Měření kvality ovzduší pomocí technologie IoT

Znečištění ovzduší je dlouhodobý problém. Bylo by krásné dýchat i ve městech čistý vzduch, ale bohužel doba tomu tak docela nepřeje. Hlavní zdroje znečištění - průmysl a automobilová doprava jsou stále na vzestupu.

Právě tady může pomoci nová technologie pro internet věcí (IoT). Internet věcí je futuristická technologie, která realizuje představy o světě, kde spolu všechna elektronická zařízení komunikují, vzájemně si vyměňují data a automatizují tak nejen pracovní, ale i osobní život. Definice IoT již do jisté míry prozradila, k čemu jsou tato zařízení dobrá.

Co je to IoT?

IoT lze jednoduše popsat jako ekosystém počítačů a chytrých zařízení či strojů, které jsou schopny vzájemně komunikovat nebo spolupracovat bez asistence člověka. Jedná se v podstatě o digitální transformaci, která z původně hloupých zařízení dělá zařízení chytrá (smart). Nositelná elektronika je však ve skutečnosti pouze zlomek toho, co může IoT nabídnout.

Každý IoT (smart) produkt má vlastní software (operační systém), senzory a určitou podporu síťové konektivity (WiFi, USB, BlueTooth, …). Jednotlivé smart produkty jsou samostatně identifikovatelné a fungující nezávisle na ostatních. Stejně tak mohou pracovat i bez připojení k internetu.

Jakmile dojde k propojení všech zařízení, nemusíte se již v podstatě o nic starat. Po připojení na hub - centrální prvek, můžete všechna zařízení ovládat skrze něj a mobilní aplikaci ve svém telefonu. To nejzajímavější na IoT zařízeních jsou tedy senzory.

Čtěte také: Jak správně ohlásit emise kotle?

Senzory mohou mít řadu podob, od teplotních, přes senzory po měření kvality vzduchu, sledování polohy přes GPS až po měření kvality osvětlení. Každý z produktů IoT obsahuje obrovské množství dat, která jsou automaticky vybírána a zpracovávána, přičemž jejich analýza může detekovat a předcházet například problémům se zdravím. K účelům analýzy se v mnoha případech využívá cloud, kde jsou data umístěna a současně vyhodnocována prostřednictvím tamních výpočetních zdrojů. Mimo cloud pak Internet of Things v mnoha případech spolupracuje také s umělou inteligencí (AI), kdy jsou v sobě kombinovány výhody obou trendů.

Historie IoT

Internet of Things definoval v roce 1999 britský inženýr Kevin Ashton, známý vytvořením technologie RFID (identifikace zboží), jež slouží jako alternativa pro čárové kódy. Myšlenka vzájemného propojení všech zařízení je ovšem mnohem starší. První známky Internetu věcí v dnešní podobě lze přitom, díky postupnému rozšiřování internetu, spatřit již v 60. letech 20. Za další milník historie IoT jsou považována 90. léta 20. století, kdy John Romkey experimentoval s toastovačem, jenž prostřednictvím TCP/IP protokolu připojil k internetu. Ve stejné době na univerzitě v Cambridge použili webkameru jako nástroj ke sledování stavu kávovaru.

První dekáda 21. století se pak nesla ve znamení rozšíření výrazu IoT mezi širokou veřejnost, o čemž svědčí i první oficiální konference k tomuto tématu, jež se uskutečnila v roce 2008 ve Švýcarsku. Ten pravý boom rozšíření IoT zařízení i jejich historie ovšem nastal až s rokem 2011, kdy příchod IPv6 zajistil dostatek IP adres pro všechna zařízení a umožnil masové rozšíření Internetu věcí po celém světě.

Využití IoT

Hlavní využití IoT spočívá, podobně jako v případě umělé inteligence, ve zlepšení lidského vnímání světa a zeefektivnění běžných činností. Tyto dva hlavní pilíře digitální transformace či digitalizace světa započaly novou éru.

• Zákaznický servis - IoT zařízení a AI napomáhají při tvorbě nabídek nebo předplatného šitého na míru konkrétnímu zákazníkovi.
• Analýza big data - smart produkty nadále rozšiřují prostor pro analýzu dat firem.
• Konzumní elektronika - chytré alarmy zajistí lepší zabezpečení aut i domácností.
• Zdravotnictví - AI již nějakou dobu napomáhá například při vývoji nových léků nebo diagnostice pacienta.

Chytrá města jsou součástí našich životů. Všechna zařízení, která se dají nějak ovládat, ať už se jedná o semafory, informační kiosky, pouliční osvětlení nebo měřiče spotřeby energie se pomalu, ale jistě připojují do internetu věcí.

Čtěte také: Postupy měření emisí 2T

Díky IoT technologii vidíme na mapě, kde se nachází naše tramvaj, na zastávkovém panelu vidíme, za kolik minut přijede a ve voze si zakoupíme jízdenku platební kartou.

Internet věcí propojuje celou řadu zařízení se světem internetu, například čidla, senzory, kamery, měřiče. Komunikačním článkem, který zajišťuje konektivitu senzorů a jiných zařízení je malý bezdrátový IoT modul.

Nabízíme komponenty pro senzory výšky hladiny s přesností 5 mm, která mohou monitorovat hladinu vody ve vodních tocích, studnách, vrtech. Tím, že povodňový senzor včas informuje např. na stoupající hladinu řeky, obec získá informace o blížící se povodni v dostatečném časovém předstihu a zajistí tak opatření, která pomohou zabránit materiálním a jiným škodám.

GSM KEY je zařízení, které vám umožní otevírat vrata, bránu nebo závoru pomocí mobilního telefonu. Uživatelé jsou autorizování na základě telefonního čísla příchozího hovoru.

Propojením více meteorologických stanic vzniká celá senzorická síť vybraných veličin. Propojte si co nejvíce čidel se službou SECTRON CLOUD a mějte všechny údaje přehledně na jednom místě.

Čtěte také: LPG emise Zlín a Fryšták

Chytré osvětlení není chápáno jako svítidlo. Musí při svícení i přemýšlet. Dokáže regulovat intenzitu světla na základě denní doby, okolního provozu a aktuální situace. V případě poruchy si dokáže samo říct o opravu. Stožáry mohou sloužit jako prostor pro další senzory, detektory, meteostanice, vysílače Wi-Fi signálu, dobíjecí stanice, atd.

Měření kvality ovzduší pomocí IoT

NB-IoT (NarrowBand - úzkopásmová síť) najde uplatnění například při měření kvality ovzduší. Senzory (malé krabičky) se jednoduše umístí na vybraná místa a naměřené hodnoty se online odesílají přímo do databáze, která pak vyhodnocuje údaje o teplotě, vlhkosti, radioaktivitě, obsahu kyslíku, oxidu uhličitého, polétavého prachu a dalších prvků. Města tak mohou včas a pružně reagovat na aktuální situaci (např. omezením silniční dopravy).

Praktické využití nabízí NB-IoT i ve veřejných a komerčních budovách jako jsou školy, firmy nebo úřady. Na trhu se již dnes můžete setkat s nejrůznějšími smart produkty, například od společností Netatmo, Xiaomi, Apple, Amazon, ..., které dokáží monitorovat hladinu kyslíku v místnosti či kvalitu ovzduší a upozornit vás na jejich nedostatky. Napojením na další zařízení pak mohou po zjištění zhoršených podmínek otevřít okno či zapnout klimatizaci.

Podíleli jsme se na vývoji senzorického systému měření ovzduší pro města, obce, firmy i domácnosti. Měřicí přístroj využíval výhod cloudové platformy SECTRON Cloud. Díky senzorům bylo možno snadno identifikovat zdroje znečištění.

Monitorování kvality ovzduší na pracovištích je nejen otázkou zdraví a efektivity, ale také dodržování právních předpisů a standardů. V mnoha zemích existují přísné limity pro expozici zaměstnanců určitým znečišťujícím látkám, například limity stanovené organizacemi jako OSHA (Occupational Safety and Health Administration) nebo evropskou směrnicí o ochraně zdraví při práci. Pravidelné měření a zajištění souladu s těmito normami je zásadní nejen pro ochranu zaměstnanců, ale i pro prevenci právních problémů a případných pokut.

Moderní technologie umožňují přesnější a efektivnější monitorování kvality ovzduší. Chytré senzory, propojené s IoT (Internet of Things) platformami, dokážou v reálném čase měřit kvalitu ovzduší a poskytovat upozornění při překročení stanovených limitů. Tyto systémy mohou být integrovány s odsávacími a filtračními zařízeními, což umožňuje automatickou regulaci výkonu na základě aktuální situace. Například pokud senzory zjistí zvýšenou koncentraci prachových částic, systém automaticky zvýší výkon odsávacích ventilátorů nebo spustí speciální filtrační procesy. Tato automatizace nejen zvyšuje efektivitu, ale také minimalizuje energetické náklady a optimalizuje provozní náklady na údržbu.

Specializované přístroje používané k měření kvality ovzduší zahrnují pokročilé senzory, které dokáží detekovat i velmi malé koncentrace znečišťujících látek. Senzory na prachové částice měří množství suspendovaných částic ve vzduchu, a to jak jemné částice (PM2.5), tak větší částice (PM10), které mohou vznikat například během výroby nebo manipulace s materiály. Chemické senzory na VOC dokáží detekovat i velmi nízké koncentrace těkavých látek, které se mohou uvolňovat z chemikálií, lepidel nebo rozpouštědel.

