I Storbritannia er luftforurensning miljø-værstingen når det gjelder helserisiko, samt ligger som nummer fire helsefare etter kreft, hjertesykdommer og overvekt. Økonomisk estimeres det at kostnaden av dårlig luftkvalitet i Storbritannia ligger mellom £22.7 og £71.1 milliarder[1]. Reduksjon av utslipp og forbedring av luftkvalitet vil ha vidtrekkende helse- og økonomiske gevinster.

Takket være en verdensomspennende trend å bytte fra bensin- og diesel- til elektriske kjøretøy (EL-biler), vil utslipp av Nitrogen Oxide (NO_x) og Carbon Dioxide (CO₂) reduseres. Men det sannsynligvis mer seriøse finstøv (PM_x) utslippet kan potensielt øke med det stigende antall EL-biler, da disse kjøretøyene typisk er tyngre og skaper mer slitasje på dekk og veidekke. Utslipp fra denne type kjøretøy oversees ofte, og vil kunne reduseres hvis de slipper å bremse unødvendig.

Med dette i tankene, ble Air Quality Simulation Project etablert for å se på muligheten av å kunne forbedre luftkvalitet ved bruk av smart-trafikk regulering. Prosjektet er en del av SIMULATE Live Lab programme, Air Quality Challenge. Med finansiering fra Storbritannias Department of Transport, fører dette programmet Staffordshire County Council, Keele University, Amey og bransjespesialistene Catapult Connected Places sammen for å skape nye løsninger for å bekjempe luftkvalitet utfordringer.

DAS presenteres

I dette prosjektet ble Fotechs DAS teknologi implementert på omtrent 1km standard telesambåndfiber i hver retning fra Cellarhead krysset, for å kunne oppdage, klassifisere, lokalisere og følge kjøretøy på vei mot veikrysset.

DAS-teknologien gjør hovedsakelig det fiberoptiske kabelnettverket om til tusenvis av vibrerende sensorer som kan spore kjøretøy langs flere kilometer.

Teknologien sender hvert sekund tusenvis av lysvibrasjoner langs en kabel, og observerer det fine lysmønsteret som reflekteres tilbake. Et passerende kjøretøy skaper akustisk- eller vibrasjonsenergi, noe som forstyrrer fiberoptikken slik at det reflekterte lysmønsteret forandres. Ved bruk av avanserte algoritmer og teknikker, analyserer DAS forandringene for å identifisere og kategorisere disse forstyrrelsene. Hver type forstyrrelse har sin egen signatur, og teknologien kan fortelle en operatør, i sanntid, hva som skjedde, og nøyaktig hvor og når det skjedde.

Teknisk kunnskap gir detaljert data

Fotechs spesielle Machine Learned algoritmer var avgjørende for å kunne skape trafikksimuleringsmodellen, da den utfører en meget nøyaktig sporing av kjøretøy. Takket være algoritmene, skiller teknologien lett mellom forskjellige typer kjøretøy som personbiler og lett- eller tung-transport kjøretøy, og kan ved å overvåke deres bevegelser, forutse deres ankomst i veikryssene.

I prosjektets neste fase, vil data fra trafikksimuleringsmodellen mates inn i smart-trafikk kontrollalgoritmer, som da kan brukes til å regulere lysene på en måte som vil redusere farts-akselerasjon og bremsing. Dette vil gi en jevnere flyt i trafikken, spesielt for de tyngre kjøretøyene som gir mest utslipp, og vil senke forurensing fra stop-start trafikk.

En av de store fordelene med DAS teknologi er at den gir sanntidsdata. Denne dataen kan da brukes til å regulere trafikklys intervaller, og forbedre trafikkflyten i det utvidete prosjektet.

Fremtidsimplikasjoner

Suksessen av denne modellen kan ha omfattende implikasjoner da DAS kan bli nøkkelen til å kalkulere utslipp fra kjøretøy, dirigere trafikkflyt og redusere kø.

Hvis fremtidige forsøk av smart-trafikk systemer i Cellarhead er like vellykkete, åpner de opp for en ny, spennende bruk av DAS. Det vil bli første gang at DAS brukes til å dirigere trafikkflyten for å redusere utslipp og bedre luftkvalitet.

Det er forventet at standard fiberoptiske telekabler integrert med DAS teknologi kan gi vesentlig reduksjon av utslipp, og dermed skape en positive effekt på folkehelsen. Det er faktisk beregnet at ved bruk av fiberoptisk sensing ved regulering av smart-trafikk, vil utslipp av NO_x, CO₂ og PM_x reduseres med mellom 10% and 20%.

Enda større effekt på reduksjon av trafikkork og forurensing kan oppnås hvis denne teknologien installeres i veikryss over en hel by, og de lokale myndigheter kan aktivt regulere trafikklys-sekvensene i sanntid.

[1] ¹ University of Oxford and Bath (2018).Clean Air Day. 1. Oxford: The University of Oxford, p.5