政大大學報

空污監測新技術 4G無人機突破距離限制

2018/12/12 22:22:36

【記者陶怡軒綜合報導】每年冬季,隨著東北季風的吹拂,台灣空污狀況加劇,世界衛生組織(World Health Organization, WHO)曾指出全球每年有700萬人因空污失去生命。隨著環保意識抬頭,國人越發注重台灣空氣污染議題,因應這股趨勢,就讀國立中山大學資訊工程學系碩士班的劉軒佑、陳陞及李培暉,設計出空污偵測AI無人機群,以4G LTE技術取代傳統無人機的無線電與wifi遙控,讓操作者在視線以外的地方也能使用無人機進行空污監測。

劉軒佑解釋,傳統無人機以遙控器的無線電波操控,或是利用手機及平板的wifi傳送訊號,無人機需在視線範圍內操作,因此使用距離受到限制。為了突破這項限制,團隊在無人機飛控板上加裝樹莓派(Raspberry Pi)微型電腦,並搭配4G LTE的訊號傳輸。

「只要有4G的網路訊號,我們就可以對這個無人機做控制,我們不用看得到他。」劉軒佑表示,若要偵測更遙遠地點的空氣品質,只需派遣無人機前往即可。該設計更於6日在「2018開源天下——第二屆全國大專校院開源軟體程式創意設計競賽」中,榮獲冠軍與最佳產學應用價值獎。

除了遠距遙控外,該團隊設計以無人機群的方式採集空氣樣本,多台無人機可以一次性蒐集到該區域範圍內的資料。陳陞說明,團隊一次只需要操控一台領隊的無人機,資料會藉由伺服器傳送給領隊無人機,其他無人機則會另外透過彼此間的溝通,接收資訊,以此達到一次操控多台無人機的效果。劉軒佑也補充,無人機的數據每秒都會回傳,可以即時回收採集樣本資料,無人機也能隨時接收控制方的指令。

無人機群會有一個主接收訊號的領隊無人機(藍色),其他無人機(黃色)則會聽從該無人機的指揮。 圖/劉軒佑提供

行政院環保署環境監測及資訊處說明,目前空氣品質以空氣品質指標(AQI)表示,以地面監測站蒐集數種空氣污染源的濃度,如PM2.5、PM10與臭氧等,計算出各地的空氣品質,這些數值會24小時不間斷地監控。若某地的空氣污染突然加劇,此時就可派遣無人機飛往該地,像這樣針對污染源高值點採集資料,較能發揮無人機的應用價值。

劉軒佑也補充,一開始團隊會針對無人機空污偵測做研究,是因為觀察到在工業區附近的住家,很常在夜間受工廠排放的廢氣影響,但環保單位無法及時介入,等白天通報時異味已經散去。而台灣多半以地面監測站定點監測空氣品質,無法針對特定範圍採集空氣樣本。而團隊也配合AQI指標,在無人機上配備各式氣體感測器,對應各項AQI指標蒐集的氣體,希望能透過他們的設計,加強無人機在這個領域的應用,並且達到即時的空污監測。