МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА С ПОМОЩЬЮ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СЕТЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ МЕТЕОСТАНЦИЙ И МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Матвеев Андрей Александрович
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина
студент, кафедра школа профессионального и академического образования

Аннотация
Городская среда с высокой степенью индустриализации насыщена опасными химическими веществами и загрязнителями воздуха. Эти загрязнители могут оказывать разрушительное воздействие на здоровье человека, вызывая как острые, так и хронические заболевания, такие как респираторные инфекции, рак легких и болезни сердца. Мониторинг загрязнения воздуха жизненно важен не только для граждан, предупреждая их об опасности загрязняющих веществ, для здоровья, но и для правительства, помогая в разработке нормативных актов и законов, направленных на минимизацию этих рисков для здоровья граждан.
В настоящее время мониторинг загрязнения воздуха опирается на дорогостоящие высококлассные станции со статическими датчиками. В качестве альтернативы в данной статье предлагается разработать открытую систему мониторинга загрязнения воздуха, основанную на внедрении дополнительных датчиков в сеть существующих автоматических метеостанций и вышек мобильных сетей. Открытая платформа поможет правительству, сообществам и корпоративным клиентам предпринимать действия по сокращению выбросов и защите здоровья населения. Для дальнейшего развития сети и повышения точности получаемых данных было бы полезно провести исследование по установке мини-датчиков в центре городов и удобства использования переносных датчиков слежения за чистотой воздуха в городах.

Ключевые слова: автоматизация обработки данных, автоматическая метеорологическая станция, защита здоровья, интернет вещей(IoT), качество воздуха, система мониторинга

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Матвеев А.А. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха с помощью существующей сетей автоматических метеостанций и мобильных сетей // Современные научные исследования и инновации. 2023. № 1 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2023/01/99774 (дата обращения: 12.07.2026).

Научный руководитель: Харисов Азамат Робертович
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина
кандидат технических наук, доцент

Введение

Загрязнение воздуха является одним из факторов, угрожающих здоровью людей в целом. По мере развития нашего общества и появления все большего количества источников загрязнения в окружающей среде, влияние загрязнения воздуха становится все более заметным. Это особенно актуально для густонаселенных районов, где имеется широкий спектр инфраструктуры, такой как общественный транспорт, заводы и другие городские объекты.

Основная часть

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно в мире около 7 миллионов человек умирают от последствий загрязнения воздуха. Более того, 9 из 10 человек дышат воздухом, который превышает рекомендации ВОЗ по уровню содержания загрязняющих веществ в воздухе[1]. Таким образом, загрязнение воздуха является широко распространенным явлением, которое влияет не только на здоровье человека, но и создает нагрузку на систему здравоохранения и экономику, поскольку затраты связаны с пропуском рабочих дней и возможной потерей работы.

Оценка качества воздуха осуществляется преимущественно с помощью высококлассных станций мониторинга, высокая стоимость которых ограничивает их размещение лишь несколькими станциями на город. Эти станции мониторинга требуют больших затрат на обслуживание и в основном расположены в густонаселенных районах или в непосредственной близости от центров городов, оставляя неотмеченными большие территории[2].

Размещение беспроводных датчиков на существующей сети автоматических метеостанций, вышках мобильных сетей, транспортных средствах общественного транспорта, для мониторинга качества воздуха приведут к более широкому охвату территорий. Мы предлагаем возможность разработать систему мониторинга загрязнения воздуха. Она будет использовать данные с недорогих датчиков, установленных плотной сетью. Эта система будет являться частью сетевой модели, которая позволит объединить множество разнородных физических объектов и устройств в рамках IoT (Интернета вещей)[3]. Предлагаемый подход к мониторингу заключается в том, что используется имеющаяся сеть автоматических метеостанций и станций обслуживания мобильных сетей. Датчики сообщают на сервер информацию о метеорологических переменных и соединениях твердых частиц и газов в атмосфере.

Создание постоянно растущей базы данных, позволит отслеживать загрязнение воздуха в реальном времени. Таким образом, можно будет составить план действий по снижению загрязнения воздуха и изучить его эффективность. Кроме того, данные можно будет использовать в приложениях “зеленых” маршрутов, которые будут рекомендованы горожанам для “чистой” дороги для пробежки или прогулки. Данные о качестве воздуха могут быть использованы для создания карт загрязнения воздуха в режиме реального времени в интересах населения в рамках приложений и услуг “умного города”. Эти карты, покажут уровни загрязнения различными загрязнителями, могут постоянно обновляться и позволят гражданам быть в курсе уровней загрязнения воздуха в различных местах; таким образом, можно правильно спланировать свой визит в торговый центр или посещение парка. Такие карты загрязнения помогут снизить риск для здоровья в быстро развивающихся городах, который связан с проблемами аллергии и астмы.

Заключение

Мы представили идею для разработки системы мониторинга загрязнения воздуха. Датчики могут успешно регистрировать точные концентрации различных загрязняющих веществ. Полученные данные могут быть представлены в виде суточных циклов и тепловых карт, показывающих распределение этих загрязнителей в пространстве и реальном времени, что позволит определить их происхождение.

Далее, благодаря дальнейшему распространению сети, недорогие датчики, могут быть использованы для предоставления информации о воздействии данного загрязнителя в индивидуальном масштабе. Кроме того, как на основе данных могут быть созданы приложения для создания зеленых маршрутов. Для дальнейшего повышения точности получаемых данных было бы полезно провести исследования удобства использования данных с датчика.

Библиографический список

Всемирная организация здравоохранения. Загрязнение воздуха URL: https://www.who.int/health-topics/air-pollution (дата обращения: 19.12.2022)
Марцуль В. Н. Защита атмосферы от промышленных выбросов: учебно-методическое пособие— Минск : БГТУ, 2016. — 258 с.
Росляков А.В., Ваняшин С.В., Гребешков А.Ю. Интернет вещей: учебное пособие – Самара: ПГУТИ, 2015. – 200 с.

Все статьи автора «Матвеев Андрей Александрович»