Whoosh и CityAir запустили в Сочи самокаты с датчиками качества воздуха

Кикшеринговый сервис Whoosh и разработчик продуктов для мониторинга качества воздуха CityAir объединили усилия, чтобы добиться исчерпывающего представления о качестве городского воздуха в его пространственно-временной изменчивости. Кроме того, разработчики проекта предполагают получить эффективный инструмент для гиперлокальных прогнозов и показать горожанам качество воздуха в их районе, на улице, во дворе дома.

Инженеры Whoosh разработали корпус для интеграции устройства мониторинга в стойку электросамоката. Датчики поместили внутрь корпуса, затем он был вставлен в паз для замка на стойке.

Программисты CityAir написали ПО для обработки сигналов с измерительных сенсоров модуля, разработчики Whoosh добавили к проекту ПО, забирающее данные от модуля CityAir и передающее их на облачную платформу. Данные собираются постоянно, в режиме реального времени: каждый раз, когда IoT-модуль отправляет координату своего местонахождения, он отправляет и данные с датчика. В среднем 1 раз в 15 секунд.

Компания CityAir производит стационарные станции размером 16×32×46 см, которые используются для мониторинга качества воздуха на заводах, в городах, на промышленных объектах. Для крепления к самокату требовалось уменьшить и облегчить станцию, чтобы она органично вписалась в дизайн самоката и не мешала пользователям, но при этом оставалась надежным источником данных о загрязнителях.

Инженеры CityAir конструктивно переработали дизайн и убрали из станции встроенный аккумулятор, подключив ее к аккумулятору самоката. Они разработали мини-плату и спроектировали набор компактных сенсоров для измерения концентрации пыли, диоксида азота и метеомодуль.

Также они сконструировали передатчик данных, который «опрашивает» сенсор раз в 15 секунд, а не раз в минуту, как это происходит на «больших», стационарных станциях CityAir. Такое требование возникло в связи со спецификой проекта: за одну минуту самокат успевает проехать до 400 метров, на протяжении которых собирается критически важная информация о состоянии воздуха.

Аналитики CityAir проанализировали данные, поступившие с 8 самокатов за первую неделю работы — с 21 по 28 января. За это время самокаты успели объездить весь центр Сочи, от Мзымты до Хосты.

Точка — это концентрация загрязнителей, зафиксированная в данной локации. Для индикации загрязнения используются три цвета — желтый, зеленый, красный, которые соответствуют шкале AQI (Air Quality Index) от 1 до 10, где 10 — очень опасный для здоровья воздух, а 1 — идеально чистый и полностью безопасный даже для людей с заболеваниями сердечно-сосудистой системы и легких. В массиве данных каждая точка помечена координатой GPS, временем и ID самоката.

Благодаря тому, что самокаты ездят медленно и не только по обочинам дорог, но и по велодорожкам, а также заезжают во внутренние дворы, на проанализированных данных уже можно сделать вывод, как далеко простирается влияние автодорог на городской воздух. Кроме того, в результате анализа возникло несколько интересных гипотез.

Городской каньон — это место, где тесно стоящие дома создают среду, благоприятную для накопления и застоя примесей. Весь город может быть чистым, а в каньоне в этот момент будет наблюдаться низкое качество воздуха. Попадая в такое «застойное» место, мини-станции на самокатах могут фиксировать перепад качества, который будет хорошо виден на данных. Это может стать импульсом к действиям властей и граждан, например, к увеличению количества зеленых насаждений и созданию зеленых крыш.

Однажды за проанализированную неделю аналитики наблюдали такую картину: самокат проезжает по одной и той же дороге туда и обратно в течение 10 минут, при этом значения, которые он измеряет, в пересчете на AQI могут отличаться очень сильно: в одну сторону мини-станция показала AQI со значением 3, в обратную — AQI стал равен 7.

В CityAir планируют следить за подобными и случаями и набирать по ним статистику, чтобы подтвердить закономерность: пыль скапливается на одном из краев дороги. В Сочи легко предсказуемо направление ветра, можно предположить, что вечером ветер дует с моря, а утром с гор спускается утренний бриз и гонит пыль в сторону моря. Если по результатам анализа накопленных данных эта гипотеза подтвердится, то на основе этой информации можно будет составить рекомендации мамам с колясками, спортсменам-бегунам, аллергикам, астматикам и всем, кто заботится о здоровье: утром нужно гулять по стороне, идущей от берега, а вечером на той, что ближе к берегу.

Эта информация будет полезной и для администрации города: можно оптимизировать уборку улиц с учетом знания о загрязнении, и тем самым улучшить качество воздуха и сэкономить на работе поливальной и уборочной машин.

Большой плюс самокатов — они умеют не только двигаться, но и стоять. На карте, кроме траекторий движущихся самокатов, видны еще точки их скопления — парковки.

Согласно гипотезе, в точке скопления самокат может проявлять себя как виртуальная стационарная станция и даже калиброваться относительно других. Если удастся подтвердить состоятельность гипотезы, данные с мини-станций на самокатах окажутся не менее надежными, чем со стационарных станций, т.к. будут подтверждать точность измерений и страховать друг друга от сбоев, аномалий датчиков и т.д.

Парковки самокатов можно будет устраивать в тех местах, где требуется измерить качество воздуха, а затем, после принятия мер и улучшения качества воздуха, переносить их в другие места.

В мире известны несколько научных и коммерческих проектов, когда станции и мониторы крепились к движущемуся объекту: например, исследователи из Массачусетского технологического института устанавливали датчики на мусоровозы, швейцарские исследователи использовали такси и трамваи, а Google искал добровольцев среди пешеходов, которые носили датчики на себе. Главный вывод, который удалось сделать почти всем экспериментаторам — с помощью датчика на мобильной платформе можнополучить детальную информацию о качестве воздуха в городе.

Однако данные исследования были краткосрочными и не имели продолжения. Самым протяженным и результативным можно назвать проект Всемирной легкоатлетической ассоциации, которая с 2018 года исследует воздух с помощью датчиков на мобильных платформах во время марафонов с целью найти корреляции между качеством воздуха и производительностью спортсменов. Первые результаты у них уже есть: большое количество рекордов, поставленных во время гонки в польском городе Гдыня, связывают с хорошим качеством воздуха. Проект World Athletics продолжается, по его результатам будут установлены стандарты качества воздуха для крупных легкоатлетических соревнований.