从传统到网格化：空气质量监测系统的演变和发展

时间: 2024-08-26 16:06:18 |   作者: lpl比赛压注-产品中心

  空气质量是影响人类健康和生态环境的主要的因素，随着工业化和城市化的发展，空气污染问题日渐严重，对人类的生命安全和社会经济发展造成了巨大的威胁。根据世界卫生组织（WHO）的报告，全球每年有约700万人死于与空气污染相关的疾病，其中90%发生在低收入和中等收入国家。因此，及时、准确、全面地监测空气质量，对于制定有效的环境保护政策，预警和应对空气污染事件，提高公众的环境意识和参与度，具备极其重大的意义。

  传统的空气质量监测系统主要是依靠固定的、分布稀疏的、成本高昂的监测站点，通过专业的仪器设施，对空气中的主要污染物进行定点、定时、定量的采样和分析。这种方式虽能提供较高的数据精度和可靠性，但也存在以下几个方面的局限性：

  空间覆盖不足：由于监测站点数量有限，往往只能覆盖部分城市区域或重点区域，无法反映城市内部或区域之间的空气质量差异和变化趋势。例如，根据中国环境保护部（MEP）发布的《2017年中国城市环境状况公报》，全国共有338个地级及以上城市建立了国家控制站点共1436个，平均每个城市只有4.2个站点。

  时间延迟较大：由于监测数据需要经过采样、传输、处理、审核等多个环节，往往需要数小时甚至数天才能向公众发布，无法实时反映空气质量状况和变化。例如，根据中国环境保护部（MEP）发布的《2017年中国城市环境状况公报》，全国338个地级及以上城市中只有153个城市实现了小时数据发布。

  数据共享不充分：由于监测数据涉及多个部门和机构的利益和责任，往往存在数据孤岛、数据壁垒、数据不透明等问题，导致数据利用效率低下，无法形成有效的数据协同和数据驱动。例如，根据中国科学院（CAS）发布的《中国空气质量科学评估报告》，全国共有约1.5万个空气质量监测站点，但只有约10%的数据向社会公开。

  公众参与不够：由于监测数据缺乏个性化、互动性和可视化等特点，往往难以引起公众的关注和兴趣，无法满足公众对空气质量信息的多样化需求，也无法激发公众参与环境保护的积极性。例如，根据中国社会科学院（CASS）发布的《2017年中国城市蓝皮书》，全国城市居民对空气质量的满意度只有49.3%，而对空气质量信息的获取方式的满意度只有38.6%。

  为了克服传统空气质量监测系统的局限性，提高空气质量监测的效率和效果，近年来出现了一种新型的空气质量监测系统——网格化空气质量监测系统。

  网格化空气质量监测系统是指利用大量分布广泛、成本低廉、功能多样的移动或固定式传感器设备（如智能手机、车载设备、无人机、路灯等），通过无线通信技术，将空气质量数据实时上传到云端平台，通过大数据分析和人工智能技术，对空气质量进行高分辨率、高频率、高维度的监测和评估，形成网格化的空气质量分布图和预测模型，并通过多种渠道和形式，向公众和决策者提供空气质量信息和服务。

  空间覆盖广泛：由于传感器设备数量众多，可以覆盖城市的各个角落，甚至是农村、山区等偏远地区，可以反映空气质量的细微差异和变化趋势，提高空气质量监测的精度和灵敏度。例如，北京市利用约1.2万个路灯杆上安装的传感器设备，构建了一个覆盖全市范围的网格化空气质量监测系统，实现了每平方公里一个监测点，每15分钟更新一次数据。

  时间响应及时：由于传感器设备可以实时上传数据，无需经过复杂的数据处理和审核环节，可以实时反映空气质量状况和变化，提高空气质量监测的时效性和实用性。例如，上海市利用约3万辆出租车上安装的传感器设备，构建了一个覆盖全市范围的网格化空气质量监测系统，实现了每平方公里约10个监测点，每5分钟更新一次数据。

  数据共享充分：由于传感器设备可以采用开放式的数据协议和标准，可以实现数据的互联互通和互操作，打破数据孤岛和壁垒，提高数据的透明度和可信度，促进数据的协同和驱动。例如，美国加州利用约1.2万个由公众自发购买并安装在家庭或办公场所的传感器设备（PurpleAir），构建了一个覆盖全州范围的网格化空气质量监测系统，实现了每平方公里约1个监测点，每10分钟更新一次数据，形成了加州网格化空气质量分布图，并通过手机APP、微信小程序、官方网站等渠道向公众提供空气质量信息和服务。

  公众参与积极：由于传感器设备能够给大家提供个性化、互动性和可视化等特点，可以吸引公众的关注和兴趣，满足公众对空气质量信息的多样化需求，激发公众参与环境保护的积极性。例如，北京市利用手机APP、微信小程序、官方网站等渠道向公众提供空气质量信息和服务，同时还开放了空气质量数据的API接口，鼓励公众开发各种应用程序和产品，如空气质量地图、空气质量日历、空气质量闹钟等。

  可以看出，网格化空气质量监测系统是一种创新的、高效的、智能的空气质量监测方式，它克服了传统空气质量监测系统的局限性，提高了空气质量监测的精度、时效性、透明度和公众参与度，为环境保护和治理提供了有力的数据支撑和服务。网格化空气质量监测系统不但可以提升城市的环境管理上的水准，也能加强公众的环境意识和责任感，促进城市的可持续发展和绿色发展。网格化空气质量监测系统还有着广阔的发展前途和挑战，要进一步完善技术标准和规范，提高数据质量和安全，加强数据分析和应用，扩大数据共享和协作，增加数据价值和效益。