Эта статья продолжает нашу серию публикаций о городских данных. Другие посты из этой серии:
2) О данных коммунальных служб на примере службы 115.бел
3) Городские данные и общество
4) Граждане-датчики — умный город как совместное действие. Часть 1.
Часть 2. Общественный мониторинг в городах. AirMQ и другие примеры из Беларуси.
Города — воплощение лучшего и худшего в нашей цивилизации, и именно там сбор данных местными сообществами позволяет решать самые насущные и острые проблемы. В Беларуси тоже есть крутые примеры таких инициатив, и они могут стать основой современного и демократического отношения к сбору и анализу данных.
Измерения в городе (urban sensing)
Современная цивилизация — городской феномен, даже сельская местность и выглядящая нетронутой природа в огромной степени трансформированы урбанизацией. Датчики в руках горожан дают шанс проводить мониторинг влияния этих сил на среду обитания человека. Есть несколько основных факторов среды, которые важны в этом вопросе. Один из них — уровень шума в городе, поскольку он связан со стрессом, продуктивностью и даже здоровьем людей. Хорошим примером проекта в этой сфере является Noise-Planet), который начался как совместный эксперимент двух университетских подразделений во Франции. Проект существует уже более 10 лет, и его участники совершают замеры по всему миру — их можно посмотреть на интерактивной карте, где есть в том числе и Минск! Еще одной очевидно важной городской темой является чистота воздуха, не случайным образом очень часто фигурирующая во многих проектах внедрения современных систем умного города, в особенности на волне популярности концепции интернета вещей (IoT).
Замеры уровня шума в Уручье на портале Noise-Planet
Измерение чистоты воздуха производится двумя способами: при помощи спутниковых и наземных датчиков. Число проектов обоих видов растет в последнее время. Большие усилия в этой области предпринимает Европейский союз, который реализует несколько проектов в сфере. Один из них — ECMWF Copernicus Atmosphere Monitoring Service . Данные с этого сервиса покрывают в том числе и территорию Беларуси, можно посмотреть на уровень концентрации оксида озота (NO2) или моноксида углерода (CO) в тропосфере. Есть и примеры частных компаний, таких как Breezometer которые занимаются оценкой качества воздуха для того, чтобы убедительнее продавать свои (полезные!) услуги и решения.
Атмосферная концентрация оксида озота (NO2) в центральной части Беларуси согласно данным ECMWF Copernicus Atmosphere Monitoring Service
Разумеется, данные со спутников имеют ограничения по разрешающей способности, а также определенные пределы чувствительности. Кроме того, спутником проще измерять концентрации веществ в верхних слоях атмосферы, чем в приземных. Первые важны для оценки общего состояния планеты, вторые — наша непосредственная среда обитания. Поэтому для контроля за качества воздуха в городах (где живет больше всего людей, а вероятность превышения норм высокая) применяются наземные датчики. К примеры, таким образом осуществляется контроль качества воздуха в Варшаве или в Минске .
Чистота воздуха в Варшаве согласно Польскому индексу качества воздуха
Чистота воздуха в Минске согласно беларускому Индексу качества атмосферного воздуха (ИКАВ)
Хорошо заметны характерные особенности такого подхода: ограниченное число датчиков, покрывающих контрольные точки города, где превышение норм наиболее вероятно: крупные магистрали на въезде в город, промышленные районы и тд. Для оценки качества воздуха во всем городе используются специальные модели, аппроксимирующие значения для всего города исходя из данных в контрольных точках, движения воздуха и свойств атмосферы, а также многолетних наблюдений зависимости между состоянием воздуха в различных точках. Это достаточно проверенный и классический способ оценки, который используется повсеместно и доказал определенную реалистичность оценок. Тем не менее, у него есть ограничения — в первую очередь связанные с числом станций замера и числом замеров в течение дня. Именно их исправление является целью альтернативных независимых систем, построенных на принципа общественного контроля. Создание полноценной и репрезентативной сети датчиков, которая покрывала бы весь город (а лучше — и пригороды!), является не самой тривиальной задачей. Стандартный подход, который основывается на использовании сравнительно малого числа сертифицированных датчиков подвергается критике все чаще . Именно для компенсации недостатков этого подхода активно разрабатываются альтернативы и дополнения. Примером может служить совместный проект Кембриджского университета и Европейского исследовательского совета Citizen Sense, в рамках которого обкатывается использование датчиков для оценки загрязнения воздуха в городской среде (Urban Sensing) и комплексного состояния флоры и фауны в дикой природе (Wild Sensing).
