Cómo se puede medir la calidad del aire en las ciudades y pueblos

La medición de la calidad del aire es una demanda y una necesidad creciente en las ciudades y las empresas privadas. La calidad del aire es una parte clara del bienestar de las personas y será el punto de diferenciación entre los municipios y las empresas privadas para ser el destino número 1 o para retener el talento en el futuro a corto plazo.

Varias ciudades confían en una o unas pocas estaciones de referencia (cuyas mediciones tienen valor legal), aunque son bastante caras y esto hace que su despliegue en diferentes zonas de la ciudad sea muy complicado. Dentro de una misma ciudad, pueden producirse importantes fluctuaciones en la calidad del aire de una zona a otra.

Nuestra propuesta de solución para controlar la calidad del aire y los niveles de ruido

Libelium Air Quality Station el dispositivo que permite controlar los principales parámetros incluidos en el AQI (Índice de Calidad del Aire), así como realizar predicciones con el fin de implementar acciones correctivas preventivas.

En términos de control de la calidad del aire, entendemos que la calibración puede ser ocasionalmente un problema cuando el tiempo es corto y el presupuesto es limitado. Por ello, nos adelantamos a esa necesidad e instalamos un total de 6 estaciones de calidad del aire en España (2 en cada una de las 3 localizaciones diferentes) durante 6 meses.

Esta inversión de tiempo nos permitió, por un lado, verificar el correcto funcionamiento y la precisión del dispositivo, pero al mismo tiempo reunir suficientes datos para generar modelos de calibración universales.

La precisión de casi el 100% que proporciona Air Quality Station cuando se realiza la calibración en la misma ubicación se requiere con frecuencia en proyectos de tipo científico o de investigación. Sin embargo, en proyectos en los que es suficiente una precisión notable, como la medición de la calidad del aire en fábricas o plantas de producción, el uso de modelos universales para la calibración puede ser la mejor opción, teniendo en cuenta los costes que conlleva el proceso de co-localización y calibración o la falta de acceso a la estación de referencia más cercana, que puede causar un grave retraso en su proyecto.

Modelos universales: notable precisión sin necesidad de calibración en la misma ubicación

Cuando el tiempo es escaso o cuando no hay posibilidad de colocar un nodo de la Air Quality Station junto a una estación de referencia para aprender, la Air Quality Station de Libelium tiene un modelo universal.

La Air Quality Station ya ha sido instalada, probada y calibrada con diferentes estaciones de referencia. Cada ubicación ha proporcionado una capa de datos diferente de concentraciones de calidad del aire, características ambientales y atmosféricas. Las diferentes capas de datos forman un lago de datos que ha permitido diseñar un modelo genérico de inteligencia artificial para la predicción de la calidad del aire. Es importante tener en cuenta que, mientras que el sistema de calibración de la co-localización refleja el valor real, el modelo universal representa una aproximación al mismo.

Es decir, no tiene la precisión que puede tener un nodo AQS que aprende de una estación de referencia en su propia ciudad, los datos que produce están dentro de los márgenes de error.

Los algoritmos desarrollados, así como los modelos entrenados, son muy útiles para hacer predicciones, analizar pruebas y tomar medidas correctivas sobre nuevos datos.

Además, el modelo universal de Libelium Air Quality Station sigue aprendiendo y entrenándose a partir de todas las estaciones de calidad del aire desplegadas y colocadas junto a las estaciones de referencia, por lo que se volverá más rico, dinámico y preciso.

Co-ubicación: ¿necesitas la máxima precisión?

Las estaciones de referencia son estaciones de medición de la calidad del aire de propiedad pública y alto rendimiento. Son como pequeños laboratorios químicos de extrema calidad en todas sus dimensiones (precisión, repetibilidad, fiabilidad, etc.) y cuyas mediciones tienen "valor legal".

Sin embargo, estas estaciones cuestan más de 200.000 euros y el consumo de energía es muy elevado. Además, los métodos de medición a veces no están muy automatizados. Por ejemplo, las partículas no se miden con un sensor, sino con un filtro que las capta. El operario tiene que acceder físicamente para recoger muestras durante varios días y pesar los microgramos de partículas de cada periodo en una balanza de precisión.

Los elevados costes de adquisición y funcionamiento hacen que sólo se desplieguen unos pocos. Es deseable una mayor granularidad espacial en toda la ciudad, pero es complicado por razones económicas.

La Air Quality Station de Libelium satisface esta demanda. Su precisión es suficiente para muchos casos de uso, lo que se traduce en una muy buena relación calidad/precio. Además, la AQS incorpora tecnologías de vanguardia, como la Inteligencia Artificial, la conectividad o la automatización, que mejoran su usabilidad y reducen las operaciones de mantenimiento necesarias.

La Air Quality Station se coloca junto a la estación de referencia para recoger los datos a lo largo de un mes. Los datos de la estación de referencia se importan a Libelium Cloud a través de un archivo CSV, mientras que todos los datos recogidos por la Air Quality Station se envían a Libelium Cloud vía 4G. Aquí es donde se aplica la Inteligencia Artificial, que permite al usuario ejecutar modelos predictivos.

Una vez que el nodo AQS ha sido calibrado y entrenado está listo para ser desplegado en el proyecto para el que fue diseñado.

Dado que es fundamental que las mediciones sean fiables y precisas, hemos realizado varios estudios que nos han permitido garantizar el buen funcionamiento de este dispositivo, mejorar nuestros algoritmos de aprendizaje automático y generar los modelos universales.

Acerca de Libelium.

Libelium es una empresa tecnológica especializada en el desarrollo de soluciones IoT de principio a fin. Sus proyectos IoT se centran en tres verticales estratégicos: Agrifood, Sustainability y Smart Cities con el objetivo de mejorar la competitividad de industrias, empresas & ciudades inteligentes. Descubre más sobre Libelium y sus soluciones IoT (Libelium)