Како технологијата ни помага да се измери загаденоста

Податоците за воздушното загадување, температурата, влагата и притисокот ги пренесуваме идентично како што се отчитуваат од искористените сензори, вели Панче Чавковски, сениор софтверски инженер во Netcetera 

Каков воздух дишеме денеска? Што велат мерачите на загаденоста на воздухот, колку изнесуваат PM10, PM2,5, но и концентрацијата на гас, присуство на CO, O3, SO2 и NO2? Pulse.eco е платформа на која во секое време можете да добиете одговори на овие прашања. Користејќи најнова технологија, тим од компанијата Netcetera пред неколку години почнал да истражува на полето на Internet of Things (IoT) технологиите и барал начин како сето тоа да го употреби за нешто корисно. Во интервјуто за Факултети.мк, Панче Чавковски, сениор софтверски инженер во Netcetera, објаснува како платформата SkopjePulse.mk созреа и прерасна во pulse.eco.

Панче Чавковски, сениор софтверски инженер во Netcetera
Како се јави идејата за платформата pulse.eco? 

– Пред неколку години решивме да посветиме време и ресурси кон истражување на IoT технологиите. Конкретно, LoRaWAN како медиум за комуникација. За таа цел набавивме неколку LoRaWAN базни станици, ги поставивме низ Скопје, ги приклучивме кон глобалната отворена мрежа TheThingsNetwork и со тоа го инициравме TheThingsNetwork Скопје. Откако доволно ја запознавме технологијата, баравме начин како знаењето да го претвориме во нешто конкретно и по можност, општо корисно. Не помина долго време пред да дојдеме до идејата за SkopjePulse.мк.

Во почетокот платформата работеше само со LoRaWAN уреди и со јавните владини податоци. Наредниот чекор што го направивме беше дизајн и поставување Wi-Fi уреди со кои покривме и некои зони што беа недостапни со LoRaWAN. 

Pulse.eco се роди откако skopjepulse.mk созреа како решение и ги знаевме сите потребни променливи за да преминеме од локална кон глобална платформа. По неколкумесечна работа со повеќе колеги и колешки од различни профили го лансиравме pulse.eco за Битола и за Охрид, заедно со редизајнираните и подобрени веб и мобилни апликации. 

Преку платформата се следат неколку параметри: загадувања со PM10, PM2,5, врева, температура, влажност, притисок. Објаснете ни на кој начин функционира?

– Уредите што ги прибираат информациите користат два канала за комуникација: LoRaWAN и Wi-Fi. Во моментов, LoRaWAN уреди има само во Скопје. Прочитаните вредности од сензорите се препраќаат кон платформата каде што се зачувуваат во NoSQL база на податоци, наменета за складирање ваков тип информации. Сензорите што се користат се лесно достапни, не се скапи и работат со солидна прецизност. На крај, информациите можат да се прегледаат преку веб-страницата, мобилните апликации или понудените сервиси. Сите податоци прибрани од pulse.eco се отворени и слободни за користење од секого.

Малку познат факт е дека pulse.eco прибира и други информации, како што се концентрација на гас, присуство на CO, O3, SO2 и NO2. Дополнително, работиме на надградба на софтверот за да може да прикажува ниво на површински води. Сепак, овие информации не ги прикажуваме поради тоа што дел се оскудни, а дел сè уште се експериментални.

Каква технологија се користи за да се утврди актуелната состојба и како се сумираат резултатите?

– Податоците за воздушното загадување, температурата, влагата и притисокот ги пренесуваме идентично како што се отчитуваат од искористените сензори. Како што е наведено во делот за информации на страницата, во новата верзија на pulse.eco Wi-Fi уредите, искористените сензори за овие податоци се Nova PM SDS011 и Bosch BME680. 
Мерењата за бучава се прават со Seeed Sound Sensor и подлежат на минимална обработка. Ова е направено за конзистентност на податоците прочитани од LoRaWAN и Wi-Fi уредите. Бидејќи бучавата како мерка е субјективна и не корелира сосема линеарно со интензитетот на звук, бојата, како и фреквенцијата, решивме прикажаните броеви да ги претставиме во општа единица мерка (единици) за да бидат поразбирливи. Дополнително, со семплирањето делумно се филтрираат само оние фреквенции што се во аудиоопсегот на човечкото уво.

Платформата е агностична во поглед на изворот на податоците, што значи дека на мрежата може да се поврзе кој било уред што би бил правилно регистриран и би комуницирал со пропишаното API. Ова отвора можност во иднина да се приклучат и поскапи комерцијални сензори кои покрај тековните мерки, би прикажувале и други податоци што би им биле од помош на граѓаните.

За визуализација, информациите од последните 24 часа ги прикажуваме директно и се користи алгоритамот Voronoi за обележување на најблиските области. Доколку некој уред нема поголеми прекини во работата, за него и за целиот град се пресметуваат дневни, неделни и месечни средни вредности од секоја од мерките.

Во моментот се мери состојбата на десет локации во Скопје и во шест града низ Македонија. По кој принцип се одбираа локациите каде што ќе се вршат мерењата?

– Иницијално мрежата ја ширевме со помош на колеги, колешки, пријатели и ентузијасти. Ова беше намерно направено за да се осигуриме дека софтверот е доволно стабилен и отпорен на проблеми. Секако, голем фактор имаше и локацијата, со цел да направиме што е можно порамномерна распределба. Сега ситуацијата е различна и секој може да склопи сопствен уред и да се приклучи кон мрежата. Секако, има некои основни побарувања што мора да бидат исполнети за да не се наруши точноста на прибраните податоци.

