Merajte a mapujte znečistenie hluku pomocou mobilného telefónu: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

80 dB (A)) "," hore ": 0,13263157894736843," vľavo ": 0,506," výška ": 0,1957894736842105," šírka ": 0,276}]""

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

V tomto „návode“sa naučíte, ako môžete svoj mobilný telefón vybavený systémom GPS používať ako mobilnú stanicu na meranie osobnej expozície hluku a podieľať sa na kolektívnom mapovaní hluku vo vašom okolí alebo meste. Mapy je možné vizualizovať pomocou aplikácie Google Earth. Hlukové znečistenie je vážnym problémom v mnohých mestách. Napriek tomu, že úrady v niektorých veľkých mestách spustili kampane na monitorovanie problému, mapy, ktoré vytvárajú, nie sú vždy ľahko dostupné a zvyčajne nie sú dostatočne podrobné na to, aby pochopili odchýlky (v čase a priestore) v hluku, ktorému sú ľudia vystavení. Použitím našich nových technológií však môžete prispieť k zlepšeniu monitorovania týchto environmentálnych problémov tým, že prispejete k hlukovému mapovaniu svojho okolia alebo mesta, a tým sa zúčastníte na akejsi „Wikimapii“znečistenia hlukom. NoiseTube je výskumný projekt spoločnosti Sony Laboratórium počítačových vied v Paríži. Projekt je zameraný na vývoj nového participatívneho prístupu k monitorovaniu hlukového znečistenia zahŕňajúceho širokú verejnosť. Našim cieľom je rozšíriť súčasné používanie mobilných telefónov tak, že sa z nich stanú snímače hluku, ktoré každému občanovi umožnia zmerať vlastnú expozíciu vo svojom každodennom prostredí a zúčastniť sa na kolektívnom hlukovom mapovaní svojho mesta alebo susedstva. Obecnejšie tento výskumný projekt skúma, ako možno koncept participatívneho snímania uplatniť na environmentálne problémy a najmä na monitorovanie znečistenia hlukom. Participatory sensing podporuje používanie široko používaných mobilných zariadení (napr. Inteligentných telefónov, PDA) na vytváranie distribuovaných senzorových sietí, ktoré umožňujú verejným a profesionálnym používateľom zhromažďovať, analyzovať a zdieľať miestne znalosti. Inštaláciou bezplatnej aplikácie do vášho mobilného telefónu vybaveného systémom GPS, budete môcť merať hladinu hluku v dB (A) (s presnosťou niekoľkých decibelov v porovnaní s profesionálnymi zariadeniami), vyjadrovať sa k tomu, ako vnímate hluk (označovanie, subjektívna úroveň obťažovania) a odosielať všetky informácie (časová pečiatka + geolokalizované merania + vstup človeka) automaticky na server NoiseTube prostredníctvom internetového pripojenia vášho telefónu. Potom môžu byť (kolektívne) výsledky vizualizované na mapách, ako ukazuje príklad na 1. obrázku. Motivácie k účasti na zážitku zo služby NoiseTube 1. Zmerajte svoju osobnú zvukovú expozíciu a viac si uvedomujte svoje prostredie. Ako veľmi som decibel vystavený počas môjho dňa? V súčasnosti je pre občanov ťažké získať tieto informácie. Vďaka našej aplikácii budete môcť merať svoju expozíciu v dB (A) v reálnom čase bez potreby drahého zvukomera. Myslíme si, že personalizované informácie o životnom prostredí môžu mať väčší vplyv na informovanosť a správanie verejnosti ako globálne environmentálne štatistiky, ktoré v súčasnosti poskytujú vládne agentúry. 2. Zúčastnite sa monitorovania/mapovania hlukového znečistenia vášho mesta Pomocou svojho mobilného telefónu môžete vy (a vaša skupina) zhromažďovať geolokalizované merania, pridávať k nim poznámky a automaticky ich odosielať na mapovanie miestneho hluku, pričom poskytne užitočné informácie miestnym komunitám alebo verejné inštitúcie, aby podporovali rozhodovanie o miestnych problémoch bez toho, aby museli čakať na úradníkov (environmentálne agentúry, financovanie drahých meracích kampaní vládou), aby upriamili svoju pozornosť na vaše okolie. 3. Pomôžte vedcom lepšie porozumieť hluku z vašich skúseností Na rozdiel od súčasných údajov o hlukovom znečistení pochádzajúcich zo statických senzorov nainštalovaných na pevných konkrétnych miestach môžu mať vaše údaje zamerané na ľudí pre vedcov veľkú hodnotu, aby lepšie porozumeli problému so znečistením hlukom prostredníctvom ľudí. Expozícia. Architektúra NoiseTube Platforma NoiseTube pozostáva z aplikácie, ktorú si účastníci musia nainštalovať do svojho mobilného telefónu, aby z nej urobili zariadenie so snímačom hluku. Táto mobilná aplikácia zbiera miestne informácie z rôznych senzorov a odosiela ich na server NoiseTube, kde sú centralizované a spracovávané údaje od všetkých účastníkov. Druhý obrázok ukazuje prehľad tejto architektúry. Pretože mobilná aplikácia je najdôležitejším prvkom pre našich účastníkov, teraz o nej budeme podrobne diskutovať v kroku 1.

