Izmerite in preslikajte onesnaževanje s hrupom z mobilnim telefonom: 4 koraki (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:09

80 dB (A)) "," zgoraj ": 0,13263157894736843," levo ": 0,506," višina ": 0,1957894736842105," širina ": 0,276}]" ">

Nicolas Maisonneuve (Sony CSL Paris) Matthias Stevens (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris) Luc Steels (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris)

V tem "Naročilu" se boste naučili, kako lahko uporabite svoj mobilni telefon, opremljen z GPS, kot mobilno postajo za merjenje vaše osebne izpostavljenosti hrupu in sodelujete pri skupnem kartiranju hrupa vaše soseske ali mesta. Zemljevide je mogoče vizualizirati s pomočjo programa Google Earth. Hrup je v mnogih mestih resen problem. Čeprav so oblasti v nekaterih velikih mestih začele kampanje za spremljanje problema, zemljevidi, ki jih ustvarijo, niso vedno lahko dostopni in običajno niso dovolj podrobni, da bi razumeli razlike (v času in prostoru) hrupa, ki so mu ljudje izpostavljeni. Vendar pa lahko z našimi novimi tehnologijami izboljšate spremljanje tovrstnih okoljskih vprašanj, tako da prispevate k kartiranju hrupa v vaši soseski ali mestu in tako sodelujete v nekakšni "Wikimapiji" onesnaževanja s hrupom. NoiseTube je raziskovalni projekt podjetja Sony Računalniški laboratorij v Parizu. Projekt je osredotočen na razvoj novega participativnega pristopa za spremljanje onesnaževanja s hrupom, ki vključuje širšo javnost. Naš cilj je razširiti trenutno uporabo mobilnih telefonov tako, da jih spremenimo v senzorje hrupa, ki vsakemu državljanu omogočajo, da izmeri svojo izpostavljenost v svojem vsakdanjem okolju in sodeluje pri skupnem kartiranju hrupa svojega mesta ali soseske. Na splošno ta raziskovalni projekt raziskuje, kako je mogoče koncept participativnega zaznavanja uporabiti pri okoljskih vprašanjih in zlasti za spremljanje onesnaževanja s hrupom. Sodelujoče zaznavanje zagovarja uporabo široko razširjenih mobilnih naprav (npr. Pametnih telefonov, dlančnikov) za oblikovanje porazdeljenih senzorskih omrežij, ki javnim in poklicnim uporabnikom omogočajo zbiranje, analizo in izmenjavo lokalnega znanja. lahko boste merili raven hrupa v dB (A) (z natančnostjo nekaj decibelov v primerjavi s profesionalnimi napravami), komentirali, kako dojemate hrup (označevanje, subjektivna stopnja neprijetnosti) in poslali vse informacije (časovni žig + geo-lokalizirane meritve + človeški vnos) samodejno na strežnik NoiseTube prek internetne povezave telefona. Nato lahko (skupne) rezultate prikažete na zemljevidih, kot kaže primer na prvi sliki. Motivacije za sodelovanje v izkušnji NoiseTube 1. Izmerite svojo osebno izpostavljenost zvoku in se bolj zavedajte svojega okolja. Koliko decibelov sem izpostavljen med mojim dnevom? Za državljane je takšne podatke trenutno težko dobiti. Zahvaljujoč naši aplikaciji boste lahko v realnem času izmerili svojo izpostavljenost v dB (A) brez potrebe po dragem merilniku ravni zvoka. Menimo, da imajo lahko prilagojene okoljske informacije večji vpliv na ozaveščenost in vedenje javnosti kot globalna okoljska statistika, ki jo trenutno posredujejo vladne agencije. 2. Sodelujte pri spremljanju/kartiranju onesnaženosti s hrupom v svojem mestu S svojim mobilnim telefonom lahko vi (in vaša skupina) zberete geolokalizirane meritve, jih označite in jih samodejno pošljete na zemljevid lokalnega hrupa, ki nudijo koristne informacije za lokalne skupnosti ali javne ustanove, ki podpirajo odločanje o lokalnih vprašanjih, ne da bi čakali, da bodo uradniki (okoljske agencije, vladna sredstva za drage merilne akcije) obrnili pozornost na vašo sosesko. 3. Pomagajte znanstvenikom, da bolje razumejo hrup iz vaših izkušenj. Za razliko od trenutnih podatkov o onesnaženosti s hrupom, ki prihajajo iz statičnih senzorjev, nameščenih na fiksnih, določenih lokacijah, bi lahko bili vaši podatki, ki so osredotočeni na ljudi, zelo pomembni za znanstvenike, da bi bolje razumeli vprašanje onesnaževanja s hrupom prek ljudi. Arhitektura NoiseTube Platforma NoiseTube je sestavljena iz aplikacije, ki jo morajo udeleženci namestiti na svoj mobilni telefon, da ga spremenijo v napravo za zaznavanje hrupa. Ta mobilna aplikacija zbira lokalne podatke iz različnih senzorjev in jih pošlje na strežnik NoiseTube, kjer so podatki vseh udeležencev centralizirani in obdelani. Druga slika prikazuje pregled te arhitekture. Ker je mobilna aplikacija najpomembnejši element za naše udeležence, bomo o tem podrobneje razpravljali v prvem koraku.

