Авторизация
 
  • 21:41 – Опекун сериал 2016 1,2,3,4 серии смотреть онлайн 
  • 21:41 – Youtube видео лучшее на сегодня: мужчина ударил кенгуру в челюсть, чтобы отбить свою собаку 
  • 21:41 – Елена Кравец поделилась секретом стройной фигуры после родов 
  • 21:41 – Мама Таты Абрамсон взбесилась из-за слова Блюменкранца. Видео 

В Германии оценят атмосферный воздух с помощью смартфонов

162.158.79.42

В Германии оценят атмосферный воздух с помощью смартфонов

В технологическом институте Карлсруэ разработан краудсорсинговый проект по измерению уровня загрязнённости атмосферы взвешенными частицами с помощью небольшого сенсора, закрепляемого на смартфонах и планшетах. Вместо лазерного счётчика частиц, используемого в профессиональном оборудовании, научная группа предлагает использовать светодиодную вспышку и камеру мобильных гаджетов.

Посмотрите на фотографии людей в Пекине, Париже и других крупных мегаполисах. Многие ходят по улицам в масках и всё чаще жалуются на загрязнённый воздух. Теперь у них есть реальный шанс улучшить ситуацию. «Заинтересованные граждане помогут оценить состояние атмосферного воздуха в различных местах и поделятся ими через интернет. Затем мы сможем использовать эти сведения при составлении карты загрязнения соответствующего района в режиме реального времени», – говорит один из авторов исследования Маттиас Будде (Matthias Budde).

«Компьютерра» уже писала о подобной инициативе в Австралии. Мобильное приложение Ear-Phone, запущенное у тысяч добровольцев, составляет городскую карту шума в режиме реального времени. Немецкие исследователи пошли дальше и разработали специализированный сэпмплер, который пассивно отбирает образцы воздуха.

Он закрепляется с помощью магнита как приставка на тыльной части смартфона или планшета. Одно окошко совмещается со вспышкой, а другое – с камерой. Свет от вспышки распространяется по оптоволокну (загнутому в виде петли) и попадает на линзу. Далее он проходит через пространство воздухозаборника, частично рассеивается на попавших в него частицах пыли и дыма, после чего попадает на сенсор фотокамеры.

Мобильное приложение анализирует яркость пикселей в каждом изображении и вычисляет количество пылевых частиц, помешавших идеальному распространению светового луча. «Снимок представляет данные измерения, поскольку яркость пикселей может быть преобразована в концентрацию пыли», – поясняет Будде.

Для доказательства работоспособности прототипа были проведены сравнительные измерения. Прототип сенсора был напечатан с помощью 3D-принтера. Результаты его работы сравнили с показаниями детекторов на станциях измерения Государственного агентства Баден-Вюртемберг по делам окружающей среды.

В настоящее время датчик для смартфона может измерять концентрации крупных пылевых частиц в диапазоне от одного микрограмма на кубический метр. Этого достаточно для обнаружения дыма, но мало пригодно для анализа фракции PM10, содержащей частицы с диаметром менее 10 мкм.

Устройство анализатора загрязнённости воздуха пылевыми частицами (изображение: Karlsruhe
Institute of Technology).

«Как и ожидалось, точность нашего сенсора получилась гораздо ниже, чем у профессионального оборудования, но его габариты тоже несравнимы, а производство на порядки дешевле», – комментирует Будде.

Стационарные посты наблюдения, оснащённые лазерными счётчиками частиц, активными аспираторами, прецизионными фильтрами и циклоном для отделения респирабельной фракции обходятся слишком дорого. В Карлсруэ их установили всего два, и толку от них немного. По двум точкам отбора проб нельзя адекватно судить о степени загрязнения атмосферного воздуха во всём городе, какая бы совершенная техника для этого ни использовалась.

Традиционно низкая точность и ограниченные возможности используемых в подобных краудсорсинговых проектах аппаратных платформ компенсируется огромным количеством измерений и алгоритмами интеллектуальной обработки полученных данных.

Благодаря множеству встроенных сенсоров можно определить, что происходило во время измерений и могло исказить результат. Наличие модуля GPS и возможности определять примерные координаты по сигналу сотовой сети делают возможным сравнение результатов нескольких участников, находившихся поблизости в одно и то же время.

Конечно, так не собрать детальных данных о характере загрязнения атмосферы и соотношениях фракций с определённым размером частиц. Однако тысячи мобильных устройств, постоянно передающих свежие данные на сервер – пока единственный способ отображать общее состояние городского воздуха без существенных затрат на развёртывание специализированной системы.

Принцип работы мобильного сэмплера и приложение для анализа содержания пылевых частиц в атмосферном воздухе (изображение: kit.edu).

Организовать сопоставимое количество постов наблюдения для автоматической системы контроля загрязнения воздуха просто не по карману большинству муниципалитетов. Использование труда мобильных волонтёров помогло бы исправить положение дел, но как привлечь внимание и поддерживать интерес?

Исследователи полагают, что заставить купить сенсор и принять участие в программе глобального мониторинга качества воздуха поможет превращение процесса измерений в новую игру. «Можно сделать не просто скучное мобильное приложение, а новый клиент многопользовательской игры, – рассуждает Будде. – Участники будут зарабатывать очки за количество измерений, а за работу в самых малообследованных местах можно начислять дополнительные бонусы».

Отдельную проблему для проекта представляет защита персональных данных, хотя сами пользователи не слишком о них заботятся. «Очень важно, чтобы люди могли убедиться в безопасности приложения и в том, что оно отправляет в сеть только необходимый минимум данных об измерениях», – поясняет Будде. В качестве одного из способов снять возможные подозрения, в массовых исследованиях традиционно используют деперсонализацию собранных данных. После того, как они стекутся на выделенный сервер, уже невозможно будет проследить, кто именно выполнил то или иное измерение.

В настоящее время научная группа работает над улучшением характеристик датчиков. Уже создан прототип с другим типом линзы, который позволил добиться большей чувствительности. Однако основная работа ведётся на программном уровне. Оптимизируются методы оценки снимков и разрабатываются новые алгоритмы обработки изображений. Если в смартфонах появится поддержка RAW, то наличие исходных данных каждой фотографии поможет существенно повысить качество результатов измерений.

Читать больше на www.computerra.ru


КОММЕНТАРИИ:

  • Читаемое
  • Сегодня
  • Комментируют
Мы в соцсетях
  • Twitter