空氣品質
Air quality
我國每年近 30 萬筆陳情，其中高達近 8 成皆屬於空氣、噪音等環境污染類型案件，顯示出國人對環境品質的重視。透過廣泛布建空氣品質感測器，使空品即時狀況數據化、透明化，將有利監督人為污染以及預防自然危害，有效改善國人生活品質。
為了解決這個問題，政府推出「空氣品質物聯網」：
Before
77 座國家監測站
高精確、高成本，無法廣泛布建
高精確、高成本，無法廣泛布建
監測數據更新頻率：
60分鐘
After
約 1 萬個微型感測器
低成本、高覆蓋率，提升空品時空解析度
低成本、高覆蓋率，提升空品時空解析度
監測數據更新頻率：
3分鐘
計畫成果
計 畫 成 果
監測區域
監測區域可覆蓋 111 個工業區及科學園區。
感知區域
能感知超過 8 萬個工廠的周遭區域。
主動稽查
已經開出逾 1.7 億元以上的罰鍰，追收短繳的空污費約 2.8 億元。
但要做到這件事情，沒那麼簡單，需要布建基礎設施，收集數據，才有辦法利用大數據監控、打擊空氣污染，改善生活品質。來看看空氣品質物聯網到底做了什麼吧！
空品物聯網在做什麼
空 品 物 聯 網 在 做 什 麼
環保署與經濟部、國科會等部會合作，研發 PM2.5 感測元件以及空品感測器等技術，布建空氣品質基礎設施，收集空污數據，進行智慧稽查，計畫執行後，已追討短繳空污費 4 億，並罰款違法廠商近 7 千萬。同時推動環境感測元件科技系統國產化，發展數據分析預報模式，打造台灣成為智慧環境感測與應用的標竿國家。
01布建基礎設施
建立感測器性能測試驗證中心
提高 PM2.5、O3 等檢驗精準度，提高測試性能。空氣品質感測器設計研發
強化國內自有技術能量，健全環境物聯網產業。全台廣布空氣品質感測器
健全臺灣空氣感測網完整性，提升空氣品質預報精準度。
02數據整合
納入民生公共物聯網資料服務平台
收集並整合台灣各平台觀測資料供外界應用。建立空品物聯網運算營運平台
提供空氣品質資料的介接環境，並有保存管理功能。建立智慧環境感測數據中心
把平台的數據資料進行完整處理、收集、儲存、管理並供應給下游產業。空品感測資料展示平台
整合空氣數據、列管污染源、並整合風向風場資料，並以視覺化方式提供；也提供即時公害陳情。
03數據後續應用
促進空氣品質感測物聯網產業開展
強化國內空品感測器相關技術、以及資料分析與預報能力，藉由國內場域驗證、公民參與及公開透明的數據，促進產業發展。輔助環保稽查
從已蒐集的數據，分析污染源排放熱區，並針對可疑對象進行資料蒐集、比對，以利智慧執法。
布建基礎設施
布 建 基 礎 設 施
空品感測器布建狀況？
本計畫布建超過 13,400 點的空氣品質微型感測器，其中環保署布建超過10,000點，並覆蓋逾百個鄉鎮區、各縣市中小學、工業區與科學園區等，所收集之資料，能夠監控逾萬家工廠附近的空氣品質。
研發中的國產空氣品質感測器：
複合光學空品感測器
- 國產自主開發的複合式光學空品感測器，可同時偵測空氣中的細懸浮微粒（PM2.5）與臭氧（O3）濃度變化，並通過環保署型式認證。
- PM2.5 感測器利用紅光雷射光，在微粒上產生散射，由光電二極體吸收微粒，透過感測電路，轉換成電壓信號，由微處理器內部演算法，計算出通過流道的「微粒數目」與「微粒產生散射」的能量，取得實際 PM2.5 濃度值。
- O3 感測器是利用臭氧對 UVC 光吸收原理，藉由感應光強度改變訊號得知 O3 濃度變化。
- 複合式光學空品感測器具備溫溼度補償的能力，能有效降低環境溫度與濕度變化對細懸浮微粒和臭氧影響，確保感測器的精準度。
複合式 MOX 氣體感測器
- 國產自主開發的複合式氣體感測器，可同時偵測空氣中的一氧化碳（CO）與總揮發性有機氣體（TVOC）濃度變化。
- 以金屬氧化物（MOX）為感測材料，與目標氣體相互作用產生表面吸附與脫附反應，改變感測電阻值。
- 利用微機電技術，整合多氣體陣列感測、熱敏電阻與微型加熱器，達到晶片尺寸比一顆米粒還小。
- 透過多氣體陣列感測及動態自我補償技術，克服基線飄移及環境干擾問題，適用於戶外環境布建及室內空氣品質監測。
薄膜式 O3 及 NO2 氣體感測器
- 感測器對 O3 及 NO2 偵測濃度範圍為 5~1000ppb，偵測極限為 5ppb，且可在高溫高濕下工作，符合環境監控之規格要求。
- 感測晶片上有金屬氧化物奈米材料薄膜，具有半導體特性，當氣體分子吸附到薄膜表面，會使晶片電阻增加。同時使用兩種以上晶片，經由智慧程式運算，可得知 O3 及 NO2 氣體濃度。
- 感測晶片搭配控制電路及無線通訊模組，由手機操控，形成可攜式 O3 及 NO2 氣體感測器，數據可上傳雲端。
如何驗證感測器性能？
感測器性能測試驗證平台，是由環保署委託工業技術研究院建置，以提供感測器性能測試與驗證
目前中心提供 PM2.5 的感測器做測試，後續也將提供氣狀污染物感測器的測試，測試方式分為兩種：
目前中心提供 PM2.5 的感測器做測試，後續也將提供氣狀污染物感測器的測試，測試方式分為兩種：
測站實地測試
將空品感測器與美國聯邦參考方法（Federal Reference Methods, FRM）、美國聯邦等效方法（Federal Equivalent Methods, FEM）的空氣監測設備，共同放置於應用地點，進行平行比對。感測器參考的儀器，常用於測量大氣氣體濃度或顆粒污染物，為業界廣泛認可的最佳技術。
實驗室測試
實驗室系統的優勢，在於透過調控不同細懸浮微粒濃度（0 ~ 300µg/m³為主），以及測試腔體內的溫度與相對溼度，進一步評估同型號機器 7 大參數，包含模組變異、數據接收率、與參考方法之相關係數（R²）、精密度、偏移誤差（準確度）、溫濕度干擾效應、偵測極限等參數。
如何確保感測器數據品質？
環保署與地方環保局布建之感測器，需要於布建前先進行性能測試驗證，並與環保署標準監測站平行比對。布建後，也需定期維運巡檢、不定期現場查核，以確保感測數據品質。
數據後續應用
數 據 後 續 應 用
收到數據後，可以做什麼呢？
空氣品質分析和預報
高準確度的空氣品質預報可提前發布大範圍空污事件預警訊息，除提供主管機關做為是否啟動減災應變措施的決策資訊，並可協助民眾提早做好防護措施以降低空氣污染危害。例圖為 2021 年 2 月 5-8 日期間，預報模式顯示台灣西部地區受中央山脈背風渦旋影響，導致空氣污染物（PM2.5）累積的過程。
分析污染潛勢
透過整合後的數據，包含列管污染源 (PRTR)、固定污染源連續監測資訊 (CEMS)、即時公害陳情、風場及風向等資料，結合 AI 分析與視覺化動態地圖，呈現微型感測器的即時數據變化、時空變化、污染潛勢、即時告警資訊，並用巨量數據，精確定位污染熱點和時間點。
偵測異常污染事件
分析全台各工業區與重點區域，感測區域內時間、空間環境異常事件，並整合公害陳情資訊及即時通訊軟體，即時推播污染事件資訊予稽查人員，使稽查人員快速了解現場狀況，提升稽查效率，實現智慧治理與執法應用。
污染事件回溯
事件發生後，可即時查看污染動畫變化。亦可移動時間軸回溯資訊，提供 72 小時內數據動態播放。
輔助環保稽查
稽查單位依分析結果，將有限的人力與時間資源做有效的配置：
Step 1
監控與分析
分析比對資料，研定可疑污染區域
Step 2
周界巡查
實際派員於區域制高點，尋找可疑污染源
Step 3
科技工具蒐證
利用科技工具搜查，掌握污染空品證據，例如無人機盤查、機動式微型感測器監測及 FLIR 氣體洩漏檢測
Step 4
後續稽查與取締
透過現場督察蒐集事業相關資訊，就近利用科學儀器偵測溢散排放，精準打擊污染目標
空氣品質物聯網，透過建立智慧化環境監測，提供國人生活周遭環境即時、在地的空氣品質現況。以高解析度時空感測數據，協助執法人員鑑別污染熱區，及污染時間熱點，使環境執法稽查精確出擊，並研發環境物聯網感測元件，強化國內自有技術能量，開發 PM2.5 及 CO 空品感測技術，確立國產自主化空品感測技術發展。