1. korak: Oprema in programska oprema

Funkcije mobilne aplikacije - Merjenje in vizualizacija ravni hrupa, ki ste mu izpostavljeni v realnem času - Označevanje za komentiranje meritev (npr. Vir hrupa, ocena zaznane motnje, …). Ti podatki se uporabljajo za dodajanje pomenske plasti ustvarjenim zemljevidom hrupa. - Samodejno pošiljanje (geološko lokaliziranih in časovno označenih) podatkov v vaš račun na našem strežniku za posodobitev vašega osebnega "profila izpostavljenosti" in skupnega zemljevida hrupa. Zahteve-telefon z vgrajenim naborom čipov GPS ali zunanjim sprejemnikom GPS, ki ga je mogoče povezati s telefonom prek povezave Bluetooth. -Telefon, ki podpira platformo Java J2ME (profil CLDC/MIDP z razširitvami: JSR-179 (API za lokacijo) in JSR-135 (API za mobilne medije)). - Naročnina na podatkovni paket za dostop do interneta (prek GPRS/EDGE/3G).

• Zaenkrat je bila aplikacija samo temeljito preizkušena na Nokii N95 8GB in Nokii 6220C. Druge znamke/modeli lahko delujejo ali pa tudi ne. V nekaj tednih nameravamo izdati različico za Apple iPhone. Na NoiseTube.net se lahko naročite, da boste obveščeni o tej in drugih prihodnjih izdajah.
• Za dosego verodostojnih meritev decibelov je priporočljivo uporabljati samo podprte (umerjene) modele telefonov.

Alternativni pristopi Telefon + zunanji mikrofon Namesto vgrajenega mikrofona lahko priključite zunanji mikrofon. Na sliki 1 vidite zunanji mikrofon po meri za Nokijo N95. Če uporabljate zunanji mikrofon, vam svetujemo, da mikrofona ne postavite preblizu obraza, da se izognete samo merjenju lastnega glasu; pritrditev mikrofona blizu zapestja je dobra možnost. Digitalni snemalnik zvoka + mobilna aplikacija + namizna aplikacija V prvi različici Noisetube -a mobilna aplikacija merjenja glasnosti ni izvajala v realnem času. Namesto tega je bil za snemanje zvoka iz okolice uporabljen digitalni snemalnik zvoka (npr.: serija M-Audio MicroTrack x). Mobilna aplikacija (v1.0) je želela lokalizirati uporabnika (prek GPS -a) in olajšati komentiranje (označevanje, ocenjevanje,…). Nato je bila uporabljena namizna aplikacija, da iz posnetega zvoka izvleče meritve glasnosti, te podatke združi z lokacijsko skladbo in komentarji uporabnikov ter te podatke pošlje strežniku. Slika 2 prikazuje pregled arhitekture NoiseTube v1.0.

