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Advancing Air Quality Monitoring: TinyML-Based Real-Time Ozone Prediction with Cost-Effective Edge Devices

Created by
  • Haebom

저자

Huam Ming Ken, Mehran Behjati

개요

본 논문은 인도의 대기질 데이터를 활용하여, 저전력 마이크로컨트롤러 기반의 실시간 오존 농도 예측 시스템을 제안한다. Arduino Nano 33 BLE Sense를 사용하여 일산화탄소(CO), 온도, 압력 데이터를 수집하고, Edge Impulse 플랫폼을 통해 머신러닝 모델을 학습시켰다. 세 가지 변수를 모두 사용한 최적 모델은 MSE 0.03, R-squared 0.95의 높은 예측 정확도를 보였다. 본 시스템은 저렴하고 에너지 효율이 높아 자원이 부족한 지역에서의 대기질 모니터링에 적합하다.

시사점, 한계점

시사점:
저렴하고 에너지 효율적인 TinyML 기반의 실시간 오존 농도 예측 시스템 제시
자원 제약 지역에서의 대기질 모니터링 및 공중 보건 향상에 기여 가능
실시간 오존 농도 예측을 통한 신속한 오염 대응 가능
일산화탄소 농도가 오존 농도 예측에 가장 중요한 변수임을 밝힘
한계점:
사용된 데이터셋이 인도의 특정 지역 데이터에 한정되어 일반화 가능성에 대한 검토 필요
MQ7 센서의 정확도 및 장기간 안정성에 대한 추가적인 평가 필요
다양한 오염 물질 및 기상 조건에 대한 모델 성능 평가가 부족
실제 환경에서 장기간 운영 시 시스템의 안정성 및 유지보수에 대한 검증 필요
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