Krok 1: Zariadenie a softvér

Vlastnosti mobilnej aplikácie - Meranie a vizualizácia úrovne hluku, ktorej ste vystavení, v reálnom čase - Značkovanie na komentovanie meraní (napr. Zdroj hluku, hodnotenie vnímanej obťažovania, …). Tieto informácie sa používajú na pridanie sémantickej vrstvy k hlukovým mapám, ktoré sú vytvorené. - Automatické odosielanie (geograficky lokalizovaných a časovo označených) údajov na váš účet na našom serveri za účelom aktualizácie vášho osobného „profilu expozície“a kolektívnej hlukovej mapy. Požiadavky-Telefón so vstavanou čipovou sadou GPS alebo externým prijímačom GPS, ktorý je možné k telefónu pripojiť pomocou rozhrania Bluetooth. -Telefón podporujúci platformu Java J2ME (profil CLDC/MIDP s rozšíreniami: JSR-179 (Location API) a JSR-135 (Mobile Media API)). - Predplatné dátového plánu na prístup na internet (prostredníctvom GPRS/EDGE/3G). Poznámky:

• V súčasnosti je aplikácia iba dôkladne testovaná na telefónoch Nokia N95 8GB a Nokia 6220C. Iné značky/modely môžu, ale nemusia fungovať. O niekoľko týždňov plánujeme vydať verziu pre Apple iPhone. Môžete sa prihlásiť na odber NoiseTube.net a zostať tak informovaní o tomto a ďalších budúcich vydaniach.
• Na dosiahnutie dôveryhodných meraní decibelov sa odporúča používať iba podporované (kalibrované) modely telefónov.

Alternatívne prístupy Telefón + externý mikrofón Namiesto vstavaného mikrofónu môžete pripojiť externý mikrofón. Na obrázku 1 vidíte externý mikrofón na mieru pre telefón Nokia N95. Ak používate externý mikrofón, odporúčame vám umiestniť mikrofón nie príliš blízko tváre, aby ste sa vyhli iba meraniu vlastného hlasu; dobrou možnosťou je priložiť mikrofón k zápästiu. Digitálny zvukový záznamník + mobilná aplikácia + desktopová aplikácia V prvej verzii Noisetube mobilná aplikácia nerobila meranie hlasitosti v reálnom čase. Na nahrávanie okolitého zvuku bol namiesto toho použitý digitálny záznamník zvuku (napr.: séria M-Audio MicroTrack x). Cieľom mobilnej aplikácie (v1.0) je lokalizovať používateľa (prostredníctvom systému GPS) a uľahčiť komentovanie (označovanie, hodnotenie, …). Potom bola použitá počítačová aplikácia na extrakciu meraní hlasitosti zo zaznamenaného zvuku, skombinovanie týchto údajov so skladbou polohy a komentármi používateľov a odoslanie týchto informácií na server. Obrázok 2 ukazuje prehľad architektúry NoiseTube v1.0.

