Téma

8. dubna 2024

Jak určit znečištění ovzduší pouhým okem kamery řeší odborníci z VUT

Ilustrační foto. | Autor: Rawpixel
Z videozáznamů umí analyzovat dopravní data v reálném čase, stačí k tomu záběry z dronu či bezpečnostní nebo jiné kamery. Brněnská firma RCE systems prorazila se svou technologií DataFromSky po celém světě. Nyní ji chce rozšířit o funkci pro monitorování emisí z dopravy. K vývoji proto přizvala odborníky z Vysokého učení technického v Brně.

Kolony, semafory, neustálé brzdění a rozjezdy. Tak nějak vypadá typické ráno řidiče ve velkém městě. Nejde jen o nápor na nervy za volantem, ale také pro ovzduší. Jak co nejsnadněji určit emise v reálném čase teď s firmou RCE systems řeší vědci z VUT v Brně. „V dopravě se používá takzvaný emisní faktor, tedy kolik znečištění vyprodukuje dopravní proud v gramech na kilometr. Problém je, když chceme tyto emisní faktory aplikovat na městskou dopravu. Faktory jsou totiž počítány při ustálených podmínkách, nezahrnují dynamické jevy jako neustálé brzdění a rozjezdy, kdy je situace z hlediska emisí zásadně odlišná. My se nyní snažíme namodelovat, jaké jsou emise auta, které jezdí ve městě nějakým konkrétním způsobem,“ popisuje výzkumník Jakub Linda z Energetického ústavu Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně.

Jak se auta ve městě pohybují, umí říci zmíněný software DataFromSky. Právě na něm nyní výzkumníci staví novou funkci týkající se emisí. Cílem je vyvinout systém pro nepřímou identifikaci produkce výfukových a nevýfukových emisí dopravy v reálném čase. Podkladem bude kombinace detailních dopravních dat, morfologie terénu a pokročilých emisních modelů. S analýzou dopravního proudu pomohou metody počítačového vidění a umělé inteligence, tato data z provozu pak budou tvořit jeden ze vstupů do zpřesněných modelů pro reálné emise oxidu uhličitého, oxidů dusíku a pevných částic, příslušných jednotlivým projíždějícím autům.

„Pro pevné částice emisí zatím nemáme existující model, zde nás tedy čeká hodně výzkumné práce. Zatím používáme odborné články a studie z celého světa a snažíme se zkombinovat různé přístupy. Výsledkem má být náš vlastní model a také emisní faktor, který ovšem místo gramů na kilometr bude používat jednotku gramy za sekundu pro jedno auto, což o provozu ve městě vypovídá lépe,“ vysvětluje Klaudia Köbölová z Odboru energetického inženýrství.

Ukázka prostředí aplikace. | Autor: RCE systems

Zatímco odborníci z Energetického ústavu se soustředí na emise pevných částic, Michael Böhm z Ústavu automobilního a dopravního inženýrství řeší plynné emise. "K softwaru, který pro jejich simulace využíváme, jsme na základě požadavků ze strany RCE systems i naší rešerše vozového parku v Česku vytvořili modely typických vozidel – například typický zástupce osobního vozidla se zážehovým motorem, vznětovým motorem, autobus a další. Přesnost našich predikcí je vyšší, než u současného hodnocení emisí, které typicky vychází z průměrných tabulkových hodnot průměrného vozidla. Naše predikce pomocí simulačních modelů na konkrétní vozidlo a konkrétní způsob jízdy zjištěný pomocí kamer, je ve srovnání s tabulkovými průměry značně přesnější,“ říká Böhm. „Každé auto je něčím specifické, nejde použít jeden obecný model. Takže zanášíme do našeho modelu další proměnné, například stáří vozidla, reálné podmínky a podobně,“ dodává k práci na vývoji Böhm.

Z Vysokého učení technické v Brně se do výzkumu zapojila i Fakulta chemická. „Profesor Vladimír Adamec má dlouhodobé zkušenosti s emisemi a částicemi, zejména ve vztahu k jejich chování a vlivu na lidské zdraví,“ dodává Köbölová. Činnost výzkumného týmu VUT koordinuje ředitel Energetického ústavu Jiří Pospíšil, který dal při řešení velký prostor pro kreativní přístup mladých vědeckých pracovníků z řad doktorských studentů.

Výstupem projektu bude jednoduše aplikovatelné řešení, které využije běžné městské dohledové kamery pro okamžité a kontinuální vyhodnocování emisní zátěže jednotlivých dopravních uzlů. Díky tomu, že systém využije už existující infrastrukturu, bude ve srovnání s automatickými stanicemi pro měření kvality ovzduší výrazně levnější. Na základě dat by pak město mohlo ladit dopravu tak, aby snížilo emisní zátěž v zástavbě. „Například pokud zjistíme, že v nějaké křižovatce jsou velmi vysoké emise, může se upravit nastavení semaforů tak, aby byla doprava plynulejší. A díky kamerám bude možné velmi rychle vyhodnotit, jaký mělo opatření dopad,“ uvádí Linda.

Výzkum, financovaný Technologickou agenturou ČR, má za sebou první rok. K hotovému produktu by chtěli odborníci s firmou RCE systems dospět za další dva roky. Projekt byl nominován na Intertraffic User Experience Award 2024 na veletrhu v Amsterdamu, který se koná v polovině dubna.


Autor/ka: Iveta Hovorková

Zdroj: Fakulta strojního inženýrství

Témata

Související články:
ARGO pod vodou: na veletrhu IDET vystavují prototyp studentské ponorky
Výzva jako životní styl: strojLAB propojuje studenty i obory napříč VUT
Ženy z VUT, které hýbou světem vědy a techniky
Vědci z VUT významně pomohli s výrobou ochranných pomůcek a nyní pracují na nových projektech
Na VUT vzniká nový studijní program Jaderná energetika. Nabídne stáže i novou laboratoř