Mjerenje i mapiranje zagađenja bukom vašim mobilnim telefonom: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

80 dB (A)) "," gore ": 0.13263157894736843," lijevo ": 0.506," visina ": 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)

U ovom "Instructable" naučit ćete kako možete koristiti svoj mobilni telefon opremljen GPS-om kao mobilnu stanicu za mjerenje vaše lične izloženosti buci i učestvovati u kolektivnom mapiranju buke vašeg susjedstva ili grada. Karte se mogu vizualizirati pomoću programa Google Earth. Zagađenje bukom je ozbiljan problem u mnogim gradovima. Iako su vlasti u nekim velikim gradovima pokrenule kampanje za praćenje problema, karte koje stvaraju nisu uvijek lako dostupne i obično nisu dovoljno detaljne da shvate varijacije (u vremenu i prostoru) u buci kojoj su ljudi izloženi. Međutim, pomoću naših novih tehnologija možete pomoći u poboljšanju praćenja takvih ekoloških problema doprinoseći mapiranju buke vašeg susjedstva ili grada i na taj način sudjelovati u nekoj vrsti "Wikimapije" zagađenja bukom. NoiseTube je istraživački projekt kompanije Sony Laboratorija za informatiku u Parizu. Projekt je fokusiran na razvoj novog participativnog pristupa za praćenje zagađenja bukom, uključujući široku javnost. Naš cilj je proširiti trenutnu upotrebu mobilnih telefona pretvarajući ih u senzore buke koji će omogućiti svakom građaninu da mjeri svoju izloženost u svom svakodnevnom okruženju i učestvuje u kolektivnom mapiranju buke u svom gradu ili susjedstvu. Općenito, ovaj istraživački projekt istražuje kako se koncept participativnog sensinga može primijeniti na pitanja okoliša, a posebno za praćenje zagađenja bukom. Participativno mjerenje zagovara korištenje široko rasprostranjenih mobilnih uređaja (npr. Pametnih telefona, PDA uređaja) za formiranje distribuiranih senzorskih mreža koje omogućuju javnim i profesionalnim korisnicima prikupljanje, analizu i razmjenu lokalnog znanja. Instaliranjem besplatne aplikacije na vaš mobilni telefon opremljen GPS-om, moći ćete mjeriti nivo buke u dB (A) (s preciznošću od nekoliko decibela u odnosu na profesionalne uređaje), komentirati kako percipirate buku (označavanje, subjektivni nivo uznemirenosti) i poslati sve informacije (vremenska oznaka + geo-lokalizirana mjerenja + ljudski ulaz) automatski na NoiseTube poslužitelj putem internetske veze vašeg telefona. Nakon toga (kolektivni) rezultati mogu se vizualizirati na kartama, što je prikazano primjerom na prvoj slici. Motivacije za sudjelovanje u doživljaju NoiseTube -a 1. Izmjerite svoju ličnu izloženost zvuku i budite svjesniji svog okruženja Koliko sam decibela izložen tokom dana? Građane je trenutno teško doći do takvih informacija. Zahvaljujući našoj aplikaciji moći ćete mjeriti svoju izloženost u dB (A) u stvarnom vremenu bez potrebe za skupim mjeračem razine zvuka. Smatramo da personalizirane informacije o okolišu mogu imati veći utjecaj na svijest i ponašanje javnosti od globalnih statistika zaštite okoliša koje trenutno pružaju vladine agencije. 2. Učestvujte u praćenju/mapiranju zagađenja vašeg grada sa vašim mobilnim telefonom Vi (i vaša grupa) možete prikupiti geolokalizirana mjerenja, označiti ih i automatski poslati na mapu lokalnog zagađenja bukom, pružajući korisne informacije lokalnim zajednicama ili javne institucije da podrže donošenje odluka o lokalnim pitanjima bez čekanja da zvaničnici (agencije za zaštitu okoliša, vladino finansiranje skupih mjernih kampanja) skrenu pažnju na vaše susjedstvo. 3. Pomozite naučnicima da bolje razumiju buku iz vašeg iskustva Za razliku od trenutnih podataka o zagađenju bukom koji dolaze od statičkih senzora instaliranih na fiksnim, specifičnim lokacijama, vaši podaci usmjereni na ljude mogli bi imati veliku vrijednost za naučnike da bolje razumiju problem zagađenja bukom kroz ljude izloženost. NoiseTube arhitektura Platforma NoiseTube sastoji se od aplikacije koju sudionici moraju instalirati na svoj mobilni telefon kako bi ga pretvorili u uređaj sa senzorom buke. Ova mobilna aplikacija prikuplja lokalne podatke s različitih senzora i šalje ih na poslužitelj NoiseTube, gdje se podaci svih sudionika centraliziraju i obrađuju. Druga slika prikazuje pregled ove arhitekture. Budući da je mobilna aplikacija najvažniji element za naše sudionike, sada ćemo je detaljno razmotriti u koraku 1.

Korak 1: Oprema i softver

Značajke mobilne aplikacije - Mjerenje i vizualizacija vašeg nivoa buke kojoj ste izloženi u stvarnom vremenu - Označavanje radi komentiranja mjerenja (npr. Izvor buke, ocjena uočene smetnje, …). Ove se informacije koriste za dodavanje semantičkog sloja u mape šuma koje su stvorene. - Automatsko slanje (geolokaliziranih i vremenski označenih) podataka na vaš račun na našem serveru radi ažuriranja vašeg ličnog "profila izloženosti" i kolektivne karte buke. Zahtjevi-Telefon sa ugrađenim GPS-čipsetom ili vanjskim GPS-prijemnikom koji se može povezati s telefonom putem Bluetootha. -Telefon koji podržava Java J2ME platformu (CLDC/MIDP profil sa ekstenzijama: JSR-179 (API za lokaciju) i JSR-135 (API za mobilne medije)). - Pretplata na podatkovni plan za pristup internetu (putem GPRS/EDGE/3G).

• Za sada je aplikacija samo temeljito testirana na modelima Nokia N95 8GB i Nokia 6220C. Ostale marke/modeli mogu, ali i ne moraju raditi. Za nekoliko sedmica planiramo objaviti verziju za Apple iPhone. Možete se pretplatiti putem NoiseTube.net kako biste bili informirani o ovom i drugim budućim izdanjima.
• Da bi se postigla vjerodostojna mjerenja decibela, preporučuje se korištenje samo podržanih (kalibriranih) modela telefona.

Alternativni pristupi Telefon + vanjski mikrofon Umjesto korištenja ugrađenog mikrofona, možete priključiti vanjski mikrofon. Na slici 1 vidite prilagođeni vanjski mikrofon za Nokiu N95. Ako koristite vanjski mikrofon, savjetujemo vam da postavite mikrofon ne previše blizu lica kako biste izbjegli mjerenje samo vlastitog glasa; pričvršćivanje mikrofona blizu zgloba dobra je opcija. Digitalni snimač zvuka + mobilna aplikacija + desktop aplikacija U prvoj verziji Noisetube -a, mobilna aplikacija nije mjerila jačinu zvuka u stvarnom vremenu. Umjesto toga, za snimanje ambijentalnog zvuka korišten je digitalni snimač zvuka (npr.: M-Audio MicroTrack x serija). Mobilna aplikacija (v1.0) imala je za cilj lokalizirati korisnika (putem GPS -a) i olakšati komentiranje (označavanje, ocjenjivanje,…). Zatim je korištena desktop aplikacija za izdvajanje mjera jačine zvuka iz snimljenog zvuka, kombiniranje tih podataka s lokacijskim zapisom i komentarima korisnika i slanje ovih podataka poslužitelju. Slika 2 prikazuje pregled arhitekture NoiseTube v1.0.

Korak 2: Korištenje mobilne aplikacije NoiseTube

PočetakKada ste otvorili račun na web stranici NoiseTube, pronašli potrebnu opremu i instalirali naš softver, možete početi koristiti aplikaciju NoiseTube.1) Prvo ćete se morati autentifikovati sa podacima o svom računu. Nakon što ste se jednom uspješno prijavili, sljedeći put kada je pokrenete, aplikacija će zaobići ovaj korak.2) Sada možete započeti mjerenje i doprinos projektu NoiseTube. Korisničko sučelje Snimka zaslona na prvoj slici prikazuje korisničko sučelje. U nastavku raspravljamo o različitim dijelovima, od kojih svaki odgovara jednoj od glavnih značajki aplikacije. 1) Mjerenje jačine ambijentalne buke Mjerenje će započeti automatski. Trenutnu vrijednost glasnoće - mjerite u dB (A) - možete vidjeti u gornjem lijevom kutu. Da bi se ovoj vrijednosti dodalo značenje, ona je povezana s bojom koja predstavlja potencijalni rizik po zdravlje trenutne razine izloženosti:

• <60 dB (A): Zeleno (bez rizika)
• > = 60 i <70: Žuta (dosadna)
• > = 70 i <80: Narandžasta (budite oprezni)
• > 80: Crveno (rizično).

Istorijska kriva je takođe nacrtana kako bi se vidio razvoj izmjerene jačine zvuka. Da biste bolje razumjeli šta se zapravo mjeri, pogledajte donji odjeljak 'O mjerenju jačine zvuka'. 2) Komentarisanje označavanja dodaje sloj značenja fizičkim mjerenjima za informisanje zajednice i vizualizaciju prirode buke na kartama nakon toga. Poput označavanja filmova na YouTubeu ili web stranica na Deliciousu, mjerenja buke možete označiti dodavanjem bilo kojih slobodnih riječi odvojenih zarezom (npr. Izvor buke ili kontekst, ocjena itd.). Buka je složena pojava zbog na vrlo subjektivan način na koji ga ljudi percipiraju. Da bismo proučili ove subjektivne faktore, mobilnoj aplikaciji ćemo dodati još subjektivnih komponenti kako bismo je koristili kao "(društveni) mjerač smetnji" (druga slika prikazuje pregled kako bi ovo moglo izgledati) i izgraditi subjektivne mape zagađenja bukom. 3) Geo-lokalizacijska mjerenja Korisnik se može prebaciti na automatski (koristeći GPS) ili ručni način lokalizacije klikom na ikonu lokalizacije (vidi sliku 1). Nakon pokretanja aplikacija će aktivirati automatski način rada