鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统

“绿水青山,就是金山银山”,随着我国加强立法,大力投入环境治理,大家已经明显感觉到身边的大气环境在不断改善,那么除了国家气象局的城市级监测数据外,我们身边的微环境究竟是什么样子的呢?接下来的进一步环保努力,又应该在什么位置呢?

为了跟踪小区级的微环境质量,腾讯内部发起了一个实验性项目:细粒度的分布式大气监测。此系统完全基于腾讯云搭建,组成部分包含:腾讯云-物联网开发平台、TencentOS tiny、腾讯云-API网关、腾讯云-云函数、腾讯云-云数据库、腾讯云-腾讯云图,以及配套的 NUCLEO LoRa 开发套件、攀藤 PMS7003 颗粒物传感器等。

我们早期设定的目标,是在目标小区部署终端,并以15秒的监测频率,记录、追踪空气质量的波动,将跟踪粒度,由大环境监测细化到微环境监测,实时监测如吸烟、厨房油烟对空气质量的影响。

但在原型系统上线后,仅在5个种子节点的情况下,我们意外的追踪到了大环境污染气团在深圳的移动过程。接下来,将分两个部分进行介绍,分别是“系统简介与追踪分析”及“系统技术架构”,详细的系统各组成部分的技术拆解说明,将在后续陆续放出。
 

一、系统简介与追踪分析

 

1. 系统数据界面


先看一下系统的数据界面。
 

鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统


包含三个页面:

- 带有地理位置展示的实时监测数据展示;

- 90分钟历史数据;

- 30天历史数据。

 

2. 监测节点分布



原型系统终端:拥有5个种子节点,均放置于志愿者家中的露天阳台上,直接监测生活环境数据。具体分布地点位于:

- 001:南山区 - (前海:西南部)
- 002:南山区 - (前海:东北部)
- 003:南山区 - (后海:海岸城)
- 004:宝安区 - (宝安:西部)
- 005:宝安区 - (宝安:东部)

注: 005节点选择了厨房外的阳台,用于局部真实环境数据的突出展示(吸烟、油烟等),所以后续展示数据中,短期波动比较大。



3. 追踪数据与分析



短期污染气团移动的情况,出现过多次,这里针对一次典型的事件分析,来看一下具体情况的分析过程,事件时间是 2020年4月3日 星期五。



(1)系统数据

 

鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统

实时监测页面

 

由此截图可知,西侧的宝安、南山前海的空气质量尚可,但东侧的后海等地已经出现了读数升高的情况。是内源问题吗?还是数据异常?

接下来看一下90分钟数据

 

鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统

鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统


由两个先后时间的截图可以明显发现,这是一个外部颗粒物气团,且有一个明显的移动过程:


- 西侧的1、4节点,监测指标首先上升,首先下降;

- 东侧的2、3、5节点,监测指标延后上升,延后下降。

初步判断:污染源是由外部进入深圳,是一个自西向东的移动过程。

由于我们的节点较少,未覆盖深圳以外地区,所以接下来我们使用了中国气象局及aqicn.org(第三方数据,可信度未知,这里仅做参考)的数据,进行对比,及外源性分析。



(2)公开数据

 


先看一下国家气象局深圳南油监测点的数据。

 

鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统


国家气象局数据,每小时更新一次,每次一个数据指标,就指标来看,监测数据确实存在一个上升过程,并在16点进入告警状态。

也就是说,指标上升是真实存在的。

再看一下 aqicn.org 的数据。(第三方参考数据,不对其可信度负责,可信数据请关注国家气象局数据)
 

鹅厂的这波青年,自发搭建了一套分布式大气监测系统

 

aqicn.org 虽然也是以小时为频率更新数据,但提供了地理维度的数据展示效果。从图中可以看到,顺德、中山出现了更高的监测指标,结合我们自己系统的污染源移动数据,初步的推断是:也许顺德、中山首先受到了影响,且污染气团进一步越过珠江,到达了深圳。

但顺德、中山位于深圳的西北方和西方,为什么我们的系统监测看,似乎仅仅是西方传播源呢?为了进一步了解这个问题,我们接下来看一下地理情况及路径分析。



(3)污染来源与路径分析



先来看一下三地的地形情况

 

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