2019科創講堂

從微型空氣品質感測到智慧城市治理

講者/中央研究院資訊科學研究所研究員 陳伶志

撰文/整理/科學人
2019/07/08

2019科創講堂

從微型空氣品質感測到智慧城市治理

講者/中央研究院資訊科學研究所研究員 陳伶志

撰文/整理/科學人
2019/07/08


想知道今天的空氣品質好不好,通常我們會去查詢環保署的空氣品質監測網,但全台只有80個標準的監測站,真的能夠代表我們目前所在點的空氣品質嗎?顯然不行,室內和室外、高架橋下與公園,品質當然不一樣。如果有一個感測器可以讓我們隨身攜帶到處量測,該有多好?於是就催生了微型空氣品質感測器。


以量取勝的微型感測器


中央研究院資訊科學研究所研究員陳伶志,於2013年開始研發微型空氣品質感測器。市面上雖然有很多感測器,但他仍是花了很多時間才找到適合的感測器,因為實際使用後不一定能代表環境的空氣品質,必須與標準儀器有一定的相關性,才是可用的感測器。


與官方昂貴的設備相比,微型感測器不那麼精準,數值也不漂亮,但優點是體積小、價格低,如果有足夠多的數量,就可以利用大數據、人工智慧等技術做很多事情,因此必須以量取勝。


為了讓更多人參與,必須盡量降低技術門檻。陳伶志研究員把微型感測器的授權開放,賦予所有人製造的能力。所有元件市面上都買得到;程式碼都是開放源碼,都能自由下載;感測器收集到的資料也全部開放;陳伶志還寫了完整的組裝文件,就算沒有任何資訊能力的人也能夠組裝。


微型空氣品質感測器於2015年推出,第一次社群聚會就有100多人,人數亦持續增加,廠商因此感興趣。接著,地方政府也加入社群,用微型感測器來監控、了解居民的生活環境。由於組裝簡單,非常適合創客教育,而且還可以用來與生活環境互動,除了適合環境教育,也很符合108課綱要推動的STEAM教育,因此中小學教育圈也開始參與。最後,中央政府也撥出經費擬定相關計畫,教育部預計在每個中小學都安裝微型感測器,環保署則預計在全台灣工業區的交通要道佈建超過一萬台感測器。


如此多的人與團體,形成了一個生態系,於是就有源源不絕的資料傳入。目前每五分鐘就有一筆資料傳入伺服器,每台都有時間座標,陳伶志研究員說:「就是一個完美的時空大數據。」


一起關心空氣品質


群眾合作的結果不比官方差。例如,2017年冬天,就追蹤到大陸霾害從北到南的過程。微型感測器還能讓人對環境更有責任感。2017年,農曆元月初九晚上,民間於子時拜天公,感測器就追蹤到燒香、燒金紙的污染,從這裡可以看到人類行為對環境造成的改變,引起群眾的反思。陳伶志開玩笑地說,有社群朋友因此而戒菸。


微型感測器的追蹤可以比官方更細膩。2018年4月23日,高雄彌陀塑膠工廠大火,官方監控站上的資料,只能看到污染物往北漂,而微型感測器則可以知道是漂往嘉義市還是嘉義縣。這是因為微型感測器分布在許多地方,所以可以知道污染源究竟在哪裡。


為了提供更多更好的服務,陳伶志運用演算法區分每個感測器的背景,比如哪些感測器裝在室內,哪些地方可能有燃燒事件,哪些地方有固定的長期污染源。加入人工智慧技術,就可以預測未來幾小時或明後天空氣品質的變化。未來,我們可以期待空氣品質的導航服務,像是提供一條空氣品質最佳的休閒運動路線。


陳伶志研究員說,未來需要更多領域的人投入、關注、幫忙,包括我們每一個人,才能共創共好,達成智慧的城市治理。