Krok 2: Používanie mobilnej aplikácie NoiseTube

Začíname Po vytvorení účtu na webovej stránke NoiseTube, nájdení potrebného vybavenia a inštalácii nášho softvéru môžete začať používať aplikáciu NoiseTube. 1) Najprv sa musíte autentifikovať pomocou podrobností o svojom účte. Keď sa raz úspešne prihlásite, pri ďalšom spustení aplikácia tento krok obíde. 2) Teraz môžete začať s meraním a prispievaním do projektu NoiseTube. Používateľské rozhranie Snímka obrazovky na prvom obrázku zobrazuje používateľské rozhranie. Ďalej uvádzame rôzne časti, z ktorých každá zodpovedá základnej funkcii aplikácie. 1) Meranie hlasitosti okolitého hluku Meranie sa spustí automaticky. Aktuálnu hodnotu hlasitosti - meranú v dB (A) - môžete vidieť vľavo hore. Aby táto hodnota mala význam, je spojená s farbou predstavujúcou potenciálne zdravotné riziko súčasnej úrovne expozície:

• <60 dB (A): zelená (bez rizika)
• > = 60 a <70: žltá (nepríjemná)
• > = 70 a <80: oranžová (buďte opatrní)
• > 80: Červená (riskantná).

Je tiež nakreslená krivka histórie, ktorá sleduje vývoj meranej hlasitosti. Ak chcete lepšie porozumieť tomu, čo sa skutočne meria, pozrite sa na nižšie uvedenú časť „O meraní hlasitosti“. 2) Pridávanie komentárov k tagom dodáva fyzickým meraniam vrstvu významu, aby informovala komunitu a neskôr vizualizovala povahu hluku na mapách. Rovnako ako označovanie filmov na YouTube alebo webových stránkach na Delicious môžete merania hluku označovať pridaním ľubovoľných voľných slov oddelených čiarkou (napr. Zdroj hluku alebo kontext, hodnotenie atď.). Hluk je komplexný jav, vysoko subjektívnym spôsobom, akým to ľudia vnímajú. Aby sme mohli študovať tieto subjektívne faktory, do mobilnej aplikácie pridáme ďalšie subjektívne komponenty, ktoré ju budú používať ako „merač ((sociálneho)) obťažovania“(2. obrázok ukazuje ukážku toho, ako by to mohlo vyzerať) a vytvoríme subjektívne mapy hlukového znečistenia. 3) Merania geografickej polohy Užívateľ môže prepnúť na automatický (pomocou GPS) alebo manuálny režim lokalizácie kliknutím na ikonu lokalizácie (pozri obrázok 1). Po spustení aplikácie sa aktivuje automatický režim a pokúsi sa lokalizovať používateľa. pomocou GPS. Ak sa to nepodarí (napríklad kvôli vnútornej situácii), prepne sa na manuálny režim, kde musí používateľ zadať svoju polohu (napr. Adresu, linku stanice metra). Je tiež možné vybrať vašu aktuálnu polohu zo zoznamu preddefinovaných miest. Tieto miesta môžu byť osobné „obľúbené“(napr.: domov alebo kancelária) alebo verejné miesta (napr.: ulice, stanice metra). Viac informácií o meraní hlasitosti Merač hlasitosti zobrazuje ekvivalentnú súvislú hladinu zvuku (Leq) meranú v dB (A) zvuku zaznamenaného v danom časovom intervale. V každom cykle aplikácia zaznamená časový interval (22500 Hz, 16 bitov) a potom spracuje signál na extrahovanie hodnoty Leq. Sú možné dva intervaly: 1) Pomalá odozva (1 sekunda, predvolený režim), ktorá umožňuje meranie pomalých variácií zvuku, užitočných pre konštantný hluk alebo hluk pozadia; 2) Rýchla odozva/krátky Leq (125 ms), pre zvuky meniace sa v čase (napr. Krátke udalosti). Režim rýchlej odozvy je v súčasnej dobe stále experimentálny, preto zatiaľ odporúčame používať režim pomalej odozvy. O kalibrácii zvuku a dôveryhodnosti informácií Na kalibráciu našej aplikácie, aby sme získali spoľahlivé informácie o telefóne Nokia N95 8 GB, sme použili zvukomer. Vytvorili sme ružový šum ako zdroj hluku a porovnali sme decibely namerané zvukomerom a namerané našou aplikáciou v telefóne N95 pri rôznych úrovniach hlasitosti (každých 5 dB, od 35 dB do 100 dB). Obrázok 3 ukazuje graf týchto hodnôt, ktoré sme zaregistrovali. Získali sme krivku s presnosťou okolo +/- 10 dB (A). Po použití inverznej funkcie tejto funkcie ako korektora sme potom získali dobré výsledky (presnosť +/- 3 db). Rovnakú kalibráciu plánujeme vykonať aj s budúcou verziou iPhone. Keď pochopíte, ako používať aplikáciu NoiseTube, pozývame vás otestovať ju na ulici vo vašom okolí!

