照見空中的懸浮微粒(三)─新世代的空氣檢測利器─空氣盒子(一)
 
2018/09/27
 
包士容 | 國立中山大學資訊工程學系
 
 
環繞在我們身邊的空氣,是你我生存必須的要素,一位成年人每次呼吸的空氣約為 500ml,而正常的呼吸頻率一分鐘約有8~24次,一天呼吸的空氣就有一萬公升左右,但由於空氣的無形,又或因為習慣空氣無處不在,因此空氣對人體所造成的傷害往往被忽略,例如:對人體有害的氣體存在與否,或是氣溫對人體的傷害,甚至是時下最受關注的空氣懸浮微粒(PM)對人體造成的損害,由於上述問題皆無法直觀的用肉眼觀察,所以往往注意到時都是在傷害造成之後。
 

為了避免上述所提可能會對於人體造成傷害的可能,長時間的空氣檢測與追蹤是必需的,而空氣盒子就是在這樣的需求下誕生的新產品。空氣盒子本身能長時間監測空氣的氣溫、濕度與懸浮微粒的濃度,進而能提供周遭的民眾採取及時的防範措施,例如:出門前查看空氣盒子的官網瞭解今日的空氣品質狀況再決定是否戴口罩出門。

 
其實,空氣汙染與其相關議題不只存在於台灣,更存在於全世界。世界衛生組織(WHO)在2018年5月宣布全球90%以上的人所呼吸的氣體含有高濃度汙染物的空氣,而每年由空氣污染造成的死亡人數更高達七百萬人。解決問題的第一步是體認到問題的嚴重性,藉由空氣盒子的偵測結果達到問題數據化的目標,讓大眾能即時掌握周遭空氣品質的狀況,決定是否應立即採取防護措施;此外,也可將空氣盒子長期量測到的數據提供給地方政府作為政策實施及立法前的評估、分析與考量之依據。
 
 

適逢其會的空氣盒子

 
空氣盒子起初是由一位中央研究院的研究員所發想的,一開始的目標是追蹤熱浪,亦即忽然升高的氣溫波動,由於氣溫與濕度過高容易造成中暑等熱傷害,所以空氣盒子起初的用途是量測氣溫與濕度,並且協助執行另一常見的空氣檢測項目-空氣組成,主要為量測空氣中二氧化碳與一氧化碳的含量,但礙於該類型感測器的價格昂貴以及量測數據驗證上的困難,空氣組成的檢測就終止了。而幸運的是在開發空氣盒子的過程中適逢台灣對於空氣品質意識的抬頭,加上PM2.5偵測技術的突破,研究員就順勢將新開發的PM2.5偵測技術整合到了空氣盒子上,於是能夠偵測氣溫、濕度與PM2.5濃度的空氣盒子原型機就誕生了。
 
空氣盒子的特色是利用眾多機組來進行大量觀測的群眾感知(crowdsensing),亦即靠群眾的力量與簡便好攜帶的感測器,作大量且大範圍的量測,因此,若只有少量的原型機作測量很明顯是不夠的。為了讓空氣盒子的效益發展至最大,研究員與Maker社群合作,利用Maker社群所擁有的通路將成套的感測器傳播出去,而打響了空氣盒子的名氣。恰逢2016年台北市推動智慧城市,於是在民間企業的捐助下,完成台北市數百個佈點,其後陸陸續續在全台各地也完成了佈點,時至今日全台灣已有兩千餘點的佈點處。
 
 

空氣盒子與傳統量測站的不同

 
傳統量測站多是經由政府組織立案建設,特色是具有高精準度,並且長期觀測。缺點是造價昂貴,無法大量佈點。而空氣盒子恰巧相反,雖然精準度可能會被一些環境因素給影響,例如:旁邊剛好有人抽菸,或是裝設在不通風的地方,都有可能讓量測值與區域內的空氣品質不一樣,但空氣盒子勝在量多,並且也能足夠給出有價值的數據,提供相關單位作評估與分析。另一方面,由於空氣中各種成份的濃度容易隨時間擴散淡化,導致只能少量佈點的傳統觀測站無法有效偵測特定地區或事件的發生,如:火災或是廢氣排放等。而空氣盒子由於高密度大量佈點,更能及時偵測各地區的空氣狀況,甚至可以將量測資料與車流、燒垃圾、燒稻草或是工廠運作的紀錄做交叉比對,分析每個事件帶來的影響。
 

相較於傳統量測站,空氣盒子的價格是一般消費大眾所能負擔得起的,以及在消費者購買空氣盒子同時,也對全台灣空氣監測的數據有些許貢獻。空氣盒子在群眾與社會的互動中,展現了一個新的可能,或許在未來,還會有更多改善你我生活,同時對社會貢獻一份力量的產品誕生。

 

總編輯:國立中山大學資訊工程學系 黃英哲教授

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)
 
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