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空氣盒子:微型空氣品質感測系統

空氣盒子:微型空氣品質感測系統

微型空氣品質感測系統是一種利用低成本微型空氣品質感測器、透過即時數據傳輸,以及結合大數據時空資料分析而成的新型態環境物聯網系統。相較於傳統的環境監測系統,微型空氣品質感測系統承繼傳統物聯網低功耗、低成本與無線網路傳輸的特性,不但在測站佈建的數量與密度上可以輕而易舉遠勝傳統龐大且昂貴的專業環境監測系統,其透過無線網路的資料傳輸能力更大幅改善了以往環境監測使用人力傳遞資料的效率,並且開啟了小尺度 (finer-grained)、即時性 (real-time) 與適地性 (location aware) 環境觀測的創新應用。因此,微型空氣品質感測系統已經成為當今各國政府、大型企業與民間社群所共同重視且致力推廣的環境監測基礎建設。

我們自2013年開始,針對微型空氣品質感測系統進行一系列的研究,並且於2015年正式以細懸浮微粒(PM2.5)為標的,發起參與式微型PM2.5感測系統,透過與民間社群、資通訊產業、地方政府與各地中小學校的合作串連,迅速在全台各地發酵。近期更透過政府的前瞻基礎建設計畫,深化到全國每一間中小學的教育現場,且透過學研社群的推廣擴散,截至2020年3月,已成功於全球58個國家達到超過一萬五千台的布建量,成為全球規模最大的微型空氣品質感測系統;同時,藉由與全球相關微型空品感測計畫的合作,我們所建置的微型PM2.5感測開放資料平台,更已經成為目前全球微型PM2.5感測學研社群開放資料集的最大集散地。

除了感測器的布建外,我們也根據微型空氣品質感測系統的特性,發展一系列的資料分析與應用服務演算法。例如:針對參與式感測系統可能衍生的資料品質問題,我們發展一個針對感測資料進行異常分析的即時運算演算法;針對短時間內的空氣品質預報,我們提出一個融合資料叢集與類神經網路技術的運算方法;根據感測資料與預報資料,我們結合GIS技術提出最小空汙曝露量的個人化導航創新服務。我們的研究成果除了在學理上力求創新突破,並發表在相關領域的國際重要期刊外,在實務上亦務求能實際應用於運行中的微型PM2.5感測系統,以期能化研為用,為環境品質的監測善盡一分力量。

我們的各項研究成果已受到各界廣泛的注目。除了國內各主要報章媒體的專訪與專題介紹外,在2019年國內首部空汙紀錄片「浮塵之島」中,更詳盡地記錄了我們的研究過程與各項成果。同時,我們的研究團隊亦有良好的國際能見度,並且與全球主要的微型空氣品質感測團隊,建立密切的合作關係外,例如:美國 Argonne National Lab的 Array of Things 計畫、美國 Harvard University 的 The COGfx Study 計畫、美國 University of Utah 的 AQ&U 計畫、德國的 SmartAQNet計畫、泰國的 DustBoy計畫、以及韓國慶尚南道的 AirBox 計畫等,同時,也獲得國際知名媒體與節目的專題報導(CBS 新聞及BBC News 的 Click 節目)。

由於微型空氣品質感測系統能提供更小時空尺度的量測資料,因此除了在資訊科學與環境科學上的貢獻外,在公共衛生、風險管理、遙測影像分析、都市規劃、大氣模擬、科技與社會研究等專業領域,也紛紛開啟了創新的跨領域研究議題,而其各項學研成果的推廣應用,更帶動了智慧城市的新發展,對於未來邁向智慧環境治理,以及促進智慧決策,也成了產官學研與民間社群共同努力共創雙贏的具體新方向。