Urban network of air quality measurement nodes

• Autorzy: Swolkień Jacek , Tomaszek Marek , Halecki Wiktor

Identyfikatory

DOI

http://dx.doi.org/10.15576/GLL/2021.1.23

Warianty tytułu

PL

Miejska sieć węzłów pomiarowych jakości powietrza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Smart city is a city that increases the interactivity of its components and put emphasis on their functionality. Internet of Things technology (IoT) is an innovative solution in environmental protection. Usually, information on air quality is very scattered. This paper describes the test stages of pre-implementation works, focusing on the presentation of the technical design of the measurement nodes and the assumptions of the IT project. The goal of the project Intelligent Wireless Sensor Network Infrastructure (IIBSC) is, among others, to create a dense network of air quality measurement nodes at city, district or even street level. The concept is based on Internet of Things (IoT) technology using a matrix construction tool connected to multiple identical measurement nodes located in the test area. The project developed a hardware platform supporting sensors and resistant to external factors, and an ISIMPIO information platform based on edge processing technology for processing data from air quality sensors. Due to the use of Internet of Things (IoT) technology, an edge server using edge processing was designed. Edge server provides a complete ecosystem for building edge applications that are fully optimized for seamless field work. In addition, it allows the implementation of integrated Python software, the MQ Telemetry Transport support protocol (MQTT), time-series database, firmware update over a wireless network, and built-in security system. Measuring the concentration of particulate matter and other substances in the air will be useful for specialists assessing their dynamics. The technology and test installation selected corresponds to the leading solutions in this field in Europe and, in the future, should also be extended to less urbanised areas.

PL

Inteligentne miasto to takie, które zwiększa interaktywność swoich komponentów i kładzie nacisk na ich funkcjonalność. Technologia Internetu Rzeczy (IoT) w ochronie środowiska to rozwiązanie innowacyjne. Obecnie wszystkie informacje o jakości powietrza są generalnie bardzo rozproszone. W artykule opisano testowe etapy prac przedwdrożeniowych, skupiając się na prezentacji projektu technicznego węzła pomiarowego oraz założeń projektu informatycznego. Celem badań jest stworzenie miejskiej sieci węzłów pomiaru jakości powietrza z pomiarami ziarnistymi w rejonie miasta, dzielnicy lub ulicy. Koncepcja oparta jest na technologii Internetu Rzeczy (IoT) z wykorzystaniem narzędzia do budowy macierzy połączonej z wieloma identycznymi węzłami pomiarowymi ułożonymi na badanym obszarze. Wyniki badania wykazały, że opracowano odporną na warunki zewnętrzne platformę sprzętową czujników oraz platformę informatyczną ISIMPIO IT jako technologię przetwarzania danych z czujników monitorujących jakość powietrza. Ze względu na wykorzystanie technologii Internetu Rzeczy (IoT) zaprojektowano serwer brzegowy wykorzystujący przetwarzanie brzegowe. Serwer zapewnił kompletny ekosystem do tworzenia aplikacji brzegowych, które są w pełni zoptymalizowane pod kątem bezproblemowej pracy w terenie. Ponadto pozwolił na implementację zintegrowanego oprogramowania Python, obsługę MQ Telemetry Transport (MQTT), bazę danych szeregów czasowych, aktualizację oprogramowania układowego przez sieć bezprzewodową oraz wbudowane zabezpieczenia. Pomiar stężenia pyłu zawieszonego i innych substancji w powietrzu będzie przydatny do oceny ich dynamiki przez specjalistów. Wybrana przez nas technologia i instalacja testowa odpowiada wiodącym rozwiązaniom w tej dziedzinie w Europie, a w przyszłości powinna zostać rozszerzona również na obszary mniej zurbanizowane.

