空气质量已成为非洲最重要的公共卫生问题之一。空气质量差全球每年造成的死亡人数比艾滋病毒、结核病和疟疾的总和还要多。这只是冰山一角。空气污染会降低人们的工作效率，因为他们会感到头痛和疲倦。

以印度为例，贫困地区空气质量。印度恶劣的空气质量对其国内生产总值的影响约为1000亿美元每年。

空气质量差的健康风险是众所周知的。但建立监测站定期测量的成本一直很高。

我是一个粒子物理学家，以及威特沃特斯兰德大学对撞机粒子物理研究所所长和iThemba 加速器科学实验室，南非的一个单位国家研究基金会。作为我们技术转让活动的一部分，我们推出了南非空气质量监测联盟是一个由多学科科学家组成的团队，与政策制定者有着密切的联系，并且对改善南非的空气质量感兴趣。

我们决定在南非首次创建一个具有成本效益的空气质量监测系统基于传感器、物联网和人工智能。我们把这个系统命名为空气。

我们的 25 人团队拥有 20 多年的粒子物理学家经验，涉及传感器、通信和人工智能。在粒子物理学中，我们创建复杂系统具有不同的技术和不同的学科。粒子物理学包括电气和信息工程，数据科学和人工智能等。

只有130个大型空气质量测量站在南非。他们只测量车站附近的空气质量。这就是为什么我们需要在这些站点周围建立由 Ai_r 系统组成的经济高效、密集的网络，以测量更广泛区域的空气质量。

我们的愿景是在南非各地放置数以万计的此类设备。

使用人工智能

Ai_r 由一系列小盒子组成，制作成本约为 100 美元。这些盒子可以安装在任何建筑物的窗台上，在那里采集空气样本并这些数据实时反馈到云端。建模和预测是通过与云结合的人工智能进行的。

人工智能不会魔法。它是科学家控制来执行任务的一堆数学工具。它集成数据集，从数据中学习并创建自动模型。这节省了大量的资源。

在空气质量监测中，人工智能将从这些传感器产生的大量数据中学习，然后做出预测。例如，Ai_r将能够告诉我们天气变化对空气质量的影响，以便我们知道哪些地区的空气污染更严重。

没有人工智能，想出一个具有成本效益的系统来监测空气质量并为我们提供预测是非常困难的。

测量约翰内斯堡的空气质量

测量空气质量时，目标是确定热点（空气质量最差的地方），而不仅仅是城市的平均空气质量。

空气污染严重的热点可能非常靠近空气质量较好的冷点。出于公共卫生原因，我们需要了解并能够预测任何一天哪里的空气质量会较差。这是我们能够说服当局制定遏制受影响严重地区空气污染的方法的唯一方法。

我们已经推出了大约20个新设备索韦托和布拉姆方丹约翰内斯堡，接下来的几个月还将有 120 多个。这两个地区每天都有数以万计的车辆驶过，空气污染的风险很高。

我们还在现场安装了空气质量传感器威特沃特斯兰德大学和iThemba实验室。我们与豪登省教育部达成协议，在索韦托地区的学校部署这些设备。私人 Netcare 集团旗下的医院也同意托管空气质量设备。

有一个公共仪表板在我们的网站上您可以看到我们收集的所有数据。

该项目是于 2024 年 6 月推出。政府对此反应非常积极，我们现在正在将该系统整合到南非官方空气质量评分系统中，南非航空质量信息系统。我们还得到了约翰内斯堡市的大力支持，以进一步部署。

Ai_r系统措施颗粒物2.5。这些都是极其微小颗粒污染物质，如灰尘、污垢、烟灰或烟雾。这些颗粒物的问题在于人们会吸入它们。它们进入人们的血液，可能导致心脏病、癌症和其他疾病。这就是为什么颗粒物的量通常为 2.5用作基准全球空气质量。

它是如何运作的

空气质量设备装在一个盒子里。它有一个小型激光器，可以向空气中发射光。根据光的散射和反射方式，您可以测量颗粒物的浓度。然后，测量结果被发送到盒子内的微型计算机，该计算机每五分钟通过天线通过物联网技术与存储数据的基于云的系统进行通信。因此，再也没有人需要在那里收集空气质量样本了。

我们还优化了这些设备，使其耗电量非常少。在停电的情况下，这些设备具有经济高效的电池，可持续使用数天。它们非常容易维护。它们可以负担得起在南非推广的费用。

现有网络将继续发展，到 2024 年底成为非洲最大的经济高效的自动化空气质量测量系统。

我们确实需要衡量污染并找出其严重程度，以便能够非常有效地针对问题领域设计缓解策略。目标是改善受影响最严重的人们的空气质量空气污染。

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