Prijeđi na sadržaj

Prizemna senzorika: lebdeće čestice iz jeftinih senzora

Nijedan senzor u orbiti ne mjeri što čovjek u kotlini udiše a između 15 i 1 sat po lokalnom vremenu nad jugoistočnom Europom ionako nitko ne gleda. Prizemna razina zatvara oboje.

Mjerene veličine
PM2,5 · temperatura · vlažnost zraka · tlak zraka · VOC
Senzor
dva optička brojača čestica po kutiji
Umjeravanje
najmanje 2 tjedna kolokacije prije izlaska na teren
Stanje
planiranje i prototip

Zašto druga razina na tlu

Satelit vidi stupac iznad nekog mjesta ili toplinu plamena. Ne vidi koliko dima stoji u ulici, a poslijepodne nad jugoistočnom Europom ne vidi baš ništa.

Prizemna razina mjeri ondje gdje su ljudi, struja i vrijednosti, na uličnoj rasvjeti u naseljima i mjeri neprekidno. Ta se podjela posla otvoreno imenuje: duboka šuma ostaje stvar satelita i ophodnje; kutije mjere dim koji stiže do naselja.

Što se mjeri

Optički senzor lebdećih čestica provlači zrak kroz komoru i broji čestice preko raspršenja laserske zrake. Svaka kutija nosi dva takva, kao kanal A i B, isto načelo kao kod tržišnog predvodnika među jeftinim mrežama: prikazana vrijednost je srednja vrijednost obaju kanala, pohranjuju se uvijek oba zasebno, a odstupi li jedan preko praga, kutija postavlja oznaku razilaženja. Trošenje tako postaje vidljivo bez odlaska na teren i bez postavljanja referentnog uređaja uz senzor.

Tome se pridružuju temperatura, relativna vlažnost zraka, tlak zraka i kanal za hlapljive organske spojeve. Tlak zraka po postaji čini prepoznatljivima inverzijske vremenske situacije, a VOC kanal je drugi, neovisni trag dima, osobito za tinjajuće požare, koji daju malo čestica i mnogo plina.

Korekcija za vlažnost: najvažnija ograda

Optički brojači čestica mjere raspršeno svjetlo, a ne masu. Pri visokoj vlažnosti zraka čestice vežu vodu i bubre; kapljice magle broje se zajedno s njima. Bez korekcije takav senzor u kotlinskoj zimi redovito pokazuje previsoke vrijednosti, upravo onda kada je broj važan.

Zato svaka kutija prije terenskog rada najmanje dva tjedna mjeri uz službenu referentnu mjernu postaju. Iz toga nastaju nagib, pomak i model korekcije ovisan o vlažnosti, prema objavljenom pristupu američke agencije za zaštitu okoliša za jeftine senzore lebdećih čestica.

Model je verzioniran. Promjena modela stvara skok verzije u skupu podataka a ne tihu izmjenu starih vrijednosti. Budući da sirovi podaci ostaju nepromijenjeni, poboljšani model korekcije može se primijeniti i unatrag.

Sirovi podaci, korekcija, označavanje

Tri pravila odlučuju o tome jesu li takvi podaci znanstveno upotrebljivi.

Prvo: sirovi podaci su nedodirljivi. Svako se mjerenje pohranjuje nepromijenjeno i samo dodavanjem. Korekcije, oznake kvalitete, korekcija za vlažnost, faktori umjeravanja, zasebni su, verzionirani slojevi iznad njih, svaki s dokumentiranom metodikom. Nitko nikada ne popravlja sirovi vremenski niz.

Drugo: metodika je javna. Tip senzora, ciklus mjerenja, modeli korekcije, povijest umjeravanja po postaji i poznata ograničenja prilažu se svakom skupu podataka.

Treće: mjerenje jeftinim senzorima indikativno je mjerenje i dopuna službenim mjernim mjestima, nikada njihova zamjena. Tako se iskazuje u platformi i tako se predstavlja pred tijelima vlasti. Simulirane demonstracijske postaje označene su kao simulacija u sučelju i u svakom izvozu i ne pojavljuju se ni u jednom objavljenom skupu podataka.

Stanje

Planiranje i prototip. Platforma već vodi postaje i mjerne nizove u modelu podataka i u istraživačkom sučelju. Javno se vlastite kutije pojavljuju tek kada prva s terena šalje stvarne vrijednosti; simulirane postaje za prezentacije vide samo prijavljene službe, označene kao simulacija.

Uzor za model rada je sensor.community, nastao iz luftdaten.info: mreža za lebdeće čestice koju vode građani i koja godinama radi s tisućama postaja, na temelju otvorenih uputa za izradu, čvrstih formata podataka i otvorenog objavljivanja podataka. samoEKO joj dodaje ono što se ondje svjesno ne radi: režim umjeravanja i osiguranje kvalitete na akademskoj razini.

Izvori

docs/sensorbox/PLAN.md i STUDENTEN.md (samoLabs) · korekcija za vlažnost prema objavljenom pristupu američke agencije za zaštitu okoliša za jeftine senzore lebdećih čestica · model rada prema sensor.community

samoEKO je marka tvrtke samoLabs iz Jülicha.