Krok 3: Vizualizácia výsledkov

Aktuálne sú k dispozícii dve vizualizácie. Monitorovanie expozície ľudí v reálnom čase Monitorovanie v reálnom čase je navrhnuté tak, aby vizualizovalo kolektívne vystavenie hluku účastníkov pomocou aplikácie Google Earth. Môžete to vidieť na adrese https://noisetube.net/public/realtime.kml. Používateľa predstavuje valec, ktorého výška a farba sú úmerné hlasitosti (Leq meranej v dB (A)) zvukovej expozície používateľa. Mapa znečistenia hlukom vo vašom meste Aktuálnu mapu svojej osobnej expozície môžete tiež vidieť tak, že prejdete na do svojho účtu a zvoľte „Moja mapa“(alebo priamo prostredníctvom: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Ak chcete zobraziť kolektívnu mapu zvukovej expozície, prejdite na verejnú mapu. Každý kruh znamená miera hlasitosti (farba je úmerná úrovni hlasitosti). Na vrchole tejto fyzickej vrstvy je sémantická vrstva opisujúca význam mier (tj. zdroje hluku).

Krok 4: Budúci výskum a záver

Verní „beta“duchu Web 2.0 sme sa rozhodli otvoriť našu platformu pre všetkých, napriek počiatočnému štádiu vývoja. V blízkej budúcnosti budú aktualizované verzie našich nástrojov ponúkať vylepšené a nové funkcie. Náš výskum a vývoj bude pokračovať niekoľkými smermi: Kalibrácia Bez správnej kalibrácie produkujú senzorové zariadenia údaje, ktoré nemusia byť reprezentatívne alebo môžu byť dokonca zavádzajúce. Ako teda môžeme kalibrovať stovky rôznych typov mobilných telefónov alebo iných zvukových záznamníkov bez toho, aby sme zakaždým museli používať drahý zvukomer? Navrhujeme skúmať tieto výskumné otázky rôznymi stopami, kde kalibrované telefóny alebo akusticky stabilné miesta môžu byť použité ako referenčné body na automatickú (opätovnú) kalibráciu telefónu (napr. Kalibrácia medzi 2 telefónmi pripojenými cez Bluetooth, kde jeden je referenčným a druhý je telefón na kalibráciu). Vnútorná lokalizáciaSystém GPS prakticky nepodporuje vnútornú lokalizáciu. Pretože väčšina ľudí trávi veľa svojho každodenného života v interiéri, je to dôležitý nedostatok, ktorý sme čiastočne vyriešili manuálnou lokalizáciou (pozri krok 2). Existujú však technológie, ktoré môžu v interiérových scenároch fungovať ako alternatíva k systému GPS. Jeden zo sľubnejších (a široko študovaných) prístupov je určovanie polohy na báze GSM. Takéto technológie by mohli byť obzvlášť nápomocné pri skúmaní hluku v metre (napríklad v parížskej sieti metra), o ktorých je známe, že sú veľmi hlučným prostredím. Už sme urobili niekoľko experimentov s časovými značkami a rekonštrukciu miest interpoláciou (pozri obrázok). Použitím určovania polohy na báze GSM (identifikácia antén na rôznych staniciach, automatické zisťovanie polohy používateľa) však očakávame, že v budúcnosti budeme schopní v tomto špeciálnom prostredí produkovať presnejšie lokalizované merania. Sociálny aspekt: budovanie komunity Bežnou súčasťou je premietanie údajov o hlukovom znečistení na mapy. Zaznamenávanie zvukovej expozície z činnosti ľudí nám však tiež umožňuje zbierať druh údajov, ktoré sú viac zamerané na ľudí, a nielen na miesto, ktoré sú zhromažďované tradičnými statickými zvukomermi umiestnenými v uliciach. Z tohto pozorovania sa pozrieme na ďalšie funkcie súvisiace