به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، در سالهای اخیر آلودگی هوا به یکی از چالشهای جدی شهرهای بزرگ جهان تبدیل شده است و راهکارهای سنتی نظارت بر کیفیت هوا که بر پایه ایستگاههای ثابت زمینی هستند، دیگر پاسخگوی نیازهای امروز نیستند. ایستگاههای ثابت محلی که در نقاط محدودی از شهر نصب میشوند، فقط دادههای محلی و نقطهای را جمعآوری میکنند و نمیتوانند تصویری جامع از وضعیت آلودگی در تمام مناطق شهر ارائه دهند. به همین دلیل، بسیاری از منابع آلودگی که در فاصله دور از این ایستگاهها قرار دارند، دیر شناسایی میشوند.
علاوه بر این، در روشهای سنتی دادهها با تأخیر پردازش میشوند و امکان پیشبینی دقیق کیفیت هوا را ندارند. این روشها همچنین در شناسایی سریع منبع آلودگی از جمله یک کارخانه خاص یا منطقه ساختوساز ضعیف عمل میکنند، چون قابلیت اسکن سهبعدی منطقه را ندارند. در حالی که آلودگی هوا میتواند در عرض چند ساعت بهشدت افزایش پیدا کند، سیستمهای سنتی اغلب چند روز طول میکشد تا مشکل را تشخیص دهند و گزارش کنند.
با افزایش جمعیت، ترافیک و فعالیتهای صنعتی، نیاز به روشهای هوشمند و سریع برای نظارت و کنترل کیفیت هوا بیش از پیش احساس میشود. در این میان، فناوریهای نوین همچون هوش مصنوعی و پهپادهای پایش، راهحلهای مؤثری ارائه کردهاند که موفقیتهای چشمگیری به دنبال داشته است.
شهرهای پیشرو از ترکیب پهپادها، سنسورهای هوشمند و هوش مصنوعی برای مدیریت کیفیت هوا بهره میبرند. این سیستمها بهجای تکیه صرف بر ایستگاههای ثابت زمینی، از پهپادهای مجهز به سنسورهای پیشرفته استفاده میکنند که میتوانند در ارتفاعات مختلف پرواز کنند و دادههای لحظهای از غلظت آلایندههایی همچون ذرات معلق (پیام۲.۵)، دیاکسید نیتروژن و مونوکسید کربن جمعآوری کنند.
هوش مصنوعی نقش کلیدی در پردازش این حجم بالای داده دارد. الگوریتمهای یادگیری ماشینی الگوهای آلودگی را تحلیل میکنند، منابع احتمالی همچون کارخانهها، ترافیک سنگین یا مناطق ساختوساز را شناسایی میکنند و حتی کیفیت هوا را برای ساعات یا روزهای آینده پیشبینی میکنند. این پیشبینیها به مقامات شهری کمک میکند تا اقدامات پیشگیرانه همچون محدود کردن تردد خودروها، هشدار به شهروندان یا تعطیلی موقت فعالیتهای صنعتی را سریعتر انجام دهند.
مزیت اصلی این رویکرد، سرعت و دقت بالاتر نسبت به روشهای سنتی است. در لسآنجلس، پهپادها در مناطق پرترافیک و صنعتی مستقر میشوند و در سنگاپور، این فناوری بخشی از برنامه شهر هوشمند است که دادهها را بهصورت یکپارچه با سیستمهای مدیریت شهری ترکیب میکند. نتیجه آن، کاهش زمان واکنش به آلودگی و بهبود سلامت عمومی شهروندان خواهد بود.
لسآنجلس: پهپادهای هوشمند در نبرد با آلودگی هوا
شهر لسآنجلس بهعنوان یکی از آلودهترین مناطق شهری آمریکا، سالهاست که با مشکل کیفیت هوا دستوپنجه نرم میکند. در این راستا، پروژهای مشترک میان آژانس حفاظت محیط زیست کالیفرنیا (CARB)، اداره کیفیت هوای ساحل جنوبی و شرکتهای فناوری در حال اجراست که از پهپادهای مجهز به هوش مصنوعی برای شناسایی سریع منابع آلودگی بهره میبرد. این سیستم با تمرکز بر مناطق صنعتی، بزرگراهها و مناطق ساختوساز، دادههای دقیقتری نسبت به ایستگاههای ثابت جمعآوری میکند و به مقامات شهری کمک میکند تا پیش از تشدید آلودگی، اقدامات لازم را انجام دهند.
