شهر های هوشمند خط مقدم جنگ با آلودگی هوا
به گزارش توسعه نرم افزار، پیچیده شدن الگوهای انتشار آلاینده و افزایش حساسیت شهرها نسبت به نتایج بهداشتی و اقتصادی آلودگی، سبب شده فناوری های شهر هوشمند بعنوان بدیلی تحول ساز در این عرصه مطرح شوند.
به گزارش توسعه نرم افزار به نقل از مهر؛ آلودگی هوای شهری به عنوان یکی از پیچیده ترین و بغرنج ترین چالش های زیست محیطی شهرهای امروز بر تمامی ابعاد حیات شهری تاثیر می گذارد و با برهم زدن تعادل میان سلامت عمومی، کیفیت زیست محیطی و کارکرد اقتصادی شهرها، به مسئله ای راهبردی در مدیریت شهری تبدیل گشته است. رشد سریع جمعیت، گسترش بی وقفه محدوده های شهری، تراکم بالای کارهای اقتصادی و استقرار گسترده زیرساخت های حمل و نقل، به تشکیل منابع متنوع انتشار آلاینده در مقیاس محلی و منطقه ای انجامیده است. در چنین شرایطی، اتکای صرف به شیوه های سنتی پایش کیفیت هوا که عمدتا بر چند ایستگاه ثابت با پوشش محدود تکیه دارد، قادر نیست تصویری واقع گرا از ماهیت پراکنده، متغیر و وابسته به الگوهای جوی آلودگی هوا عرضه نماید. این محدودیت ساختاری باعث شد نظام های نظارتی کلاسیک نه تنها از تشخیص دقیق نقاط بحرانی بازبمانند بلکه توان پیش بینی و مداخله بموقع در وضعیت افزایش آلودگی را هم نداشته باشند. هم زمانی این نارسایی ها با پیچیده تر شدن الگوهای انتشار آلاینده و افزایش حساسیت شهرها نسبت به دستاوردهای بهداشتی و اقتصادی آلودگی، سبب شده فناوری های شهر هوشمند به عنوان بدیلی تحول ساز در این زمینه مطرح شوند، چونکه این فناوری ها با فراهم کردن امکان پایش گسترده، تحلیل یکپارچه و مداخله فعال، ظرفیت مدیریت علمی و داده محور کیفیت هوا را به صورت بنیادین ارتقا می دهند و به یکی از ارکان اصلی راهبردهای نوین محیط زیستی شهرها تبدیل گشته اند.
چالش پایدار آلودگی هوای شهری
آلودگی هوا در شهرها عمدتا از کارهای انسانی ناشی می شود و منابع اصلی آن وسایل نقلیه خصوصاً خودرو های دیزلی و فرسوده، صنایع، نیروگاه های سوخت فسیلی، سیستم های گرمایش تجاری و خانگی و کارهای کشاورزی پیرامونی است. اثرات این آلودگی گسترده و چندبعدی است. از منظر سلامت، تماس با ذرات معلق و گازهای آلاینده به بروز بیماری های تنفسی، قلبی، سرطان ریه و مرگ زودرس منجر می شود و گروههای حساس مانند خردسالان و سالمندان بیشترین صدمه را تجربه می کنند. از منظر زیست محیطی، آلودگی هوا در تشدید تغییرات اقلیمی، باران اسیدی و صدمه به زیست بوم ها نقش جدی دارد و از منظر اقتصادی هزینه های درمان، کاهش راندمان نیروی کار و خسارت به زیرساخت ها را بیشتر می کند. افزون بر این، پویایی مکانی و زمانی آلودگی هوا که به عواملی مانند الگوهای ترافیک، شرایط جوی و پراکندگی منابع آلاینده وابسته است سبب می شود شبکه های محدود پایش سنتی نتوانند تصویر کامل و دقیقی از وضعیت کیفیت هوا در سطح شهر عرضه کنند.