so sociálnou sieťou. Napríklad vytváranie osobných hlukových profilov obsahujúcich vašu hlukovú expozíciu v časových a geografických dimenziách a zoznam vašich vlastných označených zdrojov hluku, ktoré poskytujú spôsob, ako porovnávať ľudí a nájsť podobné profily s cieľom podporiť kolektívnu akciu. Záver V tomto „pokyne“predstavili nový spôsob monitorovania a mapy hlukového znečistenia vďaka účasti ľudí. Platforma NoiseTube vám umožňuje prispieť k distribuovanej kampani na meranie hluku pomocou vášho mobilného telefónu. Táto platforma je stále vo veľkom vývoji a blízka budúcnosť prinesie ďalšie vylepšenia. Radi by sme vás však pozvali, aby ste sa pripojili k komunite NoiseTube a vyskúšali náš softvér. Ak máte akékoľvek otázky, návrhy alebo iné komentáre, neváhajte nás kontaktovať alebo reagujte prostredníctvom komentárov k tomuto pokynu. Ďalej by sme chceli zdôrazniť, že sme otvorení spolupráci s verejnými alebo výskumnými organizáciami. Ďalšie čítanie Ak sa chcete dozvedieť viac a zostať informovaní o projekte NoiseTube, navštívte našu webovú stránku www.noisetube.net. Ak si chcete prečítať vedecké poznatky o tejto práci, prečítajte si tieto články:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe a Luc Steels. NoiseTube: Meranie a mapovanie hluku pomocou mobilných telefónov. Zaslané do 4. medzinárodného sympózia o informačných technológiách v environmentálnom inžinierstve (ITEE 2009), Thessaloniki, Grécko. 28.-29. mája 2009. Prebieha kontrola. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe a Luc Steels. Monitorovanie znečistenia hluku občanov. Predložené na 10. výročnú medzinárodnú konferenciu o digitálnom vládnom výskume (dg.o2009), Puebla, Mexiko, 17.-20. mája 2009. Prebieha kontrola. PDF

Referencie

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy a M. B. Srivastava. '' Participatory Sensing ''. V '' Webovom workshope ACM Sensys World Sensor ''. ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. a Kang J. Urban Sensing: von z lesa. Oznámenia ACM, 51 (3), s. 24-33, marec 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl a B. Keller. Má význam zvuku vplyv na posúdenie hlasitosti?. In Zborník z 18. medzinárodného kongresu o akustike (ICA 2004). Strany 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf a J. Hellbruck. Vplyv farby vozidla na posúdenie hlasitosti. In Journal Of The Acoustical Society Of America, máj 2008, 123 (5), strany 2477-2479.
• Paulos, E. a kol. Občianska veda: Umožnenie participatívneho urbanizmu. In Hand-book of Research on Urban Informatics: The Practice and Promise of the Real-Time City, Marcus Foth (Ed.), Pp. 414-436, Idea Group, 2008.
• L. Yu a J. Kang. Účinky sociálnych, demografických a behaviorálnych faktorov na hodnotenie hladiny zvuku v mestských otvorených priestoroch. In Journal of the Acoustical Society of America, February 2008, 123 (2), pages 772-783.

PoďakovanieTáto práca na projekte bola čiastočne podporená EÚ na základe zmluvy IST-34721 (TAGora). Projekt TAGora je financovaný z programu Future and Emerging Technologies (IST-FET) Európskej komisie. Matthias Stevens je asistentom výskumu Fondu vedeckého výskumu vo Flámsku (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).