基于廉價傳感器的城市大氣顆粒污染物監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、空氣是我們共享的重要的生存資源，但是近年來某些區(qū)域的空氣質量卻呈現(xiàn)出逐漸惡化的趨勢，尤其是對于一些發(fā)展中國家的超大型城市，如北京和新德里，空氣污染已經成為這些城市一個很嚴重的問題。在空氣污染的眾多維度中，細粒度顆粒，尤其是 P M2.5近來越來越受到人們的關注，其中很重要的原因在于P M2.5在人們身體健康的直接影響，有研究資料表明 P M2.5粒子很容易被人體肺部器官吸收，長時間的P M2.5環(huán)境會導致呼吸系統(tǒng)甚至血液系統(tǒng)疾病,P M

2、2.5相關的問題也是本文主要研究的內容。
　　由于P M2.5的嚴重影響，引發(fā)了民眾想要時刻的知道自身周圍環(huán)境的空氣質量指數(shù)，由此來做出相應的防護措施。目前有很多的手機應用，直接使用公共監(jiān)測站的數(shù)值提供給用戶，但是這些數(shù)值并不是用戶更加關心的當前位置準確的數(shù)值，因為用戶絕大部分時間所處場所的P M2.5的數(shù)值對其健康的影響才是用戶關注所在。同時，政府也意識到了更密集部署監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)可能會對“科技治霾”起到很大的幫助作用。

3、　　因此，本項目我們針對如何在控制成本保證精度的情況下進行 P M2.5設備的大密度監(jiān)測方案進行了研究。我們提出了AirCloud系統(tǒng)，AirCloud采用了client-cloud架構。硬件前端，我們設計開發(fā)了廉價聯(lián)網式的P M2.5監(jiān)測設備——基站式AQM和移動式miniAQM。我們設計了其中的風道和結構，確?？梢詼蚀_一致的測到P M2.5的數(shù)值。云端我們設計了云端的數(shù)據(jù)校正處理框架，設備的數(shù)據(jù)將會得到實時校正。我們使用了5個月的實

4、驗室數(shù)據(jù)和2個月的實際部署數(shù)據(jù)，對云端算法和整體系統(tǒng)的性能進行了測試，經過試驗，我們的云端校正框架可以將傳感器的準確率提高53.6％。通過這種校正處理，我們在降低前端硬件成本的基礎上，保證了準確率，使得大密度部署并保證數(shù)據(jù)準確性成了可能。
　　我們后續(xù)在北京海淀進行了高密度的部署實驗（200個基站式AQM設備）。我們對部署數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析并給出了一些有意義和初創(chuàng)的發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)對后續(xù) P M2.5在時空層面上傳播路徑還原，污染源