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手机拍照就能测出PM25浓度

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来源: 作者: 2019-04-16 02:45:36

手机拍照计算PM2.5浓度与观测站测试数据比较。

北邮博士创建大气污染三重监控体系 让有人的地方就有“监控站”

来自北京邮电大学计算机专业的博士张建胜带领创业团队,利用大数据技术,让系统能自动计算出上传照片拍摄场景的PM2.5浓度;每个用户上传的照片又将成为数据库的新成员,共同为该场景下污染源的精准定位贡献出力量。

人人都是空气质量监督员

最初产生将空气污染监测进行“众包”的想法,张建胜是遭到“微信运动”的启发,“之前常常在朋友圈看到有人晒自己每天的运动步数,我就在想,能不能让大家在朋友圈里‘晒空气’呢?”

而要实现对PM2.5浓度的手机拍照计算,背后离不开大数据的支撑。张建胜向记者解释,在进行这项工作之初,团队成员连续16个月在包括鸟巢、水立方在内的多个标志性点位,搜集了来自不同类型智能手机上拍摄的上万张图像,对图象上的每一个像素进行逐一分析后,得出PM2.5浓度与图像特征之间的相关性。这样一来,系统再次接收到上传的图片时,就可以根据相关性得来的“计算公式”,通过图片中的像素信息得出拍摄场景下的PM2.5浓度。“通过与国家站的数据对比,目前我们系统计算出来的误差在1%以内。”

张建胜说,要想进一步降低误差,提高计算的准确性,数据库的不断充实尤为重要。为此,团队在平台上采取了“任务+激励”的方式,邀请每一个手机用户都成为数据的提供者。比如,平台会发布这样的任务信息:“我们需要1张照片,位置在北京邮电大学教3楼,嘉奖6元,快来参与吧。”

如何确保不同人拍摄的都是同一点位的照片呢?张建胜介绍,团队采取了AR增强现实技术,引导用户调剂相机姿态,从而确保每一个抢到了任务的用户拍摄的都是同一场景。

定点监控与移动监控结合

人人众包式监控是张建胜“人人众包科技有限公司”探索的获得大气监控数据的一种方式,定点监控和公交移动监控则是三重监控体系下的另外两大主角。

其中,对“定点监控”这种传统的大气数据监控方式,张建胜团队进行了改良和创新,综合考虑了车流、风速、风向等因素对监测数据可能产生的影响,通过相关算法提高了数据采集的准确性。“比如,我们通过监测装备监测到朝阳与海淀交界处污染浓度较高,那么,到底是由于交界处有污染源,还是因为受到风向的影响,污染物从一侧刮过来的呢?运用了我们算法的系统能对此作出更加准确的判断。”张建胜举了个例子。

移动监控,则是通过公交车的车载专用颗粒物、氮氧化物等传感器,利用GPRS网络将监测数据、车辆位置信息上传至物联网智慧化环保监测平台,从而接收、储存、处理数据,生成车辆行驶线路及可视化的大气污染云图。据泄漏,公交移动监控方案行将在天津市武清区进行试点。

数据沉淀精准定位污染源

不过,监控获取数据只是第一步,如何实现数据的有效利用才是至关重要的。2016年开始,团队正式投入到大气污染治理智能化服务平台的软硬件研发之中,以更好地对污染源的排查进行指点,最终实现大气污染源的治理。目前,团队研发的平台已经包括了实时的数据监控、历史数据、区域数据、定制化排序、预警预报、污染防治等多个模块。

比如,如果某一区域内,通过各个渠道监控得来的污染物参数延续超标,系统会自动生成超标记录,并记录与每次超标可能有关的企业信息;如果超标时间及次数达到污染级别的时候,系统自动将信息告知给此区域的相关执法部门,由执法部门进行核实,确认无误后便可通知企业进行污染物处理。

“我们最终的目的是通过海量的数据信息配合核心算法,精准定位污染源头,为科学治霾、精准治污提供政策根据。”张建胜表示。

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