(lái)，空氣監(jiān)測(cè)就不再是政府和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的研究者獨(dú)占的領(lǐng)域了。
每個(gè)人都同意，應(yīng)該在空氣污染監(jiān)測(cè)方面投入更多的資源。有數(shù)據(jù)顯示，空氣污染每年會(huì)導(dǎo)致約700萬(wàn)人死亡。環(huán)境研究者、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的喬舒亞·阿普特說(shuō)：“在危害健康的環(huán)境因素中，空氣污染是影響最廣，也最為重要的一個(gè)�！彼⒁獾搅藬�(shù)量充足的廉價(jià)污染監(jiān)測(cè)設(shè)備日益增長(zhǎng)的作用，并表示：“買(mǎi)一個(gè)常規(guī)傳感器的錢(qián)能買(mǎi)50個(gè)低成本傳感器，這可是非常厲害的�！�
�。ㄙY料圖片：?jiǎn)淌鎭啞ぐ⑵仗爻俗鴻C(jī)動(dòng)三輪車(chē)穿梭在新德里，測(cè)量繁忙的城市街道的空氣污染水平）
創(chuàng)客掀起環(huán)保監(jiān)測(cè)新浪潮
這類(lèi)活動(dòng)的起源可以追溯到2006年。當(dāng)時(shí)，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)歐文分校的藝術(shù)家貝亞特里斯·達(dá)科斯塔在家鴿身上綁上了容納多個(gè)傳感器的工具包。達(dá)科斯塔與工程師合作開(kāi)發(fā)的這個(gè)工具包，可以測(cè)量一氧化碳和氮氧化物含量，還能通過(guò)一個(gè)全球定位系統(tǒng)接收器來(lái)追蹤鴿子的運(yùn)動(dòng)。她公布了自己通過(guò)這個(gè)名為“鴿子博客”(PigeonBlog)的項(xiàng)目收集到的數(shù)據(jù)，旨在打破現(xiàn)狀，號(hào)召公眾參與收集污染數(shù)據(jù)。
2011年，一個(gè)由黑客、創(chuàng)客和藝術(shù)家組成的小組在荷蘭阿姆斯特丹和美國(guó)紐約組織了聚會(huì)，他們稱(chēng)自己為傳感器創(chuàng)客。他們?cè)诓┛蜕蠈?xiě)道，政府對(duì)污染狀況的監(jiān)測(cè)沒(méi)有細(xì)化到局部范圍，而恰恰是局部污染會(huì)影響到人們。傳感器創(chuàng)客在網(wǎng)上發(fā)起了一個(gè)倡議，由社區(qū)來(lái)開(kāi)發(fā)傳感器，檢測(cè)空氣污染的情況。通過(guò)眾籌平臺(tái)Kickstarter籌來(lái)了超過(guò)14.4萬(wàn)美元后，傳感器創(chuàng)客開(kāi)發(fā)出了可以檢測(cè)溫度、濕度、二氧化碳和二氧化氮的設(shè)備，名為“空氣質(zhì)量蛋”(Air Quality Egg)，售價(jià)為185美元，還不到一個(gè)中檔設(shè)備價(jià)格的十分之一。
差不多同一時(shí)期，在西班牙也有人在做類(lèi)似的事情。加泰羅尼亞高級(jí)建筑學(xué)院巴塞羅那微觀(guān)裝配實(shí)驗(yàn)室主任托馬斯·迪亞茲·拉德拉夢(mèng)想讓公眾能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自己吸入的空氣質(zhì)量并上傳這些數(shù)據(jù)，讓社區(qū)中的其他人收益。
在花費(fèi)了一年時(shí)間尋找可用的技術(shù)后，迪亞茲·拉德拉決定由自己的團(tuán)隊(duì)親自動(dòng)手來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想。他們的早期雛形最終成長(zhǎng)為一個(gè)名為“智能公民設(shè)備”(Smart Citizen Kit，下文簡(jiǎn)稱(chēng)SCK)的傳感器套裝工具�！翱諝赓|(zhì)量蛋”能檢測(cè)的項(xiàng)目，SCK也都可以，除此之外，它還能測(cè)量光強(qiáng)度和噪聲大小。該團(tuán)隊(duì)建了一個(gè)網(wǎng)站以鼓勵(lì)喜歡DIY的人們制作或者購(gòu)買(mǎi)設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)自己本地的污染狀況。
由于這些開(kāi)源的傳感器哪都能造，因此很難追蹤目前已經(jīng)制造出來(lái)的傳感器的數(shù)量。不過(guò)，他們的發(fā)明人稱(chēng)，目前至少有35個(gè)DustDuinos、大約2500個(gè)空氣質(zhì)量蛋以及1000個(gè)SCK被部署在各個(gè)地方。這些設(shè)備收集到的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都可以通過(guò)Xively這樣的在線(xiàn)平臺(tái)獲取。
這些行動(dòng)已經(jīng)引發(fā)了城市官員和公眾組織的注意。在2014年初，阿姆斯特丹的官員給100名市民發(fā)放了SCK，并指導(dǎo)他們?nèi)绾卧谧约旱纳鐓^(qū)使用這些設(shè)備。
公眾監(jiān)測(cè)仍有技術(shù)瓶頸
支持者的熱情目前還沒(méi)有打動(dòng)環(huán)境研究人員。倫敦國(guó)王學(xué)院(King's College London)的空氣質(zhì)量科學(xué)家本·巴勒特稱(chēng)，目前SCK和“空氣質(zhì)量蛋”使用的傳感器還無(wú)法提供可靠的污染數(shù)據(jù)。巴勒特目前協(xié)助運(yùn)營(yíng)倫敦空氣質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)(LondonAir Quality Network)，這是一個(gè)在線(xiàn)上提供污染數(shù)據(jù)的網(wǎng)站。
巴勒特說(shuō)：“監(jiān)測(cè)空氣的污染水平遠(yuǎn)比廉價(jià)傳感器的生產(chǎn)者和供應(yīng)商想的復(fù)雜。”他表示，問(wèn)題在于“空氣質(zhì)量蛋”和SCK使用的傳感器的測(cè)量結(jié)果會(huì)受到溫度、濕度和某些氣體的影響，使得人們難以比較不同設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)。
