O Kalibracji

Najczęściej używanymi czujnikami jakości powietrza są te laserowe. Są tanie, łatwe w konfiguracji i zużywają niewiele energii pozwalając na instalowanie ich w dużej ilości i częste pomiary. Czujnik laserowy nie bada bezpośrednio składu chemicznego powietrza. Działa na zasadzie rozproszenia światła zassanego przez czujnik powietrza i policzenia tych odbić. W zasadzie są to czujniki kurzu, który unosi się w powietrzu. Takie pomiary są często obarczone błędem związanym z tym, że czujnik nie potrafi rozróżnić z jakimi cząsteczkami ma do czynienia. Tak samo jak cząsteczki smogu światło laserowe rozpraszać mogą cząsteczki wody zawieszone w powietrzu co jest szczególnie widoczne w okresach wysokiej wilgotności jak w nocy, o poranku czy zimą.

RIVM – Narodowy instytut Zdrowia Publicznego i Środowiska w Holandii chcąc poszerzyć swoje zasoby danych na temat jakości powietrza podjął się próby kalibracji danych udostępnianych przez amatorów w sensor.community i wykorzystania tych danych w swoich oficjalnych mapach zanieczyszczenia powietrza. samenmeten.rivm.nl. Opracowali oni metodę kalibracji tanich czujników opartą na kilku założeniach:

• Kalibrację rozumieją jako możliwie najdokładniejsze skorelowanie pomiarów taniego czujnika z pomiarami oficjalnymi. Jest to konieczne ponieważ takei czynniki jak wilgotność powietrza i temperatura bardzo wpływają na pomiar tanim czujnikiem.
• Stężenie drobnego pyłu nie różni się znacząco lokalnie – możliwe jest zrównanie średnich wyników z poszczególnych grup stacji, np. w obrębie dzielnicy

W artykule Development and Implementation of a Platform for Public Information on Air Quality, Sensor Measurements, and Citizen Science badacze z RIVM zaproponowali aby wskazania PM2.5 oraz PM10 z tanich czujników dzieli przez współczynnik korekcji obliczony według wzoru:

CF = a (100 − RH)^b

Współczynnik a i b są wyznaczane na podstawie wskazań danych surowych z czujnika oraz danych z okolicznych wskazań oficjalnych tak aby bardziej przybliżyć korelację pomiędzy czujnikami.

Dla przykładu: Czujnik wskazuje PM10 na poziome 80. Przy wilgotności wynoszącej 85% współczynnik korygujący obliczony z powyższego wzoru wynosi 2,204. To oznacza, że opublikowany zostanie odczyt PM10 wynoszący 36,29.

Obecna kalibracja:

Obecnie (grudzień 2023) prezentowane wyniki z czujników są korygowane według parametrów opisanych poniżej. Na interaktywnym wykresie można również zobaczyć jak kształtuje się współczynnik CF w zależności od wilgotności względnej przez który dzielony jest odczyt. Dane nieprzetworzone są zapisywane w bazie danych projektu, natomiast do sensor.community udostępniane są dane skorygowane. Nie powstał jeszcze dokładny model dla używanych przeze mnie modeli czujników. Obecna korekcja została dokonana przez dopasowanie wyników dla czujnika 01 - Grunwaldzka/Ułańska do wyników ze stacji przy Dąbrowskiego i dopasowanie zostało jedynie przybliżone. Dalsza korekcja będzie przeprowadzana po zebraniu większej ilości danych. Tym samym wskaźnikiem korygowane są zarówno wyniki PM2.5 oraz PM10, w przyszłości po zebraniu większej ilości danych korekcja będzie obejmowała niezależnie oba rodzaje cząsteczek. Tym samym algorytmem korygowane są wskazania innych czujników w tej grupie. Zdecydowałem się na nawet taką niedoskonałą korekcję danych ze względu na to, ze jest ona lepsza niż żadna. Zawyżone dane zwyczajnie straszą i powodują nieufność odbiorów wobec publikowanych danych. Ważne, co również podkreślają badacze z RIVM, aby to w jaki sposób powstają publikowane dane było jawne i możliwe do zweryfikowania, co niniejszym czynię na tej stronie. Dane które powstają w ramach tego projektu mogą być bezkrytycznie przyjmowane przez inne serwisy, dlatego zachowując najwyższą możliwą obecnie staranność publikuje je w takiej formie.