I denna studie presenteras utvecklingen och utvärderingen av nästa generations luftövervakningssystem med både laboratorie- och fälttester. En multiparameteralgoritm användes för att korrigera för miljöpåverkan på elektrokemiska sensorer för kolmonoxid (CO) och kvävedioxid (NO 2 ) föroreningar. Fältutvärderingen i en tätortsmiljö jämfört med utsedda övervakare visade god enighet med mätfelet inom 5 % av föroreningskoncentrationerna. Flera uppsättningar av det utvecklade systemet användes sedan i Hong Kong Marathon 2015 bildar ett sensorbaserat nätverk längs maraton rutten. Uppgifter om koncentrationen av luftföroreningar i realtid sändes trådlöst och Air Quality Health Index (AQHI) för Green Marathon beräknades, som sändes till allmänheten varje timme. Det vägspecifika sensornätet visade något annorlunda föroreningsmönster än den rutinmässiga luftövervakningen, vilket tyder på att trafikkontrollen under maratontiden påverkade luftkvaliteten på vägarna. Studien är en av de första tillämpningarna av nästa generations sensornätverk i internationella idrottsevenemang, och den visade nyttan av den framväxande sensorbaserade luftövervakningstekniken vid snabb nätutbyggnad för att komplettera befintlig luftövervakning. Sensorer 2016, 16, 211 2 av 18 potentiellt inklusive värme, kyla, regn och kullar, vilket ökar stressen av energiproduktionen för att slutföra dessa händelser [5]. Luftföroreningar kan vara en extra stressfaktor som ibland kan förekomma på nivåer som äventyrar eller åtminstone irriterar löparna och eventuellt åskådare. Särskilt för löpare ökar luftintaget under träning, och de flesta luft tas genom munnen istället för nässystemet, som kan filtrera vissa partiklar och gaser [6]. Hong Kong värd många idrottsevenemang, inklusive en signatur händelse, Standard Chartered Hong Kong Marathon, kallas Marathon nedan. Den Marathon rutten täcker en rad samhällen och gator, inklusive West Harbor Crossing (en lång sub-bay tunnel) i staden. Dessa platser är ofta ganska förorenade av trafiken från lastbilar, dieselbussar och lätta fordon. Under Marathon har olika åtgärder vidtagits för att förbättra den flygvägsspecifika luftkvaliteten för deltagarna, inklusive trafikstyrning, stängning av tunneln till trafik och byte av mekanisk ventilation för tunneln. De tillfälliga trafikövervakningsåtgärderna förväntas förbättra luftkvaliteten längs Marathon-rutten. Evenemangsarrangörer och medsponsorer från regeringen var intresserade av att samla in och förmedla fakta om luftkvaliteten under evenemanget. Det befintliga nätverket av regulatoriska luftövervakare fastställdes dock vara otillräckligt för att ange faktiska koncentrationer av luftföroreningar längs Marathon-rutten på grund av den mycket heterogena karaktären hos luftföroreningar i stadsmiljön, och effekterna av förändringen i den lokala trafiken kanske inte direkt fångas upp i luftkvaliteten i städerna [7]. Det fanns ett behov av platsspecifik luftövervakning för att ge luftkvalitet på plats [8]. Sportevenemangets korta varaktighet gör det dock svårt eller omöjligt att använda traditionell utrustning på grund av begränsningar i kraftförsörjning och utrymme. Nyligen har det funnits en framväxande trend att använda nästa generations luftsensorer för att tillhandahålla högupplösta luftkvalitetsdata som ett alternativt övervakningsalternativ [9, 10]. På grund av deras låga kostnad, ringa storlek och låga strömförbrukning är den nya tekniken mycket tilltalande för användning i situationer där traditionella monitorer är opraktiska [9, 11]. De sensorbaserade systemen har använts av forskare i olika program för fasta, mobila och gemensamma luftövervakningstillämpningar [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]. Vissa tillämpningar av dessa nya metoder för miljöanalys innebär dock fortfarande vissa tekniska utmaningar. Chief bland dessa är att de föroreningsdata som rapporteras av sensorer och sensorsystem kräver kritisk och noggrann utvärdering under olika omgivningsförhållanden [11]. Bland de viktiga faktorer som är kända för att påverka data från olika lågkostnadssensorer, såsom de vi använde (elektrokemiska celler för CO och NO 2 ), samt för ozon, är positiva och negativa störningar med andra vanliga omgivande samföroreningar, temperatur och fuktighet påverkan på rapporterade föroreningar svar, långsiktig drift och celllivslängd under extremt höga och låga fuktighetsförhållanden. Dessutom är det uppenbart att celler för en viss förorening kan variera något som svar på ovanstående faktorer. Undersökning av hur man ger robust kalibrering och att förbättra sensorns datanoggrannhet med tanke på dessa faktorer har utförts av andra [17, 18]. Dessa inkluderar utveckling av enkel linjär regressionsmontering av observerade data, flera regressionsuppskattningar som utförs för att ytterligare förbättra anpassningsfaktorerna med hänsyn till fuktighet, temperatur och medföroreningar. Slutligen har nyligen genomförda studier tillämpat neurala nätverk protokoll, där flera faktorer ingår [19] [20] [21] [22]. Studien presenterar vårt arbete med att utveckla nästa generations luftsensorsystem och dess tillämpning i ett ad hoc-luftövervakningsnätverk, där luftsensorerna placerades och drevs på gatunivå för att övervaka luften längs Marathon-rutten i Hongkong och den nästan verkliga tidsberäkningen och kommunikationen av hälsoindexerade resultat av luftkvaliteten till allmänheten. Utbyggnaden av sensornätet gav också en unik möjlighet att undersöka effekterna av tillfälliga trafikövervakningsåtgärder på den lokala gatunivå luftkvaliteten under förhållanden som är något mer utmanande än vad som har utvärderats i tidigare studier. Studien visade också nyttan och potentialen hos den luftsensorbaserade övervakningsmetoden för mätning av luftföroreningar med hög temporal upplösning för att möta miljöövervakningens utmaningar.
I REF utvecklades och utvärderades nästa generations luftövervakningssystem med både laboratorie- och fälttester.
Development and Application of a Next Generation Air Sensor Network for the Hong Kong Marathon 2015 Air Quality Monitoring
{'venue': 'Sensors (Basel, Switzerland)', 'journal': 'Sensors (Basel, Switzerland)', 'mag_field_of_study': ['Engineering', 'Medicine', 'Computer Science']}