AirGradient-ը իրականացրել է լայնածավալ վերլուծություն՝ 41 սենսոր, 14 կետ 6 մայրցամաքներում, ընդամենը շուրջ 15 000 օր զուգահեռ չափումներ էտալոնային սարքերի կողքին։ Արդյունքները հրապարակվել են գիտական վեբինարի տեսքով։ Սենսորները, որոնք մենք խորհուրդ ենք տալիս մեր համայնքին և որոնք տեղադրված են Երևանի մի քանի կետերում, հենց AirGradient են՝ Plantower PMS5003 սենսորի հիման վրա։ Նույն սենսորն օգտագործվում է Purple Air սենսորներում և՝ ինչը հատկապես կարևոր է մեզ համար՝ Երևանի քաղաքապետարանի քաղաքային ցանցում (Clarity Node-S կայաններ)։ Հետևաբար, վեբինարի տվյալները մեզ համար անմիջականորեն գործնական նշանակություն ունեն։
Չմշակված տվյալները գերագնահատում են 60%-ով՝ և դա նորմալ է
Հիմնական եզրակացությունը՝ չմշակված AirGradient տվյալները համակարգված կերպով գերագնահատում են PM2.5-ը մոտավորապես 60%-ով՝ էտալոնի նկատմամբ։ Սա երևում է բոլոր տեղանքներում՝ Լոնդոն, Բրյուսել, Չեննայ, Չիանգ Մայ, Յոհաննեսբուրգ, Էդմոնտոն՝ պատկերը ամենուր նույնն է։ Կողք կողքի կանգնած երկու սենսորները գրեթե նույնական ցուցումներ են տալիս (տատանման գործակիցը 3.9–6.8%)՝ այսինքն՝ վերարտադրելիությունը գերազանց է, բայց կալիբրացիան անհրաժեշտ է։
Սա PMS5003-ի հայտնի վարքագիծն է՝ սենսորը հաշվում է լազերային ճառագայթի ցրումը, և ոչ թե անմիջապես մասնիկների զանգվածը։ Այն ենթադրում է որոշակի մասնիկների խտություն և չափ՝ ինչը իրական քաղաքային օդում միշտ չէ, որ համապատասխանում է իրականությանը։ Մեր կայքում բոլոր անհրաժեշտ ուղղումները արդեն կատարված են՝ տվյալները ցուցադրվում են ուղղված տեսքով։
EPA ուղղումը աշխատում է՝ 14-ից 13 կետերում
ԱՄՆ EPA-ն մշակել է ուղղման ալգորիթմ հատուկ PMS5003-ի համար։ Այս ուղղումը կիրառելուց հետո 14-ից 13 կետերը տեղավորվում են EPA թիրախային ցուցանիշներում (NRMSE < 30%, R² > 0.7)։
Հենց այդ ուղղումն է կիրառում AirGradient-ը իր պլատֆորմում՝ հետևաբար, պաշտոնական սերվերին միացված սենսորների տվյալները արդեն ուղղված են։
Գլխավոր անակնկալը՝ էտալոնն էլ է սխալվում
Երկու անոմալիա՝ Բոգոտա (Կոլումբիա) և Սիդնեյ (Ավստրալիա)՝ եղան այն կետերը, որտեղ չմշակված AirGradient տվյալները արդեն առանց ուղղման համընկնում են էտալոնի հետ։ Պարադոքս՝ EPA ուղղումը կիրառելը այնտեղ արդյունքը վատացնում է։
Քննությունը ցույց տվեց՝ երկու քաղաքներում էլ որպես էտալոն օգտագործվում են Thermo բետա-ատենուացիոն մոնիտորները։ 2024 թվականի մեկ այլ ուսումնասիրության մեջ պարզվեց, որ այդպիսի մոնիտորներից մեկը լաբորատոր պայմաններում գերագնահատում է ցուցումները 60%-ով՝ հենց այնքանով, որքանով PMS5003-ը «գերագնահատում» է դաշտային պայմաններում նրա նկատմամբ։ Հեղինակները զգուշորեն ձևակերպում են՝ «սա կարող է պատահականություն լինել, կամ էլ՝ ոչ»։
Եզրակացություն՝ այն, ինչ մենք համարում ենք «էժան սենսորի սխալ», մասամբ կարող է լինել հենց էտալոնի սխալը։ Տարբեր էտալոնային սարքեր (Teledyne T640-ը միջինում գերագնահատում է 20%-ով, երբեմն մինչև 50%; MET One Beta-ն լավ է համաձայնվում) իրենց միջև նույնական արդյունք չեն տալիս՝ և սա ճանաչված խնդիր է մասնիկների չափումների մետրոլոգիայում։