Data získaná z těchto přístrojů se pravidelně sbírají a analyzují pomocí softwaru, který umožňuje rychlou identifikaci rizikových hodnot. Výsledky jsou porovnávány s právně stanovenými limity nebo interními standardy společnosti, aby bylo možné zhodnotit, zda jsou úrovně znečištění bezpečné. Pokud jsou zjištěny koncentrace přesahující bezpečnostní limity, může být okamžitě spuštěn varovný systém, který upozorní zaměstnance i vedení na nutnost zásahu.

Měření kvality vzduchu, například pomocí senzorů detekujících prachové částice, těkavé organické látky nebo oxidy dusíku, umožňuje identifikovat problémové oblasti a okamžitě aktivovat filtrační systémy tam, kde je to nejvíce potřeba. Odsávací zařízení mohou být přímo napojena na měřicí přístroje, což zajišťuje automatickou regulaci výkonu na základě aktuální úrovně znečištění. Tyto systémy následně odvádějí kontaminovaný vzduch do filtračních jednotek, které díky technologiím jako HEPA filtry nebo aktivní uhlíkové filtry zajišťují odstranění škodlivých částic a vracejí do prostředí čistý vzduch.

Problémy se znečištěním ovzduší mají jak města ta hlavně kvůli husté dopravě tak vesnice, které v zimě trpí následky spalování uhlí a pevného odpadu. Znečištění ovzduší má nejen nepříznivý dopad na životní prostředí, ale především na zdraví člověka.

Vědecké studie ukazují, že dlouhodobá expozice škodlivým látkám v ovzduší může vést k vážným zdravotním problémům. Pro ilustraci, jak se znečištění ovzduší může projevovat, můžeme uvést konkrétní příklad z České republiky. Studie prováděná v Ostravě ukázala, že v oblastech s vyšší koncentrací průmyslových emisí je výskyt respiračních onemocnění u dětí výrazně vyšší než v ostatních částech země.

Podle zprávy Českého hydrometeorologického ústavu byl během listopadu 2022 počet překročení hodnoty 24hodinového imisního limitu pro PM10 (částice menší než 10 mikrometrů, které se mohou usazovat v průduškách a způsobovat zdravotní problémy) na stanicích nejvyšší za poslední tři roky.

Vyšší počet škodlivých částic v ovzduší je spojen se zvýšenou úmrtností spojenou se srdečními a respiračními chorobami. Souvisí také s astmatem, zakrnělými plícemi, nízkou porodní hmotností dětí a předčasnými úmrtími.

Na jedné straně je to stát, který dotacemi podporuje přechod na ekologické způsoby vytápění. V současné době je podporovaným zdrojem vytápění tepelné čerpadlo. Na druhé straně jsou to nejrůznější uskupení, která si uvědomují, jak je důležité mít přesná data o stavu ovzduší.

Senzory pro měření kvality ovzduší jsou nízkoenergetické, nízkonákladové, není pro ně potřeba složitá kabeláž. Jako další vývoj se ukazují mobilní měřící stanice, pro které lze využít například vozidla technických služeb města. Díky GPS čipu dodávají svou přesnou polohu, zároveň jde o zařízení, která svou vahou vozy nijak nezatíží. Takto lze měřit pružně stovky míst v jednom městě a zjistit tak přesný zdroj znečištění.

Síť, která monitoruje stav ovzduší, provozuje Český hydrometeorologický ústav. Hlavní území pokrývá Státní síť imisního monitoringu, jejíž součástí jsou automatizované monitorovací stanice a manuální imisní stanice. Zde se odebírají ručně vzorky a ty jsou analyzovány v laboratořích Českého hydrometeorologického ústavu. Díky tomu, že jsou senzory pro měření kvality ovzduší poměrně levné, může si je pořídit a instalovat každý nadšenec, kterému leží stav ovzduší na srdci. Tito nadšenci, nebo například obce se nyní spojují do sítí, které dávají měření ještě další rozměr. Senzorické sítě umožňují široké zapojení všech možných zájemců. Vznikají na mnoha místech po celé České republice.

Jedním z projektů, na kterém se kromě CEET účastnila také Slezská univerzita v Opavě a Univerzita Palackého v Olomouci, byl projekt Clairo, který měřil úroveň znečištění v ostravských Radvanicích a Bartovicích. Ten samý tým se nyní podílí na instalaci čidel v oblasti kolem dálnice D8 a Mělníka. Tedy opět místa, které doplácí na blízkost elektráren. Projekt Clean Air má probíhat po celou topnou sezónu a měl by opět klást důraz na důsledky neekologického vytápění domácností. Data budou k dispozici také vysoké škole, kde je budou odborníci dále analyzovat. Přímo v Mělníku má sledovat situaci osm čidel, které budou umožňovat zaměřit se blíže na konkrétního znečišťovatele. Opět tak mohou kontroloři získat podkladová data pro prověření místního topeniště a bude snazší provést kontrolu a přinutit znečišťovatele k nápravě, tedy k výměně kotle za novější, povolený typ a spalování pouze povoleného paliva.

IoT a ochrana životního prostředí

Internet věcí nabízí obrovský potenciál pro monitorování a zlepšení kvality ovzduší. Přes veškeré snahy je v ovzduší, vodě, i půdě příliš mnoho škodlivých látek. Naše planeta se stále neuzdravuje. Ledovce tají a hladiny oceánů se zvedají. Ochranu životního prostředí bude třeba řešit mnohem intenzivněji než doposud.

Monitorování životního prostředí a čisté technologie založené na internetu věcí dnes dokážou rychle, přesně a dlouhodobě detekovat koncentraci nejrůznějších látek nebo únik škodlivin a chemikálií, což vládám a průmyslu umožňuje čistit a chránit náš vzduch, půdu a vodu.

Jedním z největších globálních problémů je znečištění ovzduší. A to jak venku, tak uvnitř budov. Znečišťující látky v ovzduší jsou nebezpečné pro lidské zdraví. Špatná kvalita vzduchu má vážné důsledky pro potraviny a vegetaci, obnovitelné zdroje energie, počasí a vodu. Inovativní a levné IoT senzory umožňují obcím sledovat index kvality ovzduší.

Na výrobě elektřiny se stále podílí až příliš mnoho neobnovitelných zdrojů, proto je potřeba být při její spotřebě co nejefektivnější. K úsporám mohou přispět senzory spotřeby elektřiny, které fungují i na dálku. Díky tomu lze jednak ušetřit peníze i zdroje, které bylo třeba na výrobu elektřiny vynaložit. Takto lze monitorovat také spotřebu vody, či zemního plynu.

Zemědělství budoucnosti bude spotřebovávat co nejméně zdrojů a umělých hnojiv za dosažení co největšího výnosu. Jak se ukazuje, jedním z klíčových předpokladů k tomu je dostatek kvalitních dat. Ta lze získat právě díky senzorům, které monitorují zemědělskou produkci neustále, dvacet čtyři hodin denně. IoT senzory a nástroje umožňují zemědělcům vyhodnocovat počasí a předvídat úrovně produkce. IoT hraje roli při sběru vody, monitorování a kontrole množství průtoku, hodnocení požadavků plodin na vodu, doby dodávky a úspory vody více než kdy předtím.

Při řešení nedostatku živin, škůdců a chorob nemohou zemědělci monitorovat a pozorovat jednotlivě a osobně každou rostlinu. Správné technologie to ale v podstatě umožňují. Internet věcí v poslední době přivedl zemědělce k novému milníku v celém zemědělském sektoru. Rozvíjí se zejména komunikační infrastruktura. To zahrnuje propojování chytrých objektů v specifických sítích jako je např. LoRAWAN, vzdálené získávání dat, cloudovou inteligentní analýzu nebo automatizaci procesů.

Cirkulární ekonomika je ekonomický systém, který se zaměřuje na maximalizaci využití zdrojů a minimalizaci odpadu. Místo lineárního modelu „vyrábět-použít-zahodit“ se cirkulární ekonomika snaží o uzavřený oběh materiálů a zdrojů, které jsou navrženy tak, aby bylo možné je obnovit, opravit, recyklovat a znovu použít a sdílet.

IoT může usnadnit procesy recyklace a třídění odpadu. Senzory na kontejnerech na sběr odpadu mohou monitorovat jejich naplněnost a optimalizovat trasování a sběr odpadu.

IoT umožňuje rozvoj sdílené ekonomiky a modelů pronájmu služeb. Přes propojená zařízení a IoT mohou spotřebitelé sdílet produkty, jako jsou nářadí, spotřebiče nebo automobily, místo abychom je vlastnili.

IoT může poskytnout informace o stavu a výkonu produktů. Senzory mohou sledovat provozní parametry a předávat data o potenciálních poruchách nebo potřebě údržby.

tags: #měření #kvality #ovzduší #pomocí #technologie #iot

Oblíbené příspěvky:

• Komunální odpad a pokuty v ČR
• Batoh Sportis - recenze
• 120l nádoba na tříděný odpad
• Oybin: Historie a současnost
• Mirka a Jakub: Hlubší pohled na audiodramatickou kauzu