AirMQ — крутой минской пример глобального тренда
Приятно осознавать, что в таком хорошем деле, как активизация людей для улучшения их же условий жизни, Беларусь не позади планеты всей! Группа технических энтузиастов и экологов из Минска при поддержке нескольких НГО решила не ждать, пока в Минске будет построена своя современная система контроля за качеством воздуха, которой можно будет доверять (!) и решила сделать такую самостоятельно. Так появился проект AirMQ. Его цель — создание сети датчиков, оценивающих содержание твердых частиц в воздухе. Принцип проекта можно сравнить с командной игрой в морской бой (или Поле Чудес) — каждый участник делает по одному выстрелу-замеру, и в результате мы все видим общую картину (можем угадать слово). В реальности это означает, что появляется возможность составить детальное представление об изменении выбросов со временем, а также более оперативно реагировать на отклонения от нормы. В противном случае шанс упустить серьезную проблему выше, а возможность погасить ее в зачатке почти пропадает.
Состояние атмосферного воздуха — острая проблема в том числе и для Беларуси. Несмотря на отсутствие угольных электростанций и массовой топки углем в индивидуальной застройке, чистота воздуха в крупных городах страны не всегда на приемлемом уровне. По-прежнему активна устаревшая тяжелая промышленность, огромную долю в загрязнении воздуха занимает и личный автотранспорт, представленный старыми машинами не в лучшем состоянии. Пандемия коронавируса также тематизировала влияние загрязнения воздуха на общее здоровье организма и, в частности, на повышение смертности от респираторных инфекций. В связи с этим полагаться только на государственные датчики, мягко говоря, недальновидно. В любой стране бюрократия склонна к уменьшению объема своей работы через ее симуляцию, у нас эта ситуация резко усложняется местными особенностями устройства государства. В Беларуси создание альтернативной системы оценки состояния воздуха — не просто технический вопрос перехода на более современные распределенные решения, но и политическая цель, помогающая жителям обрести самостоятельность в понимании важных аспектов своей жизни.
Состояние воздуха в Минске согласно станциям замера AirMQ. Цветными прямоугольниками отмечены территории известных объектов-источников загрязнения, а в правом верхнем углу шкала их выбросов.
На практике проект устроен следующим образом. Желающим помогают установить у себя датчики твердых частиц, а также общего состояние воздуха (давление, влажность и температуру). Эти датчики были разработаны специально для проекта, они хорошо знакомы команде проекта, которая благодаря этому может эффективно поддерживать участников. После установки и подключения данные начнут поступать в общую базу для анализа и отображения на сайте и в приложении. Команда AirMQ участвует и в международном движении, передавая Минские данные в международный проект Sensor.Community, где собираются данные со всего мира (хотя в основном — из Западной Европы). Более подробно с тем, как работает проект, как и с текущим состоянием дел можно познакомиться посмотрев запись с недавнего вебинара.
Презентация данных с отдельной станции замера AirMQ. Показаны содержания твердых частиц различных размерностей, а также базовые параметры состояния атмосферы.
AirMQ — не единственный беларуский проект в сфере общественного мониторинга. Упоминания заслуживает общественный мониторинг качества воды в колодцах в рамках проекта Центра экологических решений «Водный контроль», а также создаваемая сейчас платформа Digital Air от компании R-nox, которая предлагает целый спектр коммерческий решений в той же сфере, что и AirMQ, но с большим числом устройств и широкими возможностями персонализации.
проект Центра экологических решений «Водный контроль»
Платформа Digital Air от компании R-nox
Помимо тематики качества воздуха и воды, ввиду строительства АЭС новую остроту приобрели замеры уровня радиации, которые, впрочем, никогда не теряли актуальности в связи с Чернобылем. Все более широко понятным становится значение замеров температуры воздуха в городах, в первую очередь летом. При определенных условиях вытяжная вентиляция в многоэтажной застройке может переставать работать. Дело в том, что наши нормы не рассчитаны на такие высокие температуры, какие несколько раз наблюдались летом. В горячих странах вентиляция организована не «снизу-вверх», а по горизонтали, с затемненной стороны на освещенную, так как разница температур (и как следствие, уровней давления) между основанием здания и его крышей может быть недостаточной для создания тяги. В целом важно не только создание инфраструктуры для измерения различных факторов окружающей среды. Не меньшее значение имеет синтезирование и лоббирование признания новых статических данных на основе этих измерений.
Проект AirMQ — современный и очень своевременный: он не только решает важные задачи, но использует прогрессивный и демократичный способ их решения. К счастью, это не единственный проект в сфере и остается искренне надеяться, что таких проектов будет становиться больше, и, конечно, что к росту их числа будет располагать ситуация в Беларуси. Такие инициативы сильны не только как способ решения проблем, но и как инструмент развития местных компетенций. Они могут стать основой как нового бизнеса, так и гражданских движений, которые бы охватывали более широкий спектр вопросов. При этом не стоит забывать и том, что в конечном итоге принятие решений остается за политикой (бизнесом, обществом) — и даже все данные мира сами по себе не изменят ситуации. Данные, которые собирает сообщество — способ и повод взять решение проблем в свои руки.