پهپادهای مورد استفاده در این پروژه، به سنسورهای چندگازه پیشرفته، دوربینهای مادون قرمز حرارتی و دستگاههای اندازهگیری ذرات معلق مجهز هستند. این پهپادها قادرند در ارتفاع ۵۰ تا ۲۰۰ متری پرواز کنند و همزمان چندین آلاینده همچون پیام۲.۵، دیاکسید نیتروژن، مونوکسید کربن، و ترکیبات آلی فرار موجود در هوا را اندازهگیری کنند. دادهها بهصورت لحظهای از طریق شبکه جی۵ به سرورهای مرکزی ارسال میشود و الگوریتمهای هوش مصنوعی بلافاصله آنها را پردازش میکنند.
بخش هوش مصنوعی این سیستم بر پایه مدلهای یادگیری عمیق همچون شبکههای عصبی پیچشی (CNN) برای تحلیل تصاویر و مدلهای LSTM برای پیشبینی زمانی بنا شده است. این مدلها نهتنها منبع دقیق آلودگی را با دقت بالای ۸۵ درصد شناسایی میکنند، بلکه با در نظر گرفتن عوامل جوی همچون سرعت باد، دما و الگوهای ترافیک، کیفیت هوا را تا ۴۸ ساعت آینده پیشبینی میکنند. در صورت تشخیص منبع بحرانی، سیستم بهطور خودکار هشدار صادر میکند و پیشنهادهایی همچون محدود کردن تردد در ساعات اوج یا توقف فعالیتهای صنعتی ارائه میدهد.
نتایج اولیه این پروژه نشاندهنده کاهش قابلتوجه زمان واکنش به رویدادهای آلودگی بوده است. طبق گزارشهای منتشرشده، استفاده از این فناوری موجب شده است شناسایی منابع آلاینده از چند روز به کمتر از چند ساعت کاهش پیدا کند و در بعضی موارد، اقدامات پیشگیرانه تا ۳۰ درصد مؤثرتر عمل کردهاند. در حال حاضر تجربه لسآنجلس بهعنوان الگویی برای سایر شهرهای بزرگ جهان در حال بررسی و گسترش است.
آژانس حفاظت محیط زیست کالیفرنیا از این پهپادها برای شناسایی نشت متان و ترکیبات آلی فرار در مناطق نفتی و صنعتی اطراف لسآنجلس استفاده میکند. این مناطق به دلیل وجود چاههای نفتی قدیمی، خطوط لوله و تأسیسات ذخیرهسازی، یکی از منابع مهم انتشار متان در کالیفرنیا محسوب میشوند. پهپادهای مورد استفاده در این پروژهها به سنسورهای پیشرفته تشخیص گاز مجهز هستند که میتوانند غلظت متان و سایر گازهای آلی فرار را در ارتفاع پایین اندازهگیری کنند. این روش به مقامات اجازه میدهد تا به جای تکیه صرف بر ایستگاههای ثابت زمینی، مناطق وسیعتری را بهصورت هدفمند اسکن کنند و منابع نشت را که به سختی از روی زمین قابل شناسایی هستند، پیدا کنند. در بعضی موارد، این پهپادها موفق به شناسایی چاهها و تأسیساتی شدهاند که نشت قابلتوجهی داشتهاند و بهعنوان منابع عمده انتشار شناخته میشوند.
سنگاپور: پهپادهای هوشمند در قلب شهر سبز
سنگاپور بهعنوان یکی از پیشروترین شهرهای هوشمند جهان، از پهپادها و هوش مصنوعی برای نظارت مداوم بر کیفیت هوا استفاده میکند. این کشور کوچک با تراکم جمعیتی بالا و فعالیتهای صنعتی محدود، تمرکز ویژهای بر پیشگیری از آلودگی دارد. پروژه «شهر هوشمند سنگاپور» که توسط آژانس ملی محیط زیست (NEA) اجرا میشود، پهپادها را به بخشی جداییناپذیر از سیستم پایش هوایی تبدیل کرده است تا منابع آلودگی را در لحظه شناسایی و کنترل کند.