نقش فناوری های شهر هوشمند در مدیریت کیفیت هوا
در این راستا، کارشناسان اعتقاد دارند که فناوری های شهر هوشمند تحول مهمی در رویکرد مدیریت کیفیت هوا به وجود آورده اند. این فناوری ها با بوجودآوردن شبکه های سنسوری گسترده، زیرساخت ارتباطی اینترنت اشیا و پلت فرم های تحلیل داده، امکان پایش لحظه ای، تحلیل عمیق و مداخله فعال در حوزه مدیریت آلودگی را فراهم می سازند. این رویکرد نه تنها نقاط آلاینده را دقیق تر شناسایی می کند بلکه با اتصال داده های کیفیت هوا به سیستم های حمل و نقل، هواشناسی، مدیریت انرژی و نظارت صنعتی، شناخت چندبعدی و جامع تری از پدیده آلودگی به دست می دهد و زمینه تصمیم گیری مبتنی بر داده در مدیریت شهری فراهم می سازد.
فناوری های کلیدی در پایش و مدیریت هوشمند آلودگی هوا
شبکه های سنسور کیفیت هوا مهم ترین مؤلفه سیستم هوشمند پایش آلودگی هوا محسوب می شوند. این حسگرها قادرند ذرات معلق در اندازه های مختلف و گازهای آلاینده مانند دی اکسید نیتروژن، اوزون، مونوکسید کربن و دی اکسید گوگرد را در مقیاس محلی اندازه گیری کنند. بااینکه ایستگاه های مرجع دارای دقت بالاتری هستند اما هزینه زیاد و محدودیت های استقراری آنها سبب شده است که شبکه سنسورهای کم هزینه برای پوشش گسترده و ثبت تغییرات محلی آلودگی در معابر، مناطق صنعتی و محوطه های آموزشی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، زیرساخت ارتباطی اینترنت اشیا پیونددهنده این حسگرها با پلت فرم های مرکزی است و از راه پروتکل هایی مانند وای فای یا شبکه های سلولی داده های اندازه گیری شده را به صورت مستمر منتقل می کند. انتخاب فناوری ارتباطی بر مبنای نیازهای مصرف انرژی سنسور، گستره پوشش و حجم داده صورت می گیرد و وجود شبکه ارتباطی پایدار شرط تحقق پایش لحظه ای است. پلت فرم های داده محور در شهر هوشمند محلی برای تجمیع، پالایش و تحلیل داده های کیفیت هوا و اتصال آنها با سایر داده های شهری هستند. این پلت فرم ها با به کارگیری الگوریتم های کلان داده و هوش مصنوعی قادرند الگوهای آلودگی، منابع آلاینده و روابط میان متغیرهای شهری را شناسایی و تصویر آنرا در چارچوب نقشه ها و داشبوردهای تحلیلی به مدیران شهری و عموم مردم عرضه کنند. مدل سازی پیش بینانه یکی از پیشرفته ترین کارکردهای این پلت فرم ها بحساب می آید. بر همین مبنا و با ترکیب داده های گذشته و حال کیفیت هوا با داده های هواشناسی و ترافیکی، امکان پیش بینی تغییرات آتی کیفیت هوا فراهم می شود و شهر می تواند قبل از وقوع شرایط بحرانی، هشدارهای لازم را صادر یا محدودیت های موقت ترافیکی اعمال نماید. علاوه بر این، نظام اطلاع رسانی عمومی در شهر هوشمند اهمیت بالای ی در پیشرفت آگاهی و رفتار شهروندان دارد. انتشار داده های لحظه ای از راه اپلیکیشن ها، نمایشگرهای عمومی و سیستم های وب، شهروندان را قادر می سازد مسیرهای سالم تر را انتخاب کنند یا در دوره های آلودگی بالا زمان حضور در فضای باز را کاهش دهند.