2. korak: Uporaba mobilne aplikacije NoiseTube

Začetek Ko ustvarite račun na spletnem mestu NoiseTube, poiščete potrebno opremo in namestite našo programsko opremo, lahko začnete uporabljati aplikacijo NoiseTube. 1) Najprej se boste morali overiti s podatki o računu. Ko ste se enkrat uspešno prijavili, bo aplikacija naslednjič, ko jo zaženete, zaobšla ta korak. 2) Zdaj lahko začnete meriti in prispevati k projektu NoiseTube. Uporabniški vmesnik Posnetek zaslona na prvi sliki prikazuje uporabniški vmesnik. Spodaj obravnavamo različne dele, od katerih vsak ustreza glavni značilnosti aplikacije. 1) Merjenje glasnosti zunanjega hrupa Merjenje se bo samodejno začelo. V zgornjem levem kotu si lahko ogledate trenutno vrednost glasnosti - merite v dB (A). Za dodajanje pomena tej vrednosti je povezana z barvo, ki predstavlja potencialno tveganje za zdravje sedanje ravni izpostavljenosti:

• <60 dB (A): zelena (brez tveganja)
• > = 60 in <70: rumena (nadležno)
• > = 70 in <80: oranžna (bodite previdni)
• > 80: Rdeča (tvegano).

Nariše se tudi zgodovinska krivulja, ki prikazuje razvoj izmerjene glasnosti. Če želite bolje razumeti, kaj se dejansko meri, glejte spodnji razdelek "O merjenju glasnosti". 2) Komentiranje označevanja doda fizičnim meritvam plast pomena za obveščanje skupnosti in za vizualizacijo narave hrupa na zemljevidih. Tako kot označevanje filmov na YouTubu ali spletnih strani na Delicious lahko tudi meritve hrupa označite z dodajanjem poljubnih prostih besed, ločenih z vejico (npr. Vir hrupa ali kontekst, ocena itd.). Hrup je zapleten pojav zaradi na zelo subjektiven način, kako ga ljudje dojemajo. Za preučitev teh subjektivnih dejavnikov bomo mobilni aplikaciji dodali več subjektivnih komponent, da jo bomo uporabili kot "(družbeni) merilnik motenj" (2. slika prikazuje predogled tega, kako bi to lahko izgledalo), in zgradili subjektivne zemljevide onesnaženja s hrupom. 3) Geolokalizacijske meritve Uporabnik lahko preklopi med samodejni (z uporabo GPS-a) ali ročni način lokalizacije s klikom na ikono lokalizacije (glej sliko 1). Po zagonu aplikacije bo aktiviran samodejni način in poskusil lokalizirati uporabnika z uporabo GPS. Če ne uspe (na primer zaradi notranjega stanja), bo preklopil v ročni način, kjer mora uporabnik vnesti svojo lokacijo (npr. Naslov, linijo podzemne postaje). Možno je tudi, da izberete svojo trenutno lokacijo s seznama vnaprej določenih lokacij. Te lokacije so lahko osebne "priljubljene" (na primer: dom ali pisarna) ali javna mesta (npr. Ulice, postaje podzemne železnice). Več informacij o merjenju glasnosti Merilnik glasnosti prikazuje enakovredno neprekinjeno raven zvoka (Leq), izmerjeno v dB (A) zvoka, posnetega v določenem časovnem intervalu. V vsakem ciklu aplikacija v določenem časovnem intervalu zabeleži zvok iz okolja (pri 22500 Hz, 16 bitov), nato obdela signal za pridobivanje vrednosti Leq. Možna sta dva intervala: 1) Počasen odziv (1 sekunda, privzeti način), ki omogoča merjenje počasne variacije zvoka, uporabno za stalen ali hrup v ozadju; 2) Hiter odziv/kratek Leq (125 ms), za časovno različne zvoke (npr. Kratki dogodki). Način hitrega odziva je trenutno še eksperimentalen, zato za zdaj svetujemo uporabo načina počasnega odziva. O umerjanju zvoka in verodostojnosti informacij Za umerjanje naše aplikacije za pridobitev verodostojnih informacij o napravi Nokia N95 8GB smo uporabili merilnik ravni zvoka. Ustvarili smo roza hrup kot vir hrupa in primerjali decibele, merjene z merilnikom ravni zvoka, in tiste, ki jih je naša aplikacija na telefonu N95 izmerila pri različnih stopnjah glasnosti (vsakih 5 dB, od 35 dB do 100 dB). Slika 3 prikazuje graf teh vrednosti, ki smo jih zabeležili. Dobili smo krivuljo z natančnostjo okoli +/- 10 dB (A). Po uporabi inverzije te funkcije kot korektorja smo nato dobili dobre rezultate (natančnost +/- 3 db). Načrtujemo isto kalibracijo s prihodnjo različico iPhone -a. Ko razumete, kako uporabljati aplikacijo NoiseTube, vas vabimo, da jo preizkusite na ulici v svoji soseski!