Неодамна заменик-министерот за животна средина и просторно планирање Јани Макрадули јавно соопшти дека од сите мерења на загадениот воздух во земјава ги зема предвид само тие што се добиени од станици на Министерството. Сè друго нарече „фатаморгански податоци базирани на аматеризам од Али експрес“. Колку може да им се верува на податоците од pulse.eco?

– На страницата и на мобилните апликации е наведено дека податоците прикажани на pulse.eco се неофицијални и дека никој не одговара за нивната точност. Ова ќе остане така и во иднина пред сѐ поради природата на самата мрежа, без разлика какви сензори се користат за да се добијат тие податоци – дали аматерски, професионални или лабораториски точни.
Во однос на точноста на податоците, досега сме добивале забелешки и сме реагирале за некои мерења на температура, влажност и квалитет на воздухот. За температура и влажноста, увидовме дека претходно користените сензори DHT22 под некои услови може да се оштетат и да даваат грешни информации. Поради тоа, во тековната верзија на уредите што ние ги предлагаме го заменивме тој сензор со Bosch BME680, кој е попрецизен и отпорен на влијанија. За квалитетот на воздухот, најчесто се користи Nova PM SDS011 сензорот, кој е доста користен низ светот. Како пример ќе ја наведам мрежата Luftdaten, која е направена од OK Lab во Штутгарт и која се простира низ речиси цела Германија, како и во некои други европски земји. Сензорот од производителот има документирана максимална можна грешка од +/- 15%. За пример колку овие информации се блиски и го следат трендот на официјалните, во графиконот се прикажани мерењата од официјалната станица во Центар заедно со pulse.eco сензорите поставени во нејзина близина, односно: Излет и Фонтана. Мерењата се за периодот од 15 до 19 јануари:

Сепак, поради природата на нивниот извор, податоците прикажани на pulse.eco треба да се земат со доза на резерва, особено оние што се видливо различни од останатите. Имавме случај со еден од сензорите во Ѓорче Петров кој поради дефект во комуникацијата или во самиот сензор, наместо реалното отчитување, ја праќаше максималната вредност што може да ја прикаже – 1999 ug/m3. Додека ние изреагиравме, оваа бројка за жал беше веќе проширена по социјалните мрежи и преземена од неколку медиуми. Потоа ние додадовме заштита во софтверот против вакви можни идни инциденти, но, сепак, останува корисниците да ги интерпретираат одговорно покажаните податоци и да ги земаат предвид целосните трендови и околната ситуација, а не само изолираните бројки.

Побарал ли некој од владините или локалните претставници соработка со вас, за здружено да се надминат проблемите со огромното загадување во повеќе градови во Македонија?

– Pulse.eco е crowd-sourced платформа, што значи дека нејзиното ширење зависи директно од инволвираноста на граѓаните, владините и невладини организации. Со новата верзија на софтверот секој град има поставено лидер кој си зема обврска да се грижи за раст на мрежата и одржување на нејзиниот квалитет. Тој лидер може да биде индивидуалец, група на граѓани, компанија или некаква организација. 

Тимот што стои зад pulse.eco, односно група колеги и колешки ентузијасти за ова решение, ќе се грижи и понатаму за софтверот, но за самото ширење на мрежата обврската ќе им ја оставиме на локални лица и организации што имаат доста подобри познавања на локалните услови и по можност да се дел од здруженија што се занимаваат со оваа тематика. Сумирано, pulse.eco би било платформа која овозможува следење на одржлив еколошки развој. Во моментов имаме поставено лидери за неколку градови. За понатамошниот развој на skopje.pulse.eco ќе се грижат од невладината „O2 иницијатива“.

Може ли pulse.eco да се нарече почеток на IoT во Македонија? Каков бенефит би имале граѓаните и одржливиот развој?

– За самата платформа не би можел да кажам со сигурност. Но, за да овозможиме таа да функционира, ние ја поставивме првата LoRaWAN инсталација во земјата и ја поврзавме на глобалната TheThingsNetwork. Оваа мрежа е исто така crowd-sourced и е целосно слободна, што значи дека сите што се во нејзин домет можат да ја користат без никакви надоместоци и процедури.
Какви се плановите во поглед на ширењето на pulse.eco во наредните пет години?
– Очекувам да следува прогрес на три полиња: 
Прво, уште повеќе да го усовршиме техничкото решение и да ги имплементираме сите идеи што ги имаме замислено, како и други предлози од корисниците. 

Второ, сакаме да ја видиме мрежата присутна во што е можно повеќе градови, земји, па и континенти. Моментално сме присутни во неколку градови во Македонија, во Бугарија – во Софија, а наскоро и во Романија. Сигурен сум дека како што ќе ни се приклучуваат нови луѓе и нови организации, ќе добиваме и доста квалитетни предлози за подобрувања.

И трето, сакам и работам на тоа, pulse.eco да стане дел од една поголема фамилија на решенија и продукти, било хардвер било софтвер, од повеќе компании во светот. Со тоа би се овозможило мрежата да се шири со поголем избор на уреди, да се мери поширок спектар на вредности и да се интегрира со други системи што е можно полесно и поквалитетно.