کاربرد فناوری های هوشمند در کاهش آلودگی هوا
شهری که به داده های دقیق و لحظه ای کیفیت هوا مجهز است می تواند سیاستگذاری هدفمندتری انجام دهد. داده ها به مدیران شهری اجازه می دهد نقاط بحرانی را شناسایی و اقدامات کنترلی را در همان نقاط اعمال کنند یا الگوی توسعه شهری و کاربری زمین را با ملاحظات کیفیت هوا سازگار کنند. سیستم های هوشمند مدیریت ترافیک با اتصال به داده های کیفیت هوا می توانند بار ترافیک را در مسیرهای آلوده کاهش دهند، چراغ های راهنمایی را تنظیم کنند یا مسیرهای جایگزین برای رانندگان پیشنهاد دهند و با بوجودآوردن مناطق کم انتشار تردد خودرو های آلاینده را محدود کنند. همین طور در حوزه کارهای صنعتی، سنسورهای محیطی و پلت فرم های تحلیلی امکان نظارت مستمر بر انتشار آلاینده ها را فراهم می آورد و نهادهای ناظر می توانند در صورت تجاوز از استانداردها اقدامات اصلاحی را سریع تر انجام دهند. گسترش زیرساخت های حمل و نقل پاک مانند دوچرخه سواری، حمل و نقل عمومی هوشمند و خودرو های برقی هم با تاکید بر داده های لحظه ای کیفیت هوا حمایت می شوند. اطلاع رسانی دقیق و تسهیل استفاده از این گزینه ها، وابستگی به خودرو های شخصی را می کاهد. در چنین شرایطی، منابع طبیعی و فضاهای سبز شهری هم بخشی از راه حل هستند و داده های سنجش کیفیت هوا این امکان را فراهم می سازند که بهترین نقاط برای کاشت درخت یا ایجاد فضاهای سبز مشخص شود و جذب آلاینده ها به حداکثر برسد.
مزایای رویکرد هوشمند در مدیریت آلودگی هوا
به کارگیری فناوری های مبتنی بر شهر هوشمند در مدیریت کیفیت هوا آثار قابل توجهی در سلامت عمومی دارد؛ چونکه کاهش غلظت آلاینده ها به کاهش بیماری های تنفسی، قلبی و مرگ ومیر ناشی از آلودگی منجر می شود. پیشرفت کیفیت هوا همین طور با صیانت از اکوسیستم ها، کاهش باران اسیدی و کاهش گازهای گلخانه ای هم راه است. از منظر برنامه ریزی شهری، دسترسی به داده های دقیق و تحلیلی، کار آمدی و قدرت تصمیم گیری را بیشتر می کند و اجرای سیاستهای کاهش آلودگی را هدفمندتر می کند. آگاهی عمومی هم با انتشار داده های قابل فهم افزایش خواهد یافت و مشارکت شهروندان در بهبود کیفیت هوا را تقویت می کند.
