环境项目

绘制空气质量地图:街景拍摄车配备空气污染传感器

2017 年 10 月
Project Air View 的硬件

美国境内有 130 万英里的天然气输送管道。几乎只要有人的地方,就有这些管道。如果管道发生泄漏,便会逸出甲烷(天然气中的主要成分)。甲烷是一种强效的温室气体,短期升温效应是二氧化碳的 84 倍。1使用现有技术来发现和测量这些泄漏情况可能会非常耗时。法律要求公共事业单位必须快速解决所有被认定为安全威胁的泄漏事故,而其他数以千计的泄露情况则可能而且通常会持续数月或数年之久。

为了协助燃气公共事业单位、监管机构和其他各方了解这项挑战的规模,并协助优先确定最具成本效益的解决方案,美国环保协会 (EDF) 与科罗拉多州立大学的科学家 Joe von Fischer 携手合作,开发了一项利用行驶的车辆检测和测量甲烷浓度的技术。初步测试结果非常理想,于是 EDF 决定将这项技术成果推广到更多地区。

这时,该组织与 Google 取得了联系。当时,这个项目需要广泛推广,而我们有实现这一点所需的基础设施:计算能力、安全的数据存储,以及最重要的街景拍摄车队。这些拍摄车辆配备了高精度的 GPS,在世界上的几乎所有地方行驶,为 Google 地图拍摄 360 度全景照片;或许它们可以在行驶到某个区域时帮助测量当地的甲烷浓度。Google Earth Outreach 的 Karin Tuxen-Bettman 说,该项目假设“我们有潜力将街景拍摄车队转变为环境传感平台”。

“EDF 甲烷地图”界面显示波士顿的甲烷泄漏情况
“EDF 甲烷地图”界面显示波士顿的甲烷泄漏情况

街景拍摄车至少需要在指定区域来回行驶 2 趟,才能收集到准确的空气质量数据。前保险杠上的进气管会收集空气样本,接着后备箱中的甲烷分析仪2会对这些样本进行处理。最后,数据会发送到 Google Cloud 进行分析,并整合到一份显示甲烷泄漏规模和位置的地图中。自 2012 年开始试验以来,EDF 已为 11 座城市制作甲烷地图,发现了超过 5500 处泄漏。测量结果因地区而异,有的城市平均每 1 英里就存在一处泄漏(抱歉,波士顿居民),有的城市则平均每 200 英里存在一处泄漏(恭喜,印第安纳波利斯居民,这座城市用塑料材料替换了所有腐蚀性钢管和铁管)。

我们所有人都可以通过智能手机来获取天气信息。但如果向下滚动页面就能看到自己所在街道的空气质量,岂不是更棒吗?

Karin Tuxen-Bettman

甲烷地图正在帮助公共事业单位更高效地分配资源,以便进行维修和长期改进工作。PSE&G 是新泽西州最大的公共事业单位之一,该单位请 EDF 和 Google 提供相关信息,以协助开展一个涉及金额达 9.05 亿美元的管道更换项目。通过将泄漏规模数据与该组织自身的泄漏优先处理方法相结合,并迅速利用天然气价格低廉的优势,PSE&G 将能够更换长达 510 英里的老化管道,并在 4 年内每年仅增加 1.5% 的月费。3

在街景车库中进行测试、维护和工作
在街景车库中进行测试、维护和工作

这个良好的开端激励团队采取下一步行动,探索利用街景拍摄车辆测量总体空气质量。多年来,Google 与 Aclima(负责构建环境传感器网络)携手合作,致力于测量公司各个办事处的室内环境质量。2014 年,我们的合作扩展到了室外,并为更多街景拍摄车配备了“环境智能”(Ei) 移动平台,其中包括可测量颗粒物质、NO2、CO2 黑炭等污染物的科学级分析仪和多组小型低成本传感器。新项目最先在丹佛市进行了试点,我们的目标是在 2016 年底完成加利福尼亚州 3 个区域的城市空气质量地图绘制。现在,该系统提供的可靠数据与美国国家环境保护局的静止测量网络相辅相成。

配有空气污染测量设备的 Google 街景拍摄车
配有空气污染测量设备的 Google 街景拍摄车

该项目开始时只有几辆车参与其中,但 Aclima 的移动平台(已产生全球最大的空气质量数据集之一)也可以通过部署到公交车和邮车等车辆上进行扩展,以便绘制街道级污染情况地图。这些超地方数据可以帮助人们做出更明智的选择,比如什么时候让孩子外出玩耍,以及应倡导哪些改变来打造更健康的社区环境。

“我们都可以通过智能手机了解天气情况,”Tuxen-Bettman 说,“但如果向下滚动页面就能看到自己所在街道的空气质量,岂不是更棒吗?”这些“如果”以及帮助实现这些“如果”的合作伙伴关系和项目将使人们以新的眼光看待世界,并努力让世界变得更好。

1https://www.edf.org/media/edf-partners-google-earth-outreach-map-natural-gas-leaks-under-us-city-streets

2Picarro 和 Los Gatos Research 推出的甲烷检测硬件

3https://www.pseg.com/info/media/newsreleases/2015/2015-11-16.jsp#.WDMUlJgrJAY