Συλλογή IoT δεδομένων και σημασιολογικός εμπλουτισμός τους με εφαρμογή στην παρακολούθηση ποιότητας αέρα σε αστικό περιβάλλον - Λυμπέρης, Δημήτριος (2023)
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εστιάζει στη βελτίωση της παρακολούθησης της ποιότητας του αέρα σε αστικά περιβάλλοντα, χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέγονται από συσκευές IoT και εφαρμόζοντας τεχνικές σημασιολογικού εμπλουτισμού. Η εργασία χρησιμοποιεί τον Ευρωπαϊκό Δείκτη Ποιότητας Αέρα (EAQI) ως αναφορά, για την κατανόηση της σοβαρότητας της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε διάφορες περιοχές και την αναγνώριση των αιτιών που την προκαλούν. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού, συλλέγονται ετερογενή δεδομένα από IoT συσκευές και ανοικτές πλατφόρμες περιβαλλοντικών δεδομένων. Οι συσκευές IoT τοποθετούνται στρατηγικά στο αστικό περιβάλλον για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τις διάφορες μετρήσεις ποιότητας του αέρα, όπως η συγκέντρωση βλαβερών αέριων ρύπων (SO2, NO2, O3) και τα επίπεδα των αιωρούμενων σωματιδίων (PM2.5, PM10). Αρχικά, τα δεδομένα αποστέλλονται σε IoT πλατφόρμες και στη συνέχεια μεταδίδονται μέσω του πρωτοκόλλου MQTT σε έναν κεντρικό διακομιστή. Στο σημείο αυτό εξατομικευμένες υπηρεσίες συλλέγουν γεωχωρικού τύπου περιβαλλοντικά δεδομένα από ανοικτές πλατφόρμες. Στο σύνολό τους τα συλλεχθέντα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία και σημασιολογικό σχολιασμό εκχωρώντας κλάσεις και ιδιότητες από μια οντολογία. Η χρήση τεχνικών σημασιολογικού εμπλουτισμού επιτρέπει μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση των δεδομένων, καθώς προσθέτει πλαίσιο και νόημα στα ακατέργαστα δεδομένα που συλλέγονται από διαφορετικές πηγές. Επιπλέον, αποθηκεύοντας τα σημασιολογικά δεδομένα σε μια βάση γραφοδεδομένων Neo4j, διευκολύνεται η αναγνώριση προτύπων και σχέσεων μέσα στα δεδομένα, καθιστώντας ευκολότερο τον εντοπισμό περιοχών ανησυχίας και πιθανών αιτιών ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Επίσης, η εργασία περιλαμβάνει την υλοποίηση διαδικτυακής εφαρμογής για την οπτικοποίηση των περιβαλλοντικών δεδομένων των σταθμών, υποβάλλοντας ερωτήματα GraphQL προς τη βάση. Αυτό επιτρέπει τον εύκολο εντοπισμό περιοχών με υψηλά επίπεδα ρύπανσης. Επιπρόσθετα, ο χρήστης μπορεί να αναζητήσει μια διαδρομή που θα ακολουθήσει, βάσει των προσφάτων περιβαλλοντικών δεδομένων ποιότητας αέρα, η οποία είναι απαλλαγμένη από ατμοσφαιρική μόλυνση, ορίζοντας τα σημεία έναρξης και λήξης της διαδρομής στο χάρτη.