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应对空气污染物联网有解方

字号+ 作者:江智伟 来源:科技大观园 2018-08-16 00:34

有些厂商为图更高的利润,利用夜间或不定时关闭污染防治设备来排放废气,造成环境空气恶化,致使民怨四起,也让环保人员疲于奔命。对这个令人苦恼的问题,相关单位积极寻求改善的方法。


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环境空气的良窳是人们生活质量的重要指针之一,近年来环保单位不遗余力地监测与控制空气污染,使空气质量恶化的现象逐年趋缓。然而仍有些厂商为图更高的利润,利用夜间或不定时关闭污染防治设备来排放废气,造成环境空气恶化,致使民怨四起,也让环保人员疲于奔命。对这个令人苦恼的问题,相关单位积极寻求改善的方法。
 
近年来物联网(Internet of Things, IoT)科技迅速发展,把各种传感器与生活所使用的对象链接,并透过网络进行信息的交流,提供各种服务需求,如智能交通、智能家居、灾害监测等,让生活越来越便利,也逐渐改变了我们的生活型态。目前物联网技术也广泛运用于环境空气质量的议题,如透过空气污染传感器,当空气污染超标时,能实时通知或自动启动空气清净机等智能功能,提供生活所需的各种协助。
 
然而目前物联网技术的应用大都倾向于当空气污染发生时被动地采取防护措施,而无有效解决空气污染之道,使得环境空气污染事件仍层出不穷。这个落差主因是空气污染看不见也摸不着,需要地毯式地大量设置空气污染传感器,以检测并防制,使得所需成本过高。另一方面也欠缺强而有力的组件可用以追踪污染源的扩散和污染物的种类,使得目前物联网技术对于空气污染防制与维护空气质量的功效仍有限。
 
对此,学者结合物联网技术与地理信息系统(GIS)开发了一种新颖的光学雷达∕光达(LIDA R)系统,能快速呈现污染源和污染物扩散的范围,有效协助环保单位进行空气污染的监控与防制。这套系统突破传统监测模式所提供的服务,可提供相关人员更多样性、更具时效性与更有效的服务,预期有利于提升环保相关单位的监控、防制与空气质量预警等能力。
 
空气污染监测光达
 
自2009年开始由产、官、学、研合作,自制开发了各式光达系统,主要目的是监测环境空气污染,提供空气污染分布的情形,协助环保单位维护空气质量。光达是以雷射为工具的一种遥测技术,其原理是利用待测位置的介质做为散射体,接收其背向散射的光讯号以测量介质的特性。由于不需外加任何反射装置,因而系统具有遥测的功能。
 
雷射可用以测量是基于雷射光具高度单调性与平行性,并可产生极短脉冲,而能提高测量的精确度。至于其对空气污染监测的原理,则是取雷射光穿过空气污染时会与污染物交互作用,而可得到空气中污染物的各种即时消息。因此利用雷射遥测技术可涵盖广泛的面积,且有机动、实时的优点,可针对大气的局部环流特性、空气污染物的传输与浓度的变化等搜集信息。
 
目前光达系统已应用于工业区空气污染排放的监测。把光达系统架设于制高点,一般是大楼屋顶,除可大范围扫描外,也可快速筛选污染排放的热区,测得的信息可套迭至地理信息地图,协助环保人员快速掌握污染源的位置,并迅速到达现场实时处理空污事件。光达设备也设有摄影装置,可随扫描式光达同步录像,保存污染事证。
 
 物联网应用于环境污染
 
以往对空气污染防制的方式,通常需环保稽查人员依工厂登记、制程、民众检举等逐一清查,因此造成稽查人员疲于奔命,却又成效不彰,时常引发民怨。
 
本文介绍一个目前进行实证中的新方法,利用先进的光达遥测设备结合污染传感器和物联网技术,运用于空气污染的防制。这系统已施用于2017年的世界大学运动会,并有效维护了选手村的空气质量。
 
世大运开始前,光达设备已先架设于林口工业区附近的制高点,用以监测污染排放的热区,并在工业区到林口选手村的路途中设置微型传感器。对于污染排放明显的管道,则另设有连续的侦测器以监控污染物的排放,并把信息送交云端搜集与交流。一旦侦测到该区污染物排放超标,就会警示稽查人员戒备,并密切观察传送路径上的微型传感器所量到的污染浓度状况。
 
若靠近林口工业区的污染浓度与林口选手村的浓度具高度相关性,并与当时风向一致,就表示污染已在传输。这时系统会立即进行污染源的追踪与定位,并通知稽查人员管制被锁定的工厂。这防制措施显示2017世大运期间的空气质量相较于非世大运期间改善约15%,显然透过这个技术可有效减少污染的排放,维护空气的质量。
 
利用物联网技术把光达环境监测的结果,如污染排放的位置与浓度、于监测中出现污染排放超标的情事,都可利用空气污染物联网移动稽查应用程序(APP)自动发送讯息给默认的人员,以利他们查核。移动稽查(APP)未来也可把监测数据,借助云端数据库让厂商业者自行上网,了解自家工厂污染排放的情形,以便自我管理,或让民众了解自家环境的空气质量等,达到环保无假期随时监控的目的。




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