TRAFFICSENSNET - Senzorické sítě v dopravě: výzkumný projekt s praktickým užitkem

Rozhovor s doc. Václavem Jirovským z ČVUT Fakulty dopravní

2.2.2017 Senzory kvality ovzduší představují jednu z „chytrých“ technologií, které jsou součástí evropských smart cities. Ze zahraničních projektů jmenujme například aplikace v italském Janově v rámci projektu iCity nebo manchesterský projekt CityVerve. Je méně známo, že velmi zajímavý domácí projekt zaměřený na monitoring kvality ovzduší nazvaný „TRAFFICSENSNET - Senzorické sítě v dopravě“ realizovala (a stále realizuje) ČVUT Fakulta dopravní na Praze 4. Na podrobnosti jsme se proto zeptali jeho odborného garanta, doc. Václava Jirovského, vedoucího Ústavu bezpečnostních technologií a inženýrství na Fakultě dopravní.

Pane docente, jaká je historie projektu TRAFFICSENSNET? Kdo a kdy vlastně přišel s myšlenkou senzorické sítě pro kvalitu ovzduší v Praze-Spořilově jakožto s výzkumným projektem pro ČVUT FD?

Projekt vznikl z iniciativy pracovníků našeho Ústavu bezpečnostních technologií a inženýrství, kteří se od roku 2008 věnovali velmi perspektivnímu směru rozvoje senzorických sítí. Zkušenosti z této oblasti jsme použili při návrhu projektu TRAFFICSENSNET – Senzorické sítě v dopravě, který byl předložen Technologické agentuře ČR. V roce 2012 bylo zahájeno řešení tohoto projektu s datem ukončení projektu na konci roku 2015. Lokalita Spořilov byla pro pilotní provoz zvolena s ohledem na její význam pro dopravu a zejména studiu ekologických dopadů dopravy, neboť spořilovský trojúhelník je v centru tří významných a velmi vytížených komunikací  (D1, 5. května, Jižní spojka a spojení mezi nimi).

Jaký byl hlavní cíl projektu?

Současná měření kvality ovzduší jsou směrována do oblasti přesných měření velmi drahými přístroji na několika vybraných lokalitách a průměrování hodnot. Jde tedy o měření průměru v delším intervalu. Pro konkrétní zjišťování vlivu dopravy (nebo jiného znečišťovatele) na životní prostředí je však potřeba rychlá reakce systému, tedy práce v reálném čase, a plošné měření, aby bylo možno zachytit změny a směr šíření polutantů. Cílem projektu bylo připravit síť levných senzorů, schopných měřit změny s dostatečnou přesností, a přenášet změny v reálném čase ke zpracování do environmentální databáze. Z této databáze se pak zpracovávají dynamické pohledy na úroveň a šíření škodlivin (tzv. „heat maps“), které je možno zobrazit běžným internetovým prohlížečem (je to grafická html stránka).

Jakým způsobem byl projekt financován a kdo všechno se podílel na jeho realizaci?

Na financování projektu se z 80 % podílel Grant Technologické agentury ČR. Zbývajících 20 % představovalo kofinancování Ústavem bezpečnostních technologií a inženýrství. Realizační tým tvořili pracovníci Ústavu bezpečnostních technologií a inženýrství ve spolupráci se společnostmi T-Mobile, která zajišťovala komunikaci po síti GSM, a Eltodo, která zajistila montáž senzorů na stožáry veřejného osvětlení. Partnerem v projektu byla rovněž firma APT s.r.o., která dodala některé potřebné výrobní činnosti.

Projekt byl tedy formálně ukončen na konci roku 2015. Má nějaké pokračování?

Projekt byl Technologickou agenturou ČR skutečně naposledy financován v roce 2015, nicméně pracovníci Ústavu bezpečnostních technologií a inženýrství z vlastních prostředků ještě udržují pilotní síť v provozu a průběžně aplikují vylepšení stávající sítě.   

Podívejme se nyní blíže na použité technologie. Jaký druh senzorů se používal (resp. používá) v rámci tohoto projektu?

Vzhledem k množství měřených veličin a velmi specifickému rozsahu měření (velmi nízké hodnoty koncentrací) není odpověď jednoduchá. Měří se množství rozmanitých veličin – koncentrace CO, SO₂, NO₂, těkavých organických látek (VOC) a prachových částic o velikosti 2,5 µm a 10 µm, ale také úroveň hluku, teplota, tlak, vlhkost, rychlost a směr větru, a poloha senzoru. Další veličiny je možné měřit pomocí tzv. „Slave“ uzlů připojených pomocí radiového spojení k „Master“ uzlu. Senzorické uzly byly vyrobeny v naší laboratoři s využitím jednotlivých senzorů, které fungují na rozmanitém principu – elektrochemické, infračervené, laserové, mikrofony, snímače impulsů apod.

Jsou tyto senzory co do vypovídací schopnosti výsledků nezávislé na povětrnostních vlivech? Čím se liší od senzorů ovzduší pro vnitřní prostředí budov?

Povětrnostní vlivy jsou kompenzovány při výpočtu měřené hodnoty na základě naměřených meteorologických údajů v dané lokalitě. Jsou vybrány specifické senzory a hlavně upraven způsob měření tak, aby byl minimálně ovlivněn vnějšími vlivy, např. počasím. Tak jsou upraveny i výpočtové vzorce.

Jsou porovnávány výsledné hodnoty ze senzorů s hodnotami měření ze stanic ČHMÚ na Praze 4? A jaké jsou výsledky tohoto porovnání?

Ano, výsledky jsou porovnávány průběžně, pokud jsou dané veličiny ve sledované lokalitě měřeny. Samo porovnávání je přitom obtížné vzhledem k tomu, že naše síť měří okamžité hodnoty v intervalu obvykle 5 minut, zatímco měřící stanice ČHMÚ pracují s průměrnými veličinami. Pokud budeme průměrovat i naše výsledky, pak statistická odchylka je nevýznamná.                                                                               

Jakým způsobem jsou získaná data ze senzorů dále přenášena, zpracovávána a využívána?

Komunikační řetězec je poněkud složitý. Pokud jsou použity „Slave“ senzory, pak od nich se přenáší informace pomocí technologie ZigBee do „Master“ senzoru. Spojení mezi „Master“ senzorem a centrálním serverem je na bázi GSM přenosů, podobně jako přenosy z mobilních uzlů, které jsou rovněž součástí sítě.

Jsou informace z tohoto zajímavého projektu veřejně přístupné?

Projekt je realizován v rámci TAČR – TA02031405 – TRAFFICSENSNET – Senzorické sítě v dopravě. Dále je dostatek informací o projektu na internetu. Pokud nepostačují, lze se podívat na stránku s projekty našeho ústavu nebo se obrátit přímo na naši fakultu. Naměřené údaje jsou prozatím chráněny heslem – jde přece jenom o výzkumný projekt a chtěli bychom předejít případné mylné interpretaci těchto údajů lidmi, kteří dychtí po senzacích, spíše než po vědění. Pokud však kdokoli seriózně motivovaný požádá o vytvoření uživatelského účtu k těmto datům, můžeme mu jej vytvořit.  

Přinesl projekt praktický užitek pro Prahu 4 a pro případné následovníky?

Domnívám se, že ano. Zájem o výsledky a jejich využití byl zejména ze strany občanských sdružení a městské části Prahy 4. Po politických změnách ve vedení městské části tento zájem poněkud ochladl, o projekt se však zajímají i další municipality.

Má tedy projekt naději na další pokračování?

Námi vyvinutá topologie je otevřená, snadno škálovatelná a její jednotlivé části jsou přitom využitelné i samostatně. V současné době jednáme s několika menšími městy, které mají zájem naši technologii využít. Budou to spíše instalace menšího rozsahu, protože finanční možnosti příslušných municipalit jsou samozřejmě omezené a financování takového projektu je obecně složitý problém. Získané know-how nám kromě toho nyní umožňuje účast v evropských výzkumných konsorciích nejen v oblasti ochrany životního prostředí a dopravy, ale třeba i v bezpečnosti a v zemědělství.

Přeji Vám hodně štěstí a děkuji za rozhovor.

Jakub Slavík

Foto © Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství, Fakulta dopravní

 Přečtěte si také:

Pojmem smart city rozumíme koncept strategického řízení města, resp. obce nebo regionu (pro jednoduchost hovořme dále pouze o „smart city“ bez dalšího rozlišení), při němž jsou využívány moderní technologie pro ovlivňování kvality života ve městě. Přitom dochází k synergiím mezi různými aktivitami a veřejnými službami, díky nimž město funguje – především doprava, logistika, bezpečnost, energetika, správa budov, atd. V konceptu smart city je současně kladen důraz na „tvrdé“ i „měkké“ aspekty řízení života ve městě a na soulad „šedé“ a „zelené“ infrastruktury města. Celý článek zde

Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services je konzultační firma v oblasti inovativních technologií pro dopravu a smart city (včetně energetiky a vodíkových technologií), která rovněž provozuje informační portály www.smartcityvpraxi.cz a www.proelektrotechniky.cz a organizuje odborné akce. V rámci našich odborných služeb Vám nabízíme vypracování strategie smart city, spolupráci na vytváření strategických dokumentů, vytváření a realizace projektů pro smart city, další odborné konzultační služby (studie, průzkumy, analýzy), vytváření a realizace dalších projektů s inovativními technologiemi (automatická vozidla, vodíkové technologie, elektromobilita aj.), specializované vzdělávací akce „na klíč“, prezentační a autorské služby (prezentace na konferencích, portálech). Celý článek zde

Milí čtenáři,

právě uplynulý rok 2016 byl pro všechny, kdo usilují o lepší životní prostředí na naší planetě, ve znamení praktického naplňování závěrů 21. konference smluvních stran Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu (COP21), jejímž výsledkem bylo přijetí mezinárodní smlouvy vytvářející rámec pro přechod na odolné a nízkouhlíkové společnosti a ekonomiky. Svou troškou do mlýna k tomu, odvažuji se tvrdit, přispěly i naše portály a naše konzultační a osvětová činnost. Celý článek zde