Alexandru Luchiian. Foto: Nicu Cherciu
Strop de aer: un clujean monitorizează calitatea aerului în mai multe orașe din țară28 min read
Specialist IT și pasionat de electronică, Alexandru Luchiian creează în timpul liber proiecte care monitorizează poluarea sau degradarea mediului.
Alexandru Luchiian, un tânăr IT-ist pasionat de mediu, a creat un proiect național de monitorizare a calității aerului folosind sisteme de măsurare conectate la internet. Sistemele IoT utilizează senzori care detectează concentrația particulelor în suspensie PM2,5 și PM10, temperatura, umiditatea și presiunea aerului. Luchiian a pornit de la o hartă aproape goală și și-a propus să umple România de senzori, pentru ca oricine dorește să poată avea o viziune clară asupra celor care poluează voit sau nu aerul respirat de toți.
E greu să percepi ca fiind periculos ceva ce nu simți sau nu vezi, însă daunele pe care le creează poluarea aerului asupra oamenilor sunt clare și ustură. Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), 4,2 milioane de morți premature sunt provocate, la nivel mondial, de poluarea aerului. „The silent killer” (ucigașul tăcut) pătrunde prin nări, își face drum cu ușurință până la organele interne și provoacă dureri de cap, anxietate, iritații ale gâtului, ochilor, nasului și urechilor, inflamații, astm, afecțiuni cardio-vasculare, boli pulmonare și cancer pulmonar, boli hepatice și boli de sânge, infertilitate și chiar naștere prematură.
Astfel, poluarea aerului este responsabilă pentru 29% din decesele cauzate de cancerul la plămâni, 24% din decesele cauzate de accidente vasculare cerebrale și 43% din decesele cauzate de boala pulmonară obstructivă cronică.
Raportul privind Evaluarea Performanței de Mediu emis în 2021 de Comisia Economică a Națiunilor Unite pentru Europa (UNECE), estimează că în România au loc anual 26.490 de morți premature care se datorează expunerii la concentrații mari de „Environmental Performance Reviews. Romania”, unece.org
Însă pentru a putea combate poluarea, trebuie să știi cu cine te „lupți”. Noxele emise în aer sunt monitorizate la nivel național, prin senzori, de Ministerul Mediului, care are în prezent 120 de stații pe teritoriul României. Dar multe dintre ele au probleme în funcționare, sunt greșit amplasate și nu pot acoperi necesarul țării.
O soluție sunt rețelele private și imparțiale, precum rețeaua creată de Alexandru Luchiian, care pot reprezenta o plasă de siguranță, în caz că senzorii oficiali devin prea costisitori sau intră în revizii neprevăzute. De asemnea, monitorizarea la nivel macro poate ajuta autoritățile să depisteze arderi de deșeuri clandestine sau agenți economici care nu respectă valorile înscrise în contracte.
Pitch-ul: Senzorii Strop de aer monitorizează la nivel de cartier sau de stradă particulele în suspensie PM2,5 și PM10
Ideea proiectului Strop de aer s-a născut din pasiunea comună pentru electronică a unor tineri care frecventau același club de electronică, IoT și robotică (GREEN). Principalul factor care face ca aerul să fie nociv pentru organismul uman sunt microparticulele PM2,5 și PM10, așa că inițiatorul proiectului, Alexandru Luchiian, a decis să se axeze pe monitorizarea acestora. Prin urmare, acesta și-a propus să instaleze senzori speciali, în orașe, pentru a măsura concentrația acestor particule.
Proiectul culege și procesează datele de la senzori. Aceste date sunt preprocesate și trimise prin Wi-Fi, pe mai multe platforme, pentru a fi disponibile online oricărei persoane preocupate de calitatea aerului, pentru a fi comparate cu valorile limită impuse de Uniunea Europeană sau pentru a estima eventualele cazuri când aerul devine periculos pentru populație.
Principalul avantaj al senzorului Strop de aer este proiectarea specială a dispozitivului de colectare a datelor, care previne denaturarea (supraevaluarea) citirilor PM2,5 și PM10, datorită utilizării unei camere unde se încălzesc probele de aer aspirate înainte de efectuarea măsurătorilor de către senzorul laser. Astfel, nivelul de umiditate care ar supraestima rezultatul PM este redus. În plus, senzorul măsoară temperatura ambientală, umiditatea relativă și presiunea atmosferică. Fiecare senzor măsoară la fiecare trei minute, un avantaj major față de rețeaua oficială, care nu furnizează informații în timp real despre calitatea aerului, ci numai medii orare/zilnice etc.
