Helsingin yliopisto

Tekoäly auttaa saamaan ilmanlaadusta tarkempaa tietoa

Jaa

Tutkijat kehittivät tavan kerätä nykyistä enemmän ja parempaa tietoa kaupunkien ilmanlaadusta. Tulokset voivat hyödyttää esimerkiksi kaupunkisuunnittelua ja vähentää ilmansaasteista johtuvia terveyshaittoja.

Tutkijat vertasivat neljän edullisen sensorin tuloksia kiinteiden mittalaitteiden tuloksiin kahdessa paikassa Helsingissä: Kumpulanmäellä sijaitsevalla SMEAR-asemalla sekä Mäkelänkadulla sijaitsevalla mittauspisteellä.
Tutkijat vertasivat neljän edullisen sensorin tuloksia kiinteiden mittalaitteiden tuloksiin kahdessa paikassa Helsingissä: Kumpulanmäellä sijaitsevalla SMEAR-asemalla sekä Mäkelänkadulla sijaitsevalla mittauspisteellä.

Helsingin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet tavan saada tarkkaa tietoa ilmanlaadusta myös yksinkertaisilla, edullisilla mittalaitteilla. Uuden menetelmän ansiosta edullisia sensoreita voitaisiin hyödyntää paljon nykyistä laajemmin.

Maailman terveysjärjestö WHO arvioi, että ilmansaasteet aiheuttavat vuosittain seitsemän miljoonaa kuolemaa maailmanlaajuisesti. Siksi ilmanlaatua tarkkaillaan monin tavoin. Helsingin yliopiston SMEAR-asemien kaltaiset kiinteät mittauspisteet antavat luotettavia mittaustuloksia, mutta niissä käytettävät tekniikat ovat kalliita.

Kiinteiden mittauspisteiden lisäksi on yritetty kehittää edullisempia sensoreita, joita voitaisiin asentaa suuria määriä ympäri maailmaa. Edullisten sensorien avulla ilmanlaadusta olisi mahdollista saada paljon nykyistä laajempaa tietoa niin ajallisesti kuin maantieteellisesti.

– Edullisia sensoreita voi sijoittaa esimerkiksi toimistoihin tai julkisiin kulkuvälineisiin. Myös yksittäiset ihmiset voisivat hankkia itselleen edullisen sensorin mittaamaan elinpiirinsä ilmanlaatua. Kertyvät datamassat hyödyttäisivät kansanterveyden tutkimusta, kaupunkisuunnittelua ja ympäristön tutkimusta, kertoo tutkijatohtori Martha Arbayani Zaidan Helsingin yliopiston Ilmakehätieteiden keskus INARista.

Edullisten ilmanlaatusensorien ongelma on ollut, että niiden tuottama data ei ole aina tarpeeksi laadukasta. Tämän vuoksi tuloksia pitää jatkuvasti kalibroida ja verrata kiinteiden mittauspisteiden, kuten SMEAR-asemien tuloksiin. Tämä vie aikaa ja rahaa.

Edistynyttä tekniikkaa yksinkertaisiin sensoreihin

Helsingin yliopiston tutkijat esittävät ilmanlaatumittaukseen uutta, integroitua mallia. Siinä edullisiin sensoreihin yhdistetään tekniikkaa, jonka avulla niiden mittaustulokset alkavat vastata luotettavuudeltaan kiinteiden mittalaitteiden tuloksia.

Tämä tekniikka sisältää esimerkiksi automaattista mittaustarkkuuden säätöä tekoälymenetelmillä sekä erityisillä matemaattisilla malleilla, joita tutkijat kutsuvat virtuaalisensoreiksi.

– Käyttämiemme matemaattisten mallien avulla on mahdollista arvioida esimerkiksi mustan hiilen pitoisuuksia ympäristössä. Musta hiili on esimerkki ilmansaasteesta, jota yksinkertaiset sensorit eivät yleensä yksinään pysty mittaamaan. Sen pitoisuuksia voisi kuitenkin arvioida tekoälymenetelmien avulla, Zaidan sanoo.

Vertauspisteet Mäkelänkadulla ja Kumpulassa

Tutkijat testasivat menetelmäänsä vertaamalla neljän edullisen sensorin tuloksia kiinteiden mittalaitteiden tuloksiin kahdessa paikassa Helsingissä: Kumpulanmäellä sijaitsevalla, Helsingin yliopiston ja ilmatieteen laitoksen hallinnoimalla SMEAR-asemalla sekä Mäkelänkadulla sijaitsevalla Helsingin seudun ympäristöpalvelujen mittauspisteellä.

Tulosten ansiosta edullisia mittalaitteita on aiempaa helpompi käyttää itsenäisesti, ilman että niiden tuloksia pitää jatkuvasti verrata ja kalibroida mittauspisteiden tuloksiin.

Tutkijoiden esittämä menetelmä on toistaiseksi prototyyppi. Edullisten sensoreiden laajamittaisessa käytössä on yhä haasteita esimerkiksi internetyhteyksissä sekä sensoreiden energiansaannin järjestämisessä. Zaidan näkee edullisissa sensoreissa kuitenkin paljon mahdollisuuksia.

– Edullisista sensoreista saa esittämällämme menetelmällä kyllin laadukasta dataa. Menetelmämme ansiosta ilmanlaatua mittaavaa verkostoa olisi mahdollista laajentaa huomattavasti, ja kertyvää tietoa voidaan käyttää ihmisten hyväksi.

Tutkimus julkaistiin IEEE Sensors Journal -lehdessä.

Artikkeli:
M. A. Zaidan et al., Intelligent Calibration and Virtual Sensing for Integrated Low-Cost Air Quality Sensors, in IEEE Sensors Journal, doi: 10.1109/JSEN.2020.3010316.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Martha Arbayani Zaidan (englanniksi)
Tutkijatohtori, Ilmakehätieteiden keskus INAR
martha.zaidan@helsinki.fi
+358503119543

Kuvat

Tutkijat vertasivat neljän edullisen sensorin tuloksia kiinteiden mittalaitteiden tuloksiin kahdessa paikassa Helsingissä: Kumpulanmäellä sijaitsevalla SMEAR-asemalla sekä Mäkelänkadulla sijaitsevalla mittauspisteellä.
Tutkijat vertasivat neljän edullisen sensorin tuloksia kiinteiden mittalaitteiden tuloksiin kahdessa paikassa Helsingissä: Kumpulanmäellä sijaitsevalla SMEAR-asemalla sekä Mäkelänkadulla sijaitsevalla mittauspisteellä.
Lataa

Tietoja julkaisijasta

Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
PL 3
00014 Helsingin yliopisto

02941 911 (vaihde)http://www.helsinki.fi/yliopisto

Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa se on ollut toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto

Wilma-palautteella yhteys oppimiseen ja hyvinvointiin30.11.2020 11:03:48 EETTiedote

Opettaja voi antaa palautetta oppilaan oppimisesta ja käyttäytymisestä tunnilla Wilma-järjestelmän avulla. Sanna Oinaan väitöstutkimuksen mukaan Wilma-merkinnöillä on yhteys oppilaan oppimiseen ja hyvinvointiin. Tutkimuksen mukaan osa oppilaista ilahtui Wilma-palautteesta, toisaalta osa koki turhautumista jäädessään ilman palautemerkintöjä. Tutkimus osoittaa, että tukeutuminen Wilma-palautteeseen voi ohjata oppilaan huomion oppitunnilla käyttäytymiseen oppimisen sijaan.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme