大流行期間為減輕 COVID-19 的最壞影響而培養的呆在家里的文化減少了交通擁堵并凈化了城市空氣。美國國家經濟研究局的一份報告計算出，由于美國城市私家車出行減少，空氣污染減少，導致哮喘、肺病和心臟病等與空氣質量相關的疾病減少了約 25%全國各地。

但絕不能自滿。隨著大流行后世界的城市開放，擁堵正在卷土重來。伴隨而來的交通不斷排出有害排放物，包括致命的直徑為 2.5 微米（或更小）的大氣顆粒物 (PM)。這種“PM2.5”污染深入肺部，成為對健康危害最大的污染物。

貧困人口受全球空氣質量差問題的影響最大。例如，印度孟買因車輛維護不善而嚴重擁堵，空氣質量也經常令人震驚。《印度時報》報道，該城市在全球 859 個污染最嚴重的城市中排名第 63 位，在污染最嚴重的“特大城市”中排名第四。據該報報道，這是一個大都市，20% 的人口生活在貧困線以下，聯合國 (UN) 將貧困線定義為每天生活費低于 1.90 美元的人。

迅速成熟的物聯網 (IoT) 為發達國家和發展中國家的空氣質量差提供了長期解決方案。商業空氣質量傳感器的廣泛部署——通過LoRaWAN ?等低功耗廣域網 (LPWAN) 無線連接到物聯網——有望生成城市規劃者應對大氣污染挑戰所需的細粒度數據。

采取行動保護弱勢群體

孟買絕非獨一無二。聯合國表示，在全球范圍內，超過 10 億城市居民生活在貧民窟中，他們不成比例地受到空氣質量差的影響。根據世界衛生組織 (WHO) 的數據，空氣污染是導致非傳染性疾病的主要原因，約 24% 的成年人死于心臟病，25% 死于中風，43% 死于慢性阻塞性肺病，29% 死于心臟病肺癌。

聯合國認識到我們需要采取緊急行動來改善這一高危人群的生活質量和安全。2015年，聯合國會員國通過了2030年可持續發展議程。該計劃包含 17 個可持續發展目標 (SDG)，其中包括打造安全、有彈性和可持續的城市。該目標的一部分包括致力于改善空氣質量。

物聯網技術提供商愿意支持聯合國的議程。其中包括 LoRa 聯盟，這是一個開放的非營利性協會，其成員密切合作以推廣 LoRaWAN 協議。該聯盟的成員正在“LoRaWAN for Good”保護傘下制定多項空氣污染緩解計劃。

IoT 能夠快速生成、整理和分析來自緊湊、廉價的無線傳感器（通過 LoRaWAN 連接到云）的數據，使城市規劃者能夠利用“大數據”來改善空氣污染控制。這些系統包括以下元素：

無線空氣質量傳感器可實時監測和報告污染水平

LoRaWAN 連接可將數據從短程無線傳感器網絡傳輸到云端

云服務器能夠分析來自數萬個無線傳感器的連續數據流

預測算法建議采取措施防止空氣污染達到危險水平

無線空氣質量傳感器可以“調諧”以檢測廢氣中普遍存在的二氧化氮 (NO 2 ) 和一氧化碳 (CO)，并提供車輛造成的空氣污染的總體指示。由于這些 PM2.5 和氣體傳感器價格低廉且不顯眼，因此它們可以廣泛分布在城市各處以監測空氣污染。

支持 LoRaWAN 的終端設備被整合到這些無線空氣質量傳感器網絡中，而這些網絡又連接到 LoRaWAN 網關網絡。他們可以使用電池可持續十年的終端設備，在城市地區將數據傳輸到 5 公里，在農村視距連接范圍內將數據傳輸到 15 公里。因此，LoRaWAN 可以為在任何城市區域快速、廉價地部署無線傳感器網絡提供基礎。

可靠基礎設施的重要性

為確保可靠、長期的性能，LoRaWAN 必須由工業級設備構建。因此，網關是通信鏈中的關鍵環節，幸運的是，有許多經過驗證的工業選擇。一個例子是Advantech WISE-6610工業 LoRaWAN 網關，它確保了工業環境中可靠的 LoRaWAN 連接。研華網關支持私有和公共 LoRaWAN 網絡，并具有 MQTT，這是構成互聯網協議 (IP) 套件一部分的輕量級網絡協議。

WISE-6610 網關的硬件和軟件靈活性支持邊緣計算系統，并包括冗余增強功能以防止連接丟失。此外，用于安全通信的 VPN 隧道創建和可以在本地加密和轉換 LoRaWAN 數據的網絡服務器支持高級別的安全性。其他特性包括 868 至 915MHz 的頻率范圍、9 至 36V DC的電源輸入范圍、DIN 導軌或壁掛式安裝以及 IP30 外殼防護等級。

LoRaWAN 網關發送到云端的數據可以被聚合和分析，以構建一個幾乎實時的、細粒度的圖像，了解整個城市的空氣污染如何變化。隨著歷史數據庫的發展，算法可以參考過去的事件來準確預測未來模式將如何發展——使當局能夠在需要時采取預防措施。這些信息將允許采取有計劃的主動干預措施，例如調節交通流量、暫時降低清潔車輛的道路通行費，以及通過蜂窩網絡或互聯網迅速建議市民避開可能很快變得危險的區域。

更接近可持續發展目標

雖然城市仍然依賴柴油和汽油車輛，但尾氣排放的 PM2.5 將對人類健康構成潛在危害。但主要的大城市已經意識到呼吸系統疾病導致的生產力損失和衛生系統負荷增加，他們現在正轉向物聯網和 LoRaWAN 來解決傳統監控系統的弱點。無線傳感器網絡近乎實時地生成連續的準確數據流，使規劃人員能夠做出明智的決策，例如在條件特別惡劣的日子里減少交通流量以限制污染。

隨著工程師們現在推出下一代無線傳感器網絡，在全市范圍的 LoRaWAN 基礎設施的支持下，聯合國第十一個可持續發展目標使城市安全、有彈性和可持續發展變得更加接近。此外，它是 LoRa 技術如何被善用的完美示例。

結論

在全球范圍內，城市都在遭受空氣污染，而窮人尤其容易受到傷害。越來越多地使用物聯網，再加上經過調整以測量 NO 2和 CO 的廉價無線傳感器的可用性，為解決這一日益嚴重的問題提供了機會。由 LoRaWAN 基礎設施支持的無線空氣質量傳感器可提供處理長期和短暫的高顆粒污染事件所需的快速、細粒度的數據。

審核編輯黃昊宇