Słowa kluczowe

EN

urban infrastructure; Internet of things; air quality; environmental monitoring

PL

infrastruktura miejska; Internet rzeczy; jakość powietrza; monitoring środowiska

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie
• Czasopismo: Geomatics, Landmanagement and Landscape
• Rocznik: 2021
• Tom: no. 1
• Strony: 23--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Swolkień Jacek

• Przedsiębiorstwo „Teletrans – Elcomp” Sp. z o.o. ul. Malborska 64, 30-646 Kraków

autor

Tomaszek Marek

• Przedsiębiorstwo „Teletrans – Elcomp” Sp. z o.o. ul. Malborska 64, 30-646 Kraków

autor

Halecki Wiktor

• Department of Hydrology, Meteorology and Water Management Warsaw University of Life Sciences ul. Nowoursynowska 166, 02-787 Warszawa, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7802-2849

Bibliografia

• Ailshire J., Karraker A., Clarke P. 2017. Neighborhood psychosocial stressors, air pollution, and cognitive function among older U.S. adults. Soc. Sci. Med., 172, 56–63. https://doi.org/10.1016/j.socscimed.2016.11.019
• Bai L., Wang J., Ma X., Lu H. 2018. Air pollution forecasts: An overview. Int. J. Environ. Res.Public Health, 15(4), 780.
• Chang I.C.C., Jou S.C., Chung M.K. 2021. Provincialising smart urbanism in Taipei: The smart city as a strategy for urban regime transition. Urban Stud., 58(3), 559–580.
• Chau T.T., Wang K.Y. 2020. An association between air pollution and daily most frequently visits of eighteen outpatient diseases in an industrial city. Sci. Rep., 10(1), 1–21.
• Che W., Li A.T., Frey H.C., Tang K.T.J., Sun L. Wei P., Lau A.K. et al. 2021. Factors affecting variability in gaseous and particle microenvironmental air pollutant concentrations in Hong Kong primary and secondary schools. Indoor air, 31(1), 170–187.
• Chen J., Wang X., Wellenius G.A., Serre M.L., Driscoll I., Casanova R., McArdle J.J., Manson J.E., Chui H.C., Espeland M.A. 2015. Ambient air pollution and neurotoxicity on brain structure: Evidence from women’s health initiative memory study. Ann. Neurol., 78(3), 466– 476. https://doi.org/10.1002/ana.2446
• Demanega I., Mujan I., Singer B.C., Anđelković A.S., Babich F., Licina D. 2021. Performance assessment of low-cost environmental monitors and single sensors under variable indoor air quality and thermal conditions. Build. Environ., 187, 107415.
• Di Sabatino S., Buccolieri R., Kumar P. 2018. Spatial distribution of air pollutants in cities. In: Clinical handbook of air pollution-related diseases. Eds. F. Capello, A.V. Gaddi. Springer, Cham, 75–95.
• Evangelopoulos D., Perez-Velasco R., Walton H., Gumy S., Williams M., Kelly F.J., Künzli N. 2020. The role of burden of disease assessment in tracking progress towards achieving WHO global air quality guidelines. Int. J. Public. Health, 65(8), 1455–1465.
• Government Agency. The South Coast AQMD and its AQ-SPEChttp://www.aqmd.gov/docs/ default-source/aq-spec/summary/sensirion-sps30---summary-report.pdf
• Keet C.A., Keller J.P., Peng R.D. 2018. Long-term coarse particulate matter exposure is associated with asthma among children in Medicaid. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 197(6), 737– 746.
• Kilian J., Kitazawa M. 2018. The emerging risk of exposure to air pollution on cognitive decline and Alzheimer’s disease – Evidence from epidemiological and animal studies. Biomed. J. 41(3), 141–162.
• Miller K.A., Siscovick D.S., Sheppard L., Shepherd K., Sullivan J.H., Anderson G.L., Kaufman J.D. 2007. Long-term exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women. N. Engl. J. Med., 356, 447–458. https://doi.org/10.1056/NEJMoa054409
• SPEC Sensor. ULPSM-NO2 968-047, August 2017.
• Xie R., Xu Y., Yang J., Zhang S. 2021. Indoor air quality investigation of a badminton hall in humid season through objective and subjective approaches. Sci. Total Environ., 771, 145390.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).