TW202143068A

TW202143068A - 小區域即時空氣汙染評估系統及其方法

Info

Publication number: TW202143068A
Application number: TW109115907A
Authority: TW
Inventors: 鄭光甫; 楊雅惠; 李智慎; 劉炅函; 吳登揚
Original assignee: 浚鴻數據開發股份有限公司
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-11-16

Abstract

本發明提供一種小區域即時空氣汙染評估系統包含一資料庫、一模型產生模組、一輸入模組及一分析模組，該模型產生模組分析該資料庫儲存的複數已受測區域內複數歷史受測者的複數歷史體徵資料、複數歷史空氣資料產生一模型，該分析模組將該輸入模組提供的一待受測區域內複數當前受測者的複數體徵資料輸入該模型產生複數對應該等當前受測者的空氣資料，並選擇該等空氣資料的一指定數值轉換為複數空氣品質指標值，並選擇該等空氣品質指標值的一特定數值與一健康影響評估表比對產生一評估結果；藉此達到較為準確的小區域空氣汙染評估結果的效果者。

Description

小區域即時空氣汙染評估系統及其方法

本發明係有關於一種空氣汙染評估系統及其方法，特別指一種小區域即時空氣汙染評估系統及其方法。

現行的空氣品質監測依賴於分布在各地的測站監測到的數據回傳後計算得到大區域的空氣汙染評估結果。然而，測站分布並不平均，舉例而言，新竹縣、市的測站即不如台北市多，台南市的測站也不如高雄市多。前述的測站分布模式會導致政府僅能取得大區域的空氣汙染評估結果來報告給民眾，測站較少的區域僅能得到推測的評估結果，而不是準確的評估結果。此外，前述的測站分布模式只能對大區域進行空氣汙染評估，例如北台灣、南台灣，但對於小區域，例如鄉、鎮、市、區、村等小區域也僅能得到推測的評估結果，而不是各個小區域的準確評估結果。因此，解決上述問題係為本領域研究人員所要努力的方向。

本發明之一目的係為，提供一種可得到較為準確的小區域空氣汙染評估結果的小區域即時空氣汙染評估系統。為達成上述之目的，本發明提供一種小區域即時空氣汙染評估系統，係包含：一資料庫，儲存有複數已受測區域內複數歷史受測者的複數歷史體徵資料、複數歷史空氣資料及一健康影響評估表；一模型產生模組，連接該資料庫，並分析該等歷史體徵資料及該等歷史空氣資料產生一模型；一輸入模組，提供一待受測區域內複數當前受測者的複數體徵資料；及一分析模組，連接該資料庫、該模型產生模組及該輸入模組，將該等當前受測者的該等體徵資料輸入該模型產生複數對應該等當前受測者的空氣資料，並選擇該等空氣資料的一指定數值轉換為複數空氣品質指標值，並選擇該等空氣品質指標值的一特定數值與該健康影響評估表比對，產生一評估結果。為達成上述之目的，本發明提供一種小區域即時空氣汙染評估方法，係包含：一模型產生模組分析儲存於一資料庫中的複數已受測區域內複數歷史受測者的複數歷史體徵資料、複數歷史空氣資料產生一模型；一分析模組將一輸入模組提供的一待受測區域內複數當前受測者的複數體徵資料輸入該模型產生複數對應該等當前受測者的空氣資料；該分析模組選擇該等空氣資料的一指定數值轉換為複數空氣品質指標值；該分析模組選擇該等空氣品質指標值的一特定數值；及該分析模組將該特定數值與該健康影響評估表比對，產生一評估結果。藉由本發明此設計，在無測站或測站分布較少的鄉、鎮、市、區、村等小區域，以該區域的受測者的體徵資料進行分析可達到準確空氣汙染評估結果之功效。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。請參考第1、2、3圖，係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之方塊示意圖、流程示意圖及受測區域示意圖，如圖所示，本發明所述小區域即時空氣汙染評估系統係包含至少一資料庫1、一模型產生模組2、一輸入模組3及一分析模組4。該分析模組4分別連接該資料庫1、該模型產生模組2及該輸入模組3，並該模型產生模組2連接該資料庫1。該資料庫1與該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4可例如由彼此連接的具有特殊功能的電子電路或具有特殊韌體的硬體裝置來實現。在以軟體實現的方式下，該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4可以是具備程式碼的非暫態電腦程式產品，當該電腦程式產品載入微處理器或微控制器中，可使微處理器或微控制器執行特殊的運作，因此該電腦程式產品亦可視為微處理器或微控制器中的特殊功能模組。在一實施例中，該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4可以是各自獨立的程式，但亦可以是單一程式中的子程式，其中該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4的程式碼可由各種程式語言撰寫而成。在一實施例中，該資料庫1與該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4可位於相同或不同裝置中，例如該資料庫1與該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4於同一伺服器或電腦中彼此相互連接，或者該資料庫1可為光碟、硬碟或隨身碟等非暫態電腦可讀取媒介或雲端伺服器中，之後再透過有線或無線連接方式與該模型產生模組2、該輸入模組3及該分析模組4進行資料傳輸。所述資料庫1儲存具有測站的複數已受測區域5內複數歷史受測者的複數歷史體徵資料(自變數x)、複數歷史空氣資料(應變數y)及一健康影響評估表。該等歷史體徵資料包含複數體徵項目，該等體徵項目包含6分鐘步行距離、心率、舒張壓、收縮壓、血氧飽和濃度、用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量、性別、年齡、身高及體重。其中6分鐘步行距離、心率係例如透過穿戴裝置進行測量，舒張壓、收縮壓係例如透過血壓計進行測量，血氧飽和濃度係例如透過血氧偵測器進行測量，用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量係例如透過肺量計進行測量，上述測量裝置可透過有線或無線方式連接該資料庫1，並將上述測量資料傳輸至該資料庫1儲存。該等歷史空氣資料包含日、周、月區間的複數空氣物質項目，該等空氣物質項目包含細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)，例如細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)等項目的日平均數；細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)等項目的周平均數；細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)等項目的月平均數。該等空氣物質項目係政府由設置在各區域的測站所蒐集的公開資料，細懸浮微粒(PM2.5)單位為微克每立方公尺(μg/m3)、懸浮微粒(PM10) 單位為微克每立方公尺(μg/m3)、一氧化碳(CO)單位為百萬分點濃度 (ppm)、二氧化硫(SO2)單位為十億分點濃度 (ppb)、二氧化氮(NO2)單位為十億分點濃度 (ppb)、臭氧(O3)單位為十億分點濃度 (ppb)。

所述模型產生模組2分析該等歷史體徵資料及該等歷史空氣資料產生一模型(即透過自變數x、應變數y計算產生參數b0、b1)。在本實施例中該模型產生模組2係表示為透過回歸分析該等歷史體徵資料及該等歷史空氣資料產生該模型，並該模型為一回歸模型，但並不侷限於此，在其他實施例中該模型產生模組2也可以表示為透過其他數學分析產生其他數學模型。所述輸入模組3提供無測站或測站分布較少的一待受測區域6內複數當前受測者的複數體徵資料(自變數x)（參考第2圖S101）。該等體徵資料包含複數體徵項目，該等體徵項目包含6分鐘步行距離、心率、舒張壓、收縮壓、血氧飽和濃度、用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量、性別、年齡、身高及體重。該等體徵項目測量方式與前述該等歷史體徵資料的體徵項目相同，在此不再贅述。該等當前受測者並沒有時間區間的限制，可透過該輸入模組3即時輸入該等當前受測者的該等體徵資料，以即時進行小區域空氣汙染評估。所述分析模組4將該等當前受測者的該等體徵資料輸入該模型產生複數對應該等當前受測者的空氣資料(應變數y)（參考第2圖S102）。該等當前受測者的空氣資料區分為複數區間，該等空氣資料包含日、周、月區間的複數空氣物質項目，該等空氣物質項目包含細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)，例如細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)等項目的日平均數；細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)等項目的周平均數；細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)等項目的月平均數。該等空氣物質項目的單位與該等歷史空氣資料的空氣項目相同，在此不再贅述。並該分析模組4選擇該等空氣資料的一指定數值轉換為複數空氣品質指標值，在本實施例中該等空氣品質指標值係表示為Air Quality Index（AQI），但並不侷限於此，在其他實施例中該等空氣品質指標值也可以表示為Air Quality Health Index（AQHI）、Air Pollution Index（API）、Comprehensive Air-quality Index（CAI）、The Common Air Quality Index（CAQI）等（參考第2圖S103、第5圖）。該等空氣品質指標值的特定數值數量係對應該等區間數量，該評估結果數量對應該等區間數量，空氣品質指標為依據監測資料將當日空氣中細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)及臭氧(O3)濃度等數值，以其對人體健康的影響程度，分別換算出不同污染物之副指標值。在本實施例中該分析模組4係表示為選擇該等空氣資料的中位數轉換為該等空氣品質指標值，但並不侷限於此，在其他實施例中該分析模組4也可以表示為選擇該等空氣資料的平均數轉換為該等空氣品質指標值。並該分析模組4選擇該等空氣品質指標值的一特定數值（參考第2圖S104）。在本實施例中該分析模組4係表示為選擇該等空氣品質指標值的最大值為當日之空氣品質指標值，但並不侷限於此，在其他實施例中該分析模組4也可以表示為選擇該等空氣品質指標值的其他數值為當日之空氣品質指標值。該分析模組4將該等空氣品質指標值的特定數值與該健康影響評估表比對，產生一評估結果（參考第2圖S105），該評估結果即為待受測區域6的空氣汙染評估結果。該健康影響評估表係例如為環保署所公布之空氣品質指標（AQI）與健康影響比對表（參考第6圖），但並不侷限於此，在其他實施例中該健康影響評估表也可以表示為其他政府、機構或研究單位公布之空氣品質指標與健康影響比對表。藉由本發明此設計，藉由具有測站的已受測區域的該等歷史體徵資料、該等歷史空氣資料進行回歸分析產生回歸模型，並將待受測區域的該等當前受測者的該等體徵資料輸入該回歸模型中，可產生待受測區域的空氣資料，並將待受測區域的空氣資料轉換為空氣品質指標值，最後比對空氣品質指標（AQI）與健康影響比對表，得到該待受測區域空氣狀態等級。在無測站或測站分布較少的鄉、鎮、市、區、村等小區域，以該待受測區域的受測者的體徵資料進行分析可達到準確空氣汙染評估結果之功效。相較於習知僅以測站分布較多的區域所蒐集到的空氣資料來評估無測站或測站分布較少的小區域的空氣資料，本發明可得到較為準確的小區域空氣汙染評估結果。以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。

1:資料庫 2:模型產生模組 3:輸入模組 4:分析模組 5:已受測區域 6:待受測區域

第1圖係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之方塊示意圖；第2圖係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之流程示意圖；第3圖係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之受測區域示意圖；第4圖係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之具體實施示意圖；第5圖係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之AQI換算示意圖；第6圖係為本發明小區域即時空氣汙染評估系統及其方法之一實施例之空氣品質指標（AQI）與健康影響比對表示意圖。

1:資料庫

2:模型產生模組

3:輸入模組

4:分析模組

Claims

一種小區域即時空氣汙染評估系統，係包含：一資料庫，儲存有複數已受測區域內複數歷史受測者的複數歷史體徵資料、複數歷史空氣資料及一健康影響評估表；一模型產生模組，連接該資料庫，並分析該等歷史體徵資料及該等歷史空氣資料產生一模型；一輸入模組，提供一待受測區域內複數當前受測者的複數體徵資料；及一分析模組，連接該資料庫、該模型產生模組及該輸入模組，將該等當前受測者的該等體徵資料輸入該模型產生複數對應該等當前受測者的空氣資料，並選擇該等空氣資料的一指定數值轉換為複數空氣品質指標值，並選擇該等空氣品質指標值的一特定數值與該健康影響評估表比對，產生一評估結果。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該等當前受測者的空氣資料區分為複數區間，該等空氣品質指標值的特定數值數量係對應該等區間數量，該評估結果數量對應該等區間數量。
如申請專利範圍第2項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該等區間為日、周、月。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該等歷史體徵資料包含複數體徵項目，該等體徵項目包含6分鐘步行距離、心率、舒張壓、收縮壓、血氧飽和濃度、用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量、性別、年齡、身高及體重。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該等歷史空氣資料包含日、周、月區間的複數空氣物質項目，該等空氣物質項目包含細懸浮微粒、懸浮微粒、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮及臭氧。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該等體徵資料包含複數體徵項目，該等體徵項目包含6分鐘步行距離、心率、舒張壓、收縮壓、血氧飽和濃度、用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量、性別、年齡、身高及體重。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該等空氣資料包含日、周、月區間的複數空氣物質項目，該等空氣物質項目包含細懸浮微粒、懸浮微粒、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮及臭氧。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該指定數值選擇為平均數及中位數其中任一。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該特定數值為該等空氣品質指標值的最大值。
如申請專利範圍第1項所述的小區域即時空氣汙染評估系統，其中該模型產生模組係透過回歸分析該等歷史體徵資料及該等歷史空氣資料產生該模型，並該模型為一回歸模型。
一種小區域即時空氣汙染評估方法，係包含：一模型產生模組分析儲存於一資料庫中的複數已受測區域內複數歷史受測者的複數歷史體徵資料、複數歷史空氣資料產生一模型；一分析模組將一輸入模組提供的一待受測區域內複數當前受測者的複數體徵資料輸入該模型產生複數對應該等當前受測者的空氣資料；該分析模組選擇該等空氣資料的一指定數值轉換為複數空氣品質指標值；該分析模組選擇該等空氣品質指標值的一特定數值；及該分析模組將該特定數值與該健康影響評估表比對，產生一評估結果。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該等當前受測者的空氣資料區分為複數區間，該等空氣品質指標值的特定數值數量係對應該等區間數量，該評估結果數量對應該等區間數量。
如申請專利範圍第12項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該等區間為日、周、月。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該等歷史體徵資料包含複數體徵項目，該等體徵項目包含6分鐘步行距離、心率、舒張壓、收縮壓、血氧飽和濃度、用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量、性別、年齡、身高及體重。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該等歷史空氣資料包含日、周、月區間的複數空氣物質項目，該等空氣物質項目包含細懸浮微粒、懸浮微粒、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮及臭氧。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該等體徵資料包含複數體徵項目，該等體徵項目包含6分鐘步行距離、心率、舒張壓、收縮壓、血氧飽和濃度、用力呼氣1秒鐘、用力呼氣肺活量、尖峰呼氣流量、性別、年齡、身高及體重。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該等空氣資料包含日、周、月區間的複數空氣物質項目，該等空氣物質項目包含細懸浮微粒、懸浮微粒、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮及臭氧。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該指定數值選擇為平均數及中位數其中任一。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該特定數值為該等空氣品質指標值的最大值。
如申請專利範圍第11項所述的小區域即時空氣汙染評估方法，其中該模型產生模組係透過回歸分析該等歷史體徵資料及該等歷史空氣資料產生該模型，並該模型為一回歸模型。