چالش های پیاده سازی راهکارهای هوشمند
بااینکه مزایای شهر هوشمند در حوزه کیفیت هوا قابل توجه است اما پیاده سازی آن با مجموعه ای از چالش های ساختاری، اقتصادی و فناورانه رو به رو است که در صورت نادیده گرفتن می تواند کار آمدی کل سامانه را تحت تاثیر قرار دهد. ایجاد شبکه سنسور گسترده مستلزم سرمایه گذاری اولیه قابل توجه برای تهیه تجهیزات، نصب در نقاط متنوع شهری و ایجاد زیرساخت ارتباطی پایدار می باشد و همین مساله بار مالی مستمری برای نگهداری، تعمیر و جایگزینی سنسورهای مستهلک بوجود می آورد. افزون بر هزینه، پیچیدگی مدیریت داده های حجیم هم چالش مهمی است؛ چونکه شبکه ای از هزاران سنسور، حجم عظیمی از داده های لحظه ای تولید می کند که پردازش، ذخیره سازی، پالایش و تحلیل آنها نیازمند معماری داده پیشرفته، قابلیت مقیاس پذیری و معیارهای یکپارچه سازی است. از همین روی، یکی از مسایل فنی اساسی، ضرورت کالیبراسیون مستمر حسگرها برای حفظ دقت اندازه گیری است. قرارگیری در محیط بیرونی و تماس مداوم با شرایط جوی، منجر به انحراف در داده ها و کاهش اعتبار نتایج می شود و هرگونه اختلال در صحت داده ها می تواند کل ساختار تصمیم گیری شهری را گرفتار خطا کند. همین طور چالش دیگر یکپارچه سازی داده های کیفیت هوا با سیستم های حمل و نقل، انرژی، مدیریت پسماند و نظارت صنعتی به حساب می آید که نیازمند زیرساخت ارتباطی قدرتمند و چارچوب حکمرانی داده منسجم است تا تبادل داده میان سامانه ها بصورت ایمن، سریع و استاندارد صورت گیرد. از طرفی، ملاحظات در ارتباط با حریم خصوصی و امنیت داده هم در ادغام داده های کیفیت هوا با داده های ترافیکی و مکانی اهمیت مضاعف دارد و این ترکیب در صورت فقدان سازوکارهای حفاظتی می تواند امکان استنتاج الگوهای رفتاری یا مکانی شهروندان را افزایش دهد. تدوین سیاستهای شفاف حکمرانی داده و ایجاد سیستم های امنیتی چندلایه برای صیانت از داده ها، لازمه تقویت اعتماد عمومی و تضمین پایداری نظام پایش هوشمند کیفیت هوا است.
آینده مدیریت هوشمند کیفیت هوا
تحولات آینده نشان داده است سنسورهای ارزان تر و دقیق تر نه تنها امکان پایش محلی تا سطح خیابان را فراهم می کنند؛ بلکه به علت کاهش هزینه و افزایش طول عمر عملیاتی، امکان استقرار هزاران نقطه پایش خردمقیاس را در سراسر شهر فراهم خواهند کرد و این امر تصویری بی سابقه از تغییرات لحظه ای آلاینده ها عرضه می کند. علاوه بر این، پیشرفت هوش مصنوعی هم به مرحله ای رسیده است که می تواند الگوهای انتشار را در بازه های زمانی کوتاه شناسایی کند، منابع آلاینده را با دقت بالا از یکدیگر تفکیک نماید و رفتار آلاینده در تعامل با شرایط جوی، جریان ترافیک و کارهای صنعتی را مدل سازی کند و این توانایی به مفهوم گذار از پایش صرف به مدیریت فعال و مداخله پیش دستانه است. ادغام داده های کیفیت هوا با دستگاه های سلامت شخصی مانند ساعتهای هوشمند و سنسورهای پوشیدنی هم مسیر جدیدی در مدیریت فردمحور آلودگی می گشاید. به اعتقاد کارشناسان، این ترکیب می تواند اطلاعاتی درباره ی میزان واقعی قرارگیری هر فرد در معرض آلاینده ها عرضه نماید و سفارش های سلامت محور، تنظیم فعالیت روزانه و هشدارهای ویژه برای افراد حساس را با دقت بالاتر ممکن کند. همین طور سودجستن از راهکارهای مبتنی بر طبیعت با هدایت داده های تحلیلی به یکی از محورهای اصلی آینده مدیریت آلودگی هوا تبدیل خواهد شد. چونکه داده های دقیق امکان تعیین بهترین نقاط برای کاشت پوشش گیاهی، توسعه کمربندهای سبز، طراحی مسیرهای بادگذر شهری و انتخاب گونه های گیاهی سازگار با شرایط محلی را فراهم می آورد و این رویکرد داده محور سبب می شود مداخلات مبتنی بر طبیعت، بیشترین کارآیی را در جذب آلاینده ها و بهبود کیفیت هوا داشته باشند.
مطلب توسعه نرم افزار را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط در DevSoft
نظرات بینندگان DevSoft در مورد این مطلب