Alexandru Luchiian. Foto: Nicu Cherciu
Fondatorul: Chiar și un lup singuratic are nevoie de un mentor
Pentru proiectul Strop de aer, Alexandru Luchiian l-a avut ca mentor pe Andrei Cătălin, un fost coleg de muncă. El este cel care a plantat „sămânța” despre poluarea aerului printre preocupările lui Luchiian. Totul a pornit ca un test la clubul de pasionați, acolo unde Andrei a povestit de particule în suspensie PM2,5 și PM10. Ulterior, Andrei a devenit Community Lead pe Care strânge date și informații de la mai multe persoane.
Curând, Luchiian a devenit persoană de bază pentru Andrei, și-a folosit cunoștințele în electronică și a îmbunătățit calitatea senzorilor și a cutiilor. „După ceva timp, am început să observăm discrepanțe în funcție de construcția senzorilor și de locația unde sunt amplasați. Atunci a fost punctul când am decis că vreau să fac un proiect românesc, cu nume autohton și cu senzori confecționați toți la fel, identic și similar, pentru a avea date credibile”, spune Luchiian. „Am pornit singur la drum și am gândit proiectul Strop de aer, prin care încerc să implic societatea civică, comunitățile din cartiere și grupurile care împărtășesc aceleași curiozități despre calitatea aerului.”
În prezent, Alexandru Luchiian este Connectivity Specialist pentru Accenture, o multinațională din domeniul IT Software.
Proiectele civice își au filonul în întrecerile de idei și soluții pentru problemele actuale desfășurate în timpul hackatoanelor din zona Cluj-Napocăi. De obicei, acestea au loc în weekend sau în afara programului de lucru. După mai multe participări, Luchiian a observat că ideile care presupuneau folosirea de senzori IoT ca să culeagă informații din natură pentru a proteja mediul au avut cel mai mare succes. „Clasarea pe podium a proiectelor era o confirmare pentru mine că ideea este bună și era validată de un juriu cu expertiză tehnică. Am fost aproape obligat să implementez fiecare idee, măcar la nivel de concept, care să constituie un punct de plecare, la un moment dat, pentru oricine dorește informații din zona respectivă.”
Printre celelalte proiecte ale clujeanului se numără Fermierul 4.0, o soluție tehnică care dorește să arate potențialul unui sistem aquaponics, în care un ecosistem piscicol alături de un ecosistem tip grădina de vară se dezvoltă într-o simbioză naturală.
Site: bunulsamaritean.ro este un proiect național IoT de monitorizare a locațiilor unde se afla defibrilatoarele și de alertare în cazul utilizarii acestora. Site: spotfire.ro monitorizează incendiile de vegetație folosind senzori care detectează concentrația particulelor în suspensie PM2,5 si PM10 (fumul), temperatura, umiditatea si presiunea aerului, dar și prezența unei flacări deschise. Site: stropderoua.ro monitorizează calitatea apelor de suprafață. Sistemele de măsurare sunt formate din senzori mobili și benzi reactante. Depășirea sau ieșirea din marja de control a parametrilor indică o posibila poluare a apelor. Site: riverguard.ro monitorizează inundațiile de pe râuri prin senzori care detectează distanța până la apă (nivelul râurilor) sau detectează prezența apei în afara patului unui râu.
Interesul autorităților pentru inițiativele private de mediu e aproape inexistent
În ciuda acestor idei, adesea premiate în cadrul hackatoanelor, clujeanul spune că de prea puține ori a găsit autorități dispuse să caute soluții în urma informațiilor puse la dispoziție de el. Primăria Cluj afișează date și informații despre calitatea aerului, luate chiar de pe platforma Vezi aici: stropdeaer.ro În rest, interacțiunile cu autoritățile statului au fost mai degrabă inexistente. „Am cerut aprobări să montez senzori în interiorul stațiilor naționale pentru a putea să fac o comparație clară între măsurători, dar am fost refuzat ferm”, spune Luchiian.