پهپادهای سنگاپور به سنسورهای فوقالعاده دقیق مجهز هستند که قابلیت اندازهگیری همزمان بیش از ۱۰ نوع آلاینده را دارند. این پهپادها در ارتفاعات مختلف از سطح زمین تا ۳۰۰ متر پرواز میکنند و از فناوری لیدار (LiDAR) و دوربینهای چندطیفی برای نقشهبرداری سهبعدی از پراکندگی آلایندهها بهره میبرند. دادهها بهصورت لحظهای از طریق شبکههای جی۵ به پلتفرم مرکزی ارسال میشوند و مدلهای هوش مصنوعی آنها را تحلیل میکنند.
هوش مصنوعی در این سیستم از الگوریتمهای پیشرفته یادگیری ماشین همچون گرادیان بوستینگ و شبکههای عصبی بازگشتی (RNN) استفاده میکند. این مدلها الگوهای آلودگی را شناسایی میکنند و از سوی دیگر با تلفیق دادههای ترافیک، آبوهوا و فعالیتهای ساختمانی، پیشبینی دقیق کیفیت هوا را برای ۷۲ ساعت آینده ارائه میدهند. در صورت تشخیص هرگونه ناهنجاری، سیستم بهطور خودکار به تیمهای میدانی اطلاع میدهد و حتی پیشنهاد مسیر بهینه برای پهپادهای بعدی را ارائه میکند.
نتایج اجرای این فناوری در سنگاپور بسیار چشمگیر بوده است. طبق گزارشهای رسمی، زمان شناسایی منابع آلودگی از چند روز به کمتر از ۹۰ دقیقه کاهش پیدا کرده و دقت پیشبینی کیفیت هوا به بیش از ۹۰ درصد رسیده است. این سیستم همچنین به کاهش ۲۵ درصدی شکایات شهروندان در مورد آلودگی هوا کمک کرده و بهعنوان الگویی برای دیگر شهرهای آسیایی در حال گسترش است.
پکن: پهپادهای هوش مصنوعی در نبرد با آلودگی شدید
شهر پکن بهعنوان یکی از آلودهترین پایتختهای جهان، سالهاست که از فناوری پهپاد و هوش مصنوعی برای کنترل کیفیت هوا بهره میبرد. دولت چین از سال ۲۰۱۷ پروژهای گسترده را با همکاری آکادمی علوم چین و شرکتهای فناوری همچون DJI و SenseTime اجرا کرده است. در این پروژه دهها پهپاد مجهز به هوش مصنوعی بهطور مداوم بر فراز مناطق صنعتی، نیروگاهها و بزرگراههای اطراف پکن پرواز میکنند تا منابع آلودگی را بهصورت لحظهای شناسایی کنند.
این پهپادها به سنسورهای پیشرفتهای مجهز هستند که قابلیت اندازهگیری همزمان پیام۲.۵، پیام۱۰، دیاکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ترکیبات آلی فرار را دارند. پهپادها در ارتفاع ۱۰۰ تا ۵۰۰ متری پرواز میکنند و از فناوری طیفسنجی مادون قرمز و حسگرهای الکتروشیمیایی برای جمعآوری دادههای سهبعدی استفاده میکنند. اطلاعات بهصورت لحظهای از طریق شبکههای اینترنتی پرسرعت به مرکز داده ملی چین ارسال میشود.
هوش مصنوعی در این سیستم بر پایه مدلهای یادگیری عمیق و الگوریتمهای تشخیص الگو عمل میکند. مدلهای مبتنی بر YOLO و Transformer منبع دقیق آلودگی را با دقت بالای ۹۰ درصد شناسایی میکنند و با تحلیل دادههای ماهوارهای و ایستگاههای زمینی، پیشبینی ۷۲ ساعته کیفیت هوا را ارائه میدهند. در صورت تشخیص منبع بحرانی، سیستم بهطور خودکار هشدار صادر میکند و پیشنهاد تعطیلی موقت منبع آلودگی همچون کارخانه یا محدود کردن تردد را به مقامات ارائه میدهد.
طبق گزارشهای رسمی، زمان واکنش به رویدادهای آلودگی در پکن از چند روز به کمتر از دو ساعت کاهش پیدا کرده است و در سالهای اخیر، تعداد روزهای با کیفیت هوای «خوب» در پکن بیش از ۴۰ درصد افزایش داشته است. این تجربه در دیگر شهرهای بزرگ چین در حال گسترش است.
نظر شما