Γενικά

Οι σταθμοί εγκαταστάθηκαν σε θέσεις του Λεκανοπεδίου Αττικής σύμφωνα με τον σχεδιασμό που περιγράφεται στο Αντικείμενο του έργου. Για την τεκμηρίωση και την τελική επιλογή των σημείων τοποθέτησης ακολουθούνται πλήρως οι προδιαγραφές χωροθέτησης που προδιαγράφονται από την οδηγία 2008/50/EK (π.χ. αντιπροσωπευτικότητα θέσεων, αποστάσεις από έδαφος, εμπόδια ελεύθερης ροής, δρόμους, σημειακές πηγές κ.α.).

Για όλα τα συστήματα μέσου και χαμηλού κόστους πραγματοποιήθηκε διαδικασία διαβαθμονόμησης με πρότυπα όργανα μέτρησης στον σταθμό του ΕΑΑ στο Θησείο, για περίοδο τουλάχιστον 3 εβδομάδων. Σε αυτό το διάστημα, συστήματα αισθητήρων και πρότυπα όργανα λειτουργούν ταυτόχρονα στην ίδια θέση, επιτρέποντας την αξιολόγηση της κοινής τους χρονικής διακύμανσης καθώς και τον υπολογισμό συντελεστών για την προσαρμογή των επιπέδων των συστημάτων αισθητήρων με μεγαλύτερη ακρίβεια ως προς τα όργανα αναφοράς.  

Σταθμός ΕΑΑ στο Θησείο (εξωτερική άποψη και όργανα αναφοράς εντός του σταθμού)

Σύστημα Μέτρησης Πολλαπλών Ρύπων - Μέσου Κόστους

Στα πλαίσιο υλοποίησης του Emission έγινε και η προμήθεια έξι συστημάτων μέτρησης πολλαπλών ρύπων τύπου AQMesh®. Τα συστήματα περιλαμβάνουν ηλεκτροχημικούς αισθητήρες Alphasense® για τη μέτρηση O₃, NO₂ και CO, καθώς και οπτικό αισθητήρα μέτρησης αριθμού σωματιδίων σε πολλαπλές κατηγορίες μεγέθους, ο οποίος παρέχει συγκεντρώσεις PM_2.5. Καταγράφονται επίσης μετεωρολογικές παράμετροι (θερμοκρασία, σχετική υγρασία, βαρομετρική πίεση). Το σύστημα AQMesh χρησιμοποιεί εξειδικευμένους αλγόριθμους στην πλέον πρόσφατη έκδοση τους για την επεξεργασία του σήματος των ηλεκτροχημικών και οπτικών αισθητήρων σε συγκεντρώσεις των αντίστοιχων ρύπων. Επικοινωνεί μέσω GSM/GPRS με τον διακομιστή δεδομένων της εταιρείας, όπου τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία, αποθηκεύονται και στη συνέχεια μεταφέρονται μέσω API στον κεντρικό εξυπηρετητή του Emission (δεδομένα σε 15-λεπτη βάση). Τα συστήματα AQMesh έχουν τοποθετηθεί σε δημόσια κτήρια, σε συνεργασία με την Περιφέρεια Αττικής και Δήμους του Λεκανοπεδίου.

Σύστημα αισθητήρων AQMesh® μέσου κόστους, για τη μέτρηση πολλαπλών ατμοσφαιρικών ρύπων

Σύστημα Μέτρησης Πολλαπλών Ρύπων - Χαμηλού Κόστους

Στα πλαίσιο υλοποίησης του Emission πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη ολοκληρωμένου συστήματος παρακολούθησης ατμοσφαιρικής ρύπανσης χαμηλού κόστους, με χρήση τεχνολογίας αισθητήρων και IoT. Το σύστημα περιλαμβάνει ηλεκτροχημικούς αισθητήρες Alphasense® για τη μέτρηση NO₂ και Ο₃, και τον οπτικό αισθητήρα Plantower PMS5003 για μέτρηση αριθμού σωματιδίων σε πολλαπλές κατηγορίες μεγέθους, ο οποίος παρέχει τις συγκεντρώσεις PM_2.5. Οι μετεωρολογικές παράμετροι (θερμοκρασίας, σχετική υγρασία, βαρομετρική πίεση) καταγράφονται χρησιμοποιώντας αισθητήρα Bosch Sensortec BME280. Οι σταθμοί χαμηλού κόστους υποστηρίζονται υπολογιστικά από ένα μικροελεγκτή της οικογένειας STM32-Nucleo εξασφαλίζοντας χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ταυτόχρονα υψηλή επεξεργαστική ισχύ. Οι τρόποι επικοινωνίας των αισθητήρων με τον μικροελεγκτή ποικίλουν ανάλογα τον αισθητήρα, για τους ηλεκτροχημικούς αισθητήρες αερίων η διασύνδεση γίνεται με αναλογικό τρόπο καθώς ο μικροελεγκτής προσφέρει υψηλό ρυθμό δειγματοληψίας στις αναλογικές του εισόδους. Η διασύνδεση του οπτικού αισθητήρα μικροσωματιδίων, της διάταξης εντοπισμού θέσης GPS, της εσωτερικής κάρτας μνήμης SD, της διάταξης ασύρματης δικτύωσης WiFi και του modem για μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύου κινητής τηλεφωνίας GPS/GPRS έχουν επιτευχθεί με χρήση σειριακού πρωτοκόλλου επικοινωνίας RS-232. Ο βαρομετρικός αισθητήρας επικοινωνεί με τον μικροελεγκτή με σειριακό τρόπο I2C. Τρεις κατηγορίες σταθμών χαμηλού κόστους έχουν κατασκευασθεί σύμφωνα με τον τρόπο επικοινωνίας και την παροχή ενέργειας. Η πρώτη κατηγορία είναι με χρήση ασυρμάτου δικτύου και παροχή ενέργειας, η δεύτερη κατηγορία είναι με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας και παροχή ενέργειας, η τρίτη κατηγορία είναι με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας και αυτόνομο σύστημα παροχής ενέργειας με χρήση φωτοβολταικού πάνελ και συσσωρευτή. Η κατασκευή του κάθε σταθμού φιλοξενείται σε πλαστικό κουτί τυποποίησης κατά IP67. Η λειτουργία του σταθμού χαμηλού κόστους περιγράφεται από ένα κύκλο προγράμματος, οπού ανά δέκα δευτερόλεπτα λαμβάνονται μετρήσεις από τους αισθητήρες, κάθε πέντε λεπτά αποστέλλονται με json string οι μέσες τιμές των μετρήσεων που έχουν ληφθεί, με χρήση ασυρμάτου δικτύου WiFi ή μέσω δικτύου κινητής τηλεφωνίας GPRS στον κεντρικό εξυπηρετητή του Emission, Έχει πραγματοποιηθεί η κατασκευή και ο προγραμματισμός 20 συστημάτων από το ΠΑΔΑ, αναλυτικότερα οι σταθμοί είναι, τέσσερις (4) ενεργειακά αυτόνομοι, με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας GPRS, τρεις (3) με χρήση ασύρματης δικτύωσης και δεκατρείς (13) με χρήση δικτύου κινητής τηλεφωνίας GPRS, οι οποίοι αναπτύσσονται σε θέσεις του Λεκανοπεδίου Αττικής, που περιλαμβάνουν δημόσια κτήρια και ιδιωτικές κατοικίες.

Σύστημα αισθητήρων χαμηλού κόστους, που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο του Emission για τη μέτρηση πολλαπλών ατμοσφαιρικών ρύπων

Σύστημα Μέτρησης Επιπέδων Αιθάλης

Για τον προσδιορισμό των ατμοσφαιρικών συγκεντρώσεων αιθάλης (BC) σε πολλαπλές θέσεις στο Λεκανοπέδιο, χρησιμοποιούνται μικρο-αιθαλόμετρα. Το αιθαλόμετρο είναι ένα όργανο που προσδιορίζει τις συγκεντρώσεις BC καταγράφοντας την απορρόφηση ακτινοβολίας που προκαλείται από αιωρούμενα σωματίδια που συλλέγονται σε φιλτροταινία. Το μικρο-αιθαλόμετρο τύπου Aethlabs microAeth® ΜΑ-200, που χρησιμοποιείται στο Emission, είναι ένα σύστημα που παρέχει τις περισσότερες δυνατότητες ενός αιθαλομέτρου αναφοράς, συνδυάζοντας την αξιόπιστη μέτρηση με μικρότερο μέγεθος και κόστος, παρέχοντας ευελιξία στην ολοκλήρωση του σε δίκτυα IoT. To ΜΑ-200 καταγράφει την απορρόφηση ακτινοβολίας σε 5 μήκη κύματος, στο φασματικό εύρος 375-880 nm, και μέσω ανάλυσης των φασματικών ιδιοτήτων απορρόφησης μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη συνεισφορά συγκεκριμένων πηγών αιθάλης, όπως η χρήση ορυκτών καυσίμων (π.χ. πετρέλαιο, βενζίνη) και η καύση βιομάζας (π.χ. καυσόξυλα).

Για τον προσδιορισμό των ατμοσφαιρικών συγκεντρώσεων αιθάλης (BC) σε πολλαπλές θέσεις στο Λεκανοπέδιο, χρησιμοποιούνται μικροαιθαλόμετρα. Το αιθαλόμετρο είναι ένα όργανο που προσδιορίζει τις συγκεντρώσεις BC καταγράφοντας την απορρόφηση ακτινοβολίας που προκαλείται από αιωρούμενα σωματίδια που συλλέγονται σε φιλτροταινία. Το μικροαιθαλόμετρο τύπου Aethlabs microAeth® ΜΑ-200, που χρησιμοποιείται στο Emission, είναι ένα σύστημα που παρέχει τις περισσότερες δυνατότητες ενός αιθαλομέτρου αναφοράς, συνδυάζοντας την αξιόπιστη μέτρηση με μικρότερο μέγεθος και κόστος, παρέχοντας ευελιξία στην ολοκλήρωση του σε δίκτυα IoT.

To ΜΑ-200 καταγράφει την απορρόφηση ακτινοβολίας σε 5 μήκη κύματος, στο φασματικό εύρος 375-880 nm, και μέσω ανάλυσης των φασματικών ιδιοτήτων απορρόφησης μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη συνεισφορά συγκεκριμένων πηγών αιθάλης, όπως η χρήση ορυκτών καυσίμων (π.χ. πετρέλαιο, βενζίνη) και η καύση βιομάζας (π.χ. καυσόξυλα). Ειδικά για το EMISSION, η AethLabs ανέπτυξε firmware που επιτρέπει την διακεκομμένη λειτουργία του οργάνου χωρίς να απαιτείται tape advance, εξοικονομώντας ταινία κατά 50%, διασύγκριση δε μεταξύ της διακεκομμένης και της συνεχούς λειτουργίας από το ΕΑΑ έδειξε ότι η ποιότητα των μετρήσεων είναι εφάμιλλη.

Για τη λειτουργία των οργάνων στο πλαίσιο του Emission έχει πραγματοποιηθεί η ανάπτυξη από την ENCO κατάλληλου περιβλήματος (IP65), το οποίο εκτός από την υποδοχή του μικροαιθαλομέτρου περιλαμβάνει ένα Raspberry Pi 3 Model B+ με ειδικό driver ανεπτυγμένο για το πρόγραμμα το οποίο ελέγχει την συσκευή, λαμβάνει τις μετρήσεις, συνδέεται μέσω WiFi στο διαδίκτυο και αποστέλλει στον κεντρικό διακομιστή τις μετρήσεις.

Σύστημα microAeth ΜΑ200 για την μέτρηση συγκεντρώσεων αιθάλης (BC)