英國(guó)西英格蘭大學(xué)的污染政策研究員蒂姆·查特頓稱(chēng)，這些DIY嘗試還缺乏來(lái)自污染專(zhuān)家的建議。查特頓一直與英國(guó)政府合作來(lái)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量。他說(shuō)，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和科學(xué)家會(huì)密切關(guān)注傳感器的選址和維護(hù)，“如果對(duì)這些事情不給予足夠的重視，那么收集到的數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)上是無(wú)意義的，因?yàn)樗鼈儽舜碎g沒(méi)有可比性”。
加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的環(huán)境健康研究者柯克·史密斯稱(chēng)，這些問(wèn)題使得此類(lèi)數(shù)據(jù)在環(huán)保宣傳中的實(shí)用價(jià)值打了折扣。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(Environmental Protection Agency，下文簡(jiǎn)稱(chēng)EPA)有嚴(yán)格的規(guī)則來(lái)判定什么樣的數(shù)據(jù)才是經(jīng)得住檢驗(yàn)的可信數(shù)據(jù)，“而這些監(jiān)測(cè)設(shè)備沒(méi)有達(dá)到要求——至少目前沒(méi)有”。
史密斯補(bǔ)充說(shuō)，這些數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)方式使得它們難以分析，也難以制作成清楚明白的可視化圖表，史密斯的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)制作出了用于檢測(cè)室內(nèi)顆粒物質(zhì)的傳感器。他說(shuō)，“我們?cè)谧约洪_(kāi)發(fā)智能、廉價(jià)的傳感器時(shí)了解到的一件事情就是，這些傳感器會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行處理。想從中獲得一些有用的信息還有很多事要做”。
由于存在這些顧慮，科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理者目前尚未接受大多數(shù)DIY傳感器收集到的信息。例如巴勒特，他說(shuō)除非數(shù)據(jù)質(zhì)量得到提升，否則他不會(huì)在倫敦空氣質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)中加入公眾監(jiān)測(cè)項(xiàng)目收集的數(shù)據(jù)。
DustDuino的開(kāi)發(fā)者馬修·施洛爾稱(chēng)，如果在足夠長(zhǎng)的時(shí)間間隔內(nèi)取平均值的話(huà)，他發(fā)明的設(shè)備所收集的數(shù)據(jù)是可以與更昂貴的傳感器相媲美的。
一個(gè)獨(dú)立研究小組報(bào)道稱(chēng)，在長(zhǎng)度為一小時(shí)的時(shí)間窗口內(nèi)對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行取樣檢測(cè)，DustDuino傳感器的表現(xiàn)與高價(jià)傳感器一樣好。施洛爾是美國(guó)伊利諾伊州香檳市的一位技術(shù)研發(fā)人員和通信專(zhuān)家。他承認(rèn)由于測(cè)量結(jié)果包含太多“噪聲”，DustDuino在瞬時(shí)數(shù)據(jù)收集上還不夠準(zhǔn)確。
“空氣質(zhì)量蛋”和SCK的開(kāi)發(fā)者們也承認(rèn)，傳感器面臨著一些初期問(wèn)題，不過(guò)他們稱(chēng)自己正在解決這些問(wèn)題。迪亞茲·拉德拉說(shuō)，2015年年初發(fā)布的下一代SCK將會(huì)事先進(jìn)行校準(zhǔn)，并且配備了更好的傳感器。這些措施會(huì)讓收集到的數(shù)據(jù)更加可靠，足以與官方空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。
其他研究人員也參與了公眾監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)。盡管巴勒特對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量表示憂(yōu)慮，但還是為倫敦可持續(xù)性交易所(LondonSustainability Exchange)這樣的項(xiàng)目提供咨詢(xún)，該項(xiàng)目會(huì)與各個(gè)社區(qū)合作，監(jiān)測(cè)城市中的空氣污染情況。
EPA也開(kāi)始接受公眾監(jiān)測(cè)這個(gè)理念了。EPA國(guó)家暴露研究實(shí)驗(yàn)室(National Exposure Research Laboratory)執(zhí)行副主任蒂姆·沃特金斯想要了解的是，怎樣利用價(jià)格低廉、準(zhǔn)確度較差的傳感器收集的數(shù)據(jù)，為分布稀疏的高端設(shè)備提供補(bǔ)充。他說(shuō)：“這類(lèi)新技術(shù)有巨大的潛在價(jià)值。無(wú)論我們是否投資支持或者使用它，這項(xiàng)技術(shù)都將發(fā)展壯大�！�
施洛爾說(shuō)，由于政府削減預(yù)算，昂貴的傳感器網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也縮水了，而公眾監(jiān)測(cè)的發(fā)展壯大可以填補(bǔ)政府網(wǎng)絡(luò)的空缺。他預(yù)言，有朝一日人們的衣服能檢測(cè)自己接觸到的致癌物質(zhì)，手機(jī)可以探測(cè)到污染物顆粒，無(wú)人機(jī)會(huì)在城市上方盤(pán)旋搜尋天然氣泄漏。他說(shuō)：“整合了傳感器的手機(jī)、織物和健康監(jiān)測(cè)器，這些都是很有可能出現(xiàn)的。世界各地都有黑客在研究這些技術(shù)�！�
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