3. korak: Vizualizacija rezultatov

Trenutno sta na voljo dve vizualizaciji. Spremljanje izpostavljenosti ljudi v realnem času Predlagano je spremljanje v realnem času za vizualizacijo skupne izpostavljenosti hrupa udeležencev, ki uporabljajo Google Earth. To si lahko ogledate na https://noisetube.net/public/realtime.kml. Uporabnika predstavlja valj, katerega višina in barva sta sorazmerni z glasnostjo (Leq, merjeno v dB (A)) uporabnikove zvočne izpostavljenosti. Zemljevid onesnaženja s hrupom v vašem mestu Trenutni zemljevid vaše osebne izpostavljenosti si lahko ogledate tudi tako, da v svoj račun in izberite »Moj zemljevid« (ali neposredno prek: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Če si želite ogledati skupni zemljevid izpostavljenosti zvoku, pojdite na javni zemljevid. Vsak krog označuje meritev glasnosti (barva je sorazmerna z glasnostjo). Na vrhu te fizične plasti je pomenska plast, ki opisuje pomen ukrepov (tj. vire hrupa).

4. korak: prihodnje raziskave in zaključki

V skladu z "beta" duhom spleta 2.0 smo se kljub zgodnji fazi razvoja odločili, da svojo platformo odpremo vsem. V bližnji prihodnosti bodo posodobljene različice naših orodij ponujale izboljšane in nove funkcije. Naše raziskave in razvoj se bodo nadaljevali po več tirih: Umerjanje Brez ustrezne kalibracije senzorske naprave proizvajajo podatke, ki morda niso reprezentativni ali so celo zavajajoči. Kako lahko torej umerimo na stotine različnih vrst mobilnih telefonov ali drugih snemalnikov zvoka, ne da bi vsakič uporabili drag merilnik ravni zvoka? Predlagamo, da se takšna raziskovalna vprašanja raziščejo po različnih tirih, kjer se lahko kalibrirani telefoni ali zvočno stabilne lokacije uporabijo kot referenčne točke za samodejno (ponovno) kalibracijo telefona (npr. Kalibracija med 2 telefonoma, povezanimi prek Bluetootha, kjer je eden referenčni in drugo je telefon za umerjanje.) Lokalizacija v zaprtih prostorih Sistem GPS skoraj ne podpira lokalizacije v zaprtih prostorih. Ker večina ljudi veliko svojega vsakdana preživi v zaprtih prostorih, je to pomembna pomanjkljivost, ki smo jo delno odpravili z ročno lokalizacijo (glej korak 2). Vendar pa obstajajo tehnologije, ki lahko delujejo kot alternativa za GPS v notranjih scenarijih. Eden bolj obetavnih (in široko preučenih) pristopov je pozicioniranje na osnovi GSM. Takšne tehnologije bi lahko bile še posebej v pomoč pri raziskovanju hrupa v podzemni železnici (na primer v pariškem omrežju Metro), za katero je znano, da je zelo hrupno okolje. Nekaj smo že eksperimentirali s časovnimi označevalci in rekonstrukcijo lokacij z interpolacijo (glej sliko). Pričakujemo pa, da bomo z uporabo pozicioniranja na podlagi GSM (prepoznavanje anten na različnih postajah za samodejno zaznavanje lokacije uporabnika) v tem posebnem okolju lahko naredili natančneje lokalizirane meritve. Projektiranje podatkov o onesnaženosti s hrupom na zemljevide je skupna značilnost. Toda snemanje izpostavljenosti zvoku iz dejavnosti ljudi nam omogoča tudi zbiranje neke vrste podatkov, ki so bolj osredotočeni na ljudi in ne samo na podatke, ki jih zbirajo tradicionalni statični merilniki ravni zvoka, postavljeni na