Խոնավությունը՝ էֆեկտը կա, բայց փոքր է
Խոնավությունը ազդում է ցուցումների վրա՝ սա հաստատվում է։ Բայց AirGradient տվյալներում էֆեկտը պարզվեց համեստ՝ 0% և 100% հարաբերական խոնավության դեպքում ցուցումների տարբերությունը նույն չմշակված արժեքի համար ընդամենը մի քանի միկրոգրամ է։ Պատճառներից մեկը՝ PMS սենսորային մոդուլը կորպուսի ներսում տաքացնում է օդը և ներսում խոնավությունը նվազեցնում է մոտավորապես 10 տոկոսային կետով՝ արտաքին օդի համեմատ։ Սա չպլանավորված, բայց օգտակար էֆեկտ է։
Ժամանակային լուծունակությունը կարևոր է, քան կարծես
Սենսորի և էտալոնի միջև կորելացիան (R²) ուժեղ կախված է ժամանակի քայլից։ Անակորտեսում (Վաշինգտոն) ժամային կորելացիան կազմեց 0.58՝ կարծես սենսորը վատ է աշխատում։ Բայց օրական կորելացիան արդեն 0.85 է։ Պատճառը՝ բետա-ատենուացիոն մոնիտորները շատ աղմուկ են ունենում ցածր կոնցենտրացիաներում, և միջինացումը դա հեռացնում է։ Սա կարևոր մեթոդաբանական կետ է ցանկացած տվյալներ գնահատելիս՝ «վատ սենսոր» մետրիկան իրականում կարող է նշանակել «աղմկոտ էտալոն»։
Երկարաժամկետ դրեյֆ՝ երկու տարի Լոնդոնում առանց դեգրադացիայի
Լոնդոնում չորս սենսորներ երկու տարի աշխատեցին էտալոնի կողքին՝ համակարգված դրեյֆ չհայտնաբերվեց։ Ոչ կալիբրացիոն կորի թեքությունում, ոչ էլ բացարձակ արժեքներում չկար աճող գերագնահատում կամ ցածր գնահատում։ Սա կարևոր արդյունք է՝ էժան օպտիկական սենսորները ապացուցեցին, որ կայուն սարքեր են՝ համապատասխան սկզբնական կալիբրացիայի դեպքում։
Ի՞նչ է սա նշանակում մեր տվյալների համար Երևանում
AirGradient պլատֆորմի վրա սենսորները (որոնք միացված են նրանց սերվերին) արդեն ստանում են EPA ուղղում և ցույց են տալիս ուղղված արժեքներ։ Մեր կայքում անմիջապես ինտեգրված սենսորները նույնպես օգտագործում են տվյալներ AirGradient API-ի միջոցով։ Վեբինարի արդյունքները հիմք են տալիս վստահելու այս տվյալներին՝ միջինում, օրական արժեքների մակարդակով, էտալոնի հետ անհամապատասխանությունը ոչ ավելի է, քան հենց էտալոնային սարքերի միջև անհամապատասխանությունը։
Միակ էական նախազգուշացումը աերոզոլի կազմն է։ Հետազոտողները համարում են այն հիմնական գործոն, որն ազդում է օպտիկական սենսորների ճշգրտության վրա՝ մասնիկների չափն ու խտությունը փոխում են սենսորի «տեսնելու» ձևը։ Երևանի ձմեռային աերոզոլը (երկրորդային ամոնիումի նիտրատ, փայտափոխի վառարանների մոխիր, ավտոմեքենաների արտանետումներ ինվերսիայի պայմաններում) ունի իր յուրահատկությունը՝ և իդեալում մեզ անհրաժեշտ է սեփական տեղական կոլլոկացիա էտալոնային սարքի կողքին՝ սա ստուգելու համար։
Ներկայումս մենք տեղեկություն չունենք Երևանում որևէ էտալոնային սարքի մասին, որի տվյալները հանրային մատչելի կլինեին։ Մենք ակնկալում ենք, որ հաջորդ տարվա ընթացքում քաղաքում այդպիսի կայաններ կհայտնվեն՝ դա թույլ կտա իրականացնել իրական կոլլոկացիա և հասկանալ, թե որքանով են կիրառվող ուղղումները աշխատում հենց մեր օդի համար։
Բնօրինակ AirGradient վեբինար՝ Low-Cost PM2.5 Sensor Performance: Insights from 15,000 Days of Colocation