În schimb, sunt mai multe grupuri de cercetare sau facultăți care preiau date de la senzorii Strop de aer pentru studii despre calitatea aerului, precum Grupul de Cercetare în Domeniul Sistemelor de Transport de la Universitatea Tehnică din Cluj sau cercetători de la Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași.
Momentan, măsurătorile efectuate cu tehnologie LASER pentru a detecta concentrația de pulberi în suspensie nu sunt recunoscute de statul român, care folosește doar Colectarea particulelor pe filtre și măsurarea masei dar Luchiian speră că în viitorul apropiat situația se va schimba și autoritățile române vor dori și reuși să facă pasul în secolul XXI.
Între timp, după șase ani de teste, prototipuri și variante, anul trecut Alexandru Luchiian a reușit să obțină o certificare a senzorilor de la un laborator din Statele Unite, Link: aqmd.gov
Așa arată senzorii montați.
Detalii tehnice: senzori adaptați pentru utilizare pe tot parcursul anului
Inițiatorii au început prin a crea dispozitivul pe care urmau să îl monteze în cartiere. Au pus laolaltă mai mulți senzori: (sds011, un senzor care măsoară particulele în suspensie PM2,5 și PM10; BME680, senzor care măsoară presiunea, umiditatea și temperatura aerului, precum și un senzor care măsoară zgomotul sau disconfortul auditiv. Toate aceste componente electronice au fost interconectate cu un procesor (de tip ESP8266 sau WEMOS), care validează și trimite informațiile citite periodic în cloud, din două în două minute, prin intermediul rețelei wireless la care este conectat.
„Prima versiunea a senzorului nu necesita lipirea componentelor electronice cu fludor și sacâz, componentele erau interconectate prin fire sau jumperi”, spune Alexandru. „Apoi, am decis să trecem la următorul nivel și să amplasăm componentele pe o placă de test, pentru a avea un senzor mai robust și mai fiabil în timp. Versiunea ulterioară a fost testată cu succes și la intemperii (cutie IP66), așa că am hotărât să multiplicăm acest sistem.”
Prima rețea din România care monitorizează calitatea aerului folosind senzori DIY sau opensource a fost cea din Site: cluj-napoca.pulse.eco rețea condusă de Andrei Cătălin. Apoi, echipa condusă de Alexandru Luchiian a preluat inițiativa și a dezvoltat următoarele rețele în Site: targumures.pulse.eco Site: codlea.pulse.eco sau Site: bucharest.pulse.eco
Schema de bază a proiectului inițial a fost relativ simplă. S-a utilizat un software open source, iar datele au fost trimise pe platforme dedicate proiectelor de genul acesta, precum Site: pulse.eco sau pe unele de tip Site: sensor.community/ro/
Însă o platformă de tipul pulse.eco oferă doar o vedere generală, pentru că afișează doar valorile măsurate de către senzori (în ug/m3), fără a le compara cu pragurile admise de lege (25 ug/m3 la 24 h pentru PM2,5 la 24h si 50 ug/m3 la 24h pentru PM10), un minus evident pentru utilizatori. Mai mult, pulse.eco nu avea o versiune în limba română și utilizatorul nu putea avea acces facil la informațiile din trecut.
Astfel, cei de la Strop de Aer au decis să extindă site-urile cărora le oferă date. În prezent, acestea sunt trimise concomitent, pe trei platforme: Site: aqi.eco/ro Site: sensor.community/en și Site: opensensemap.org Astfel, datele sunt vizibile și accesibile în format grafic, tabelar, CSV sau JSON și pot fi folosite de oricine vrea să creeze reprezentări grafice ale situației poluării.
Un proiect cu o componentă civică
Locuitorii din orașele pentru care au fost deschise platforme pulse.eco au început să fie interesați de calitatea aerului pe care îl respiră și să vrea să se implice în proiect, așa că au apărut tot mai multe solicitări de montare a câte unui senzor chiar în proximitatea casei lor. Au existat și colaborări cu cluburi școlare. În Târgu Mureș, de exemplu, elevii de la clubul de electronică de la Palatul Copiilor au ajutat la realizarea și configurarea mai multor senzori care au fost apoi amplasați în oraș.
Interesul pe plan local l-a convins pe Alexandru să extindă proiectul și să-l transforme într-unul național. Important este ca utilizatorii să configureze senzori confecționați după același model, care, mai apoi, să fie montați după o procedură standard, pentru a obține măsurători comparabile.
Echipa Strop de aer a testat toți senzorii low-cost de pe piață, pentru a descoperi cea mai bună soluție pentru un proiect național, care ar putea ajunge la mii de senzori montați. S-au testat, de asemenea, mai multe cutii care să fie rezistente la intemperii (IP66) și la soare. În urma testelor, senzorul SDS011 de la NovaFitness s-a apropiat cel mai mult de cerințele proiectului. Acest senzor măsoară cantitatea de particule PM2,5 și PM10 din aer, utilizând un sistem emițător/receptor de tip LASER.
„În interiorul carcasei, fluxul de aer testat este redirecționat, pentru o eficiență mai bună și o mentenanță mai ușoară. În final, senzorii au primit filtre împotriva insectelor atât la intrarea fluxului de aer pentru test, cât și la ieșire, și presetupe la cablul de alimentare pentru o izolare mai bună”, explică Alexandru. „Pentru a evita procesul de condensare, apărut atunci când un senzor laser supraestimează numărul particulelor în suspensie dacă umiditatea depășește pragul de 70-80%, s-a instalat o rezistență ceramică. Aceasta preîncălzește aerul testat și reduce umiditatea acestuia la valori care să nu perturbe măsurătoarea.”
Chiar dacă a fost gândit ca un proiect civic, Luchiian speră ca pe viitor să poată implica și autoritățile locale, prin implementarea de rețele care să informeze cetățenii despre calitatea aerului.
Finanțare și scalare
Acum, sunt peste 130 de senzori Strop de aer montați în toată țara (peste 15 sunt donați cetățenilor) și 16 orașe monitorizate. Ai acces la harta națională a proiectului Strop de aer accesând adresa stropdeaer.aqi.eco/ro folosită pentru vizualizarea datelor în mai multe forme, grafice, trenduri sau hărți, traduce informațiile în modul AQI – Index de calitate al aerului –, pentru a fi cât mai ușor de înțeles calitatea aerului.
Pentru aproape fiecare oraș în parte există o platformă dedicată care furnizează informații de interes despre calitatea aerului, precum: harta senzorilor, calitatea aerului tradusă în limba română, indicații în funcție de pragurile atinse, istoricul măsurătorilor până la un an de zile, indicații ale pragurilor de particule în suspensie.
Cu toate acestea, măsurătorile nu sunt unele „oficiale”, atenționează Luchian. Ele sunt oferite doar în scop orientativ/educativ și trebuie tratate ca atare.
Cât privește planurile, „momentan, senzorii sunt conectați la o rețea electrică și la o rețea de internet wireless pentru a trimite informația în cloud, dar consider că viitorul este verde. Testez de mult timp mai multe variante cu panouri solare și transmiterea datelor prin unde radio”, spune Alexandru Luchiian.
Finanțarea și susținerea unui astfel de proiect civic este dificilă, mai ales dacă o bună parte se bazează pe donații de senzori, necesari pentru a crea o rețea. Luchiian spune că Strop de aer are un sponsor principal, dar discret, care a susținut în mod constant proiectul prin împrumuturi pentru cumpărarea componentelor: nimeni altul decât fratele său geamăn, Cezar Luchiian.
Multe finanțări pe mediu sunt pentru ONG-uri sau asociații și statutul juridic al proiectului Strop de aer nu îi permite fondatorului său să aplice la astfel de granturi. Cu o posibilă finanțare, Luchiian spune că ar extinde rețeaua de senzori în locuri unde persoanele sensibile își petrec cel mai mult din timp în aer liber. Ar amplasa senzori în curțile școlilor și grădinițelor, în în curțile spitalelor cu secții de pneumologie și în maternități. Nu în ultimul rând, ar merge la baza problemei și ar porni proiecte de informare și conștientizare, ar face educație de mediu în școli și licee și ar înființa un club de electronică, unde pasionații de tehnologie să poată concepe prototipuri pentru eventuale soluție la probleme de mediu.
Pe site-ul proiectului Link: stropdeaer.ro sunt afișate metode de susținere, pentru cei care doresc să ajute.