ulice. Iz tega opazovanja bomo preučili več družbenih značilnosti. Na primer, ustvarjanje osebnih profilov hrupa, ki vsebujejo vašo izpostavljenost hrupu v časovnih in geografskih razsežnostih ter seznam vaših lastnih označenih virov hrupa, ki omogočajo primerjavo ljudi in iskanje podobnih profilov za podporo skupnim ukrepom. Zaključek so zaradi sodelovanja ljudi predstavili nov način spremljanja in zemljevida onesnaženja s hrupom. Platforma NoiseTube vam omogoča, da s svojim mobilnim telefonom prispevate k kampanji porazdeljenih meritev hrupa. Ta platforma se še vedno močno razvija in bližnja prihodnost bo prinesla nadaljnje izboljšave. Vseeno pa vas vabimo, da se pridružite skupnosti NoiseTube in preizkusite našo programsko opremo. Če imate kakršna koli vprašanja, predloge ali druge pripombe, se obrnite na nas ali se odzovite preko komentarjev na tem navodilu. Poleg tega želimo poudariti, da smo odprti za sodelovanje z javnimi ali raziskovalnimi organizacijami. Nadaljnje branje Če želite izvedeti več in biti obveščeni o projektu NoiseTube, obiščite našo spletno stran www.noisetube.net. Če želite prebrati znanstveno ozadje tega dela, si oglejte te članke:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe in Luc Steels. NoiseTube: Merjenje in kartiranje onesnaževanja hrupa z mobilnimi telefoni. Predložen na 4. mednarodni simpozij o informacijskih tehnologijah v okoljskem inženiringu (ITEE 2009), Solun, Grčija. 28. in 29. maj 2009. V pregledu. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe in Luc Steels. Spremljanje onesnaževanja prebivalstva s hrupom. Predloženo na 10. letno mednarodno konferenco o digitalnih vladnih raziskavah (dg.o2009), Puebla, Mehika, od 17. do 20. maja 2009. V pregledu. PDF

Reference

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy in M. B. Srivastava. '' Sodelujoče zaznavanje ''. V "ACM Sensys World Sensor Web Workshop". ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. in Kang J. Urbano zaznavanje: iz gozda. Sporočila ACM, 51 (3), str. 24-33, marec 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl in B. Keller. Ali pomen zvoka vpliva na presojo glasnosti?. V zborniku 18. mednarodnega kongresa o akustiki (ICA 2004). Strani 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf in J. Hellbruck. Vpliv barve vozila na presojo glasnosti. V Journal of The Acoustical Society Of America, maj 2008, 123 (5), strani 2477-2479.
• Paulos, E. et al. Državljanska znanost: omogočanje participativnega urbanizma. V Priročniku za raziskave urbane informatike: praksa in obljuba mesta v realnem času, Marcus Foth (ur.), Str. 414-436, Idea Group, 2008.
• L. Yu in J. Kang. Učinki družbenih, demografskih in vedenjskih dejavnikov na vrednotenje ravni hrupa v odprtih prostorih v mestu. V Journal of the Acoustical Society of America, februar 2008, 123 (2), strani 772-783.

Zahvala To projektno delo je delno podprla EU v okviru pogodbe IST-34721 (TAGora). Projekt TAGora se financira iz programa Prihodnost in nove tehnologije (IST-FET) Evropske komisije. Matthias Stevens je raziskovalni sodelavec Sklada za znanstvene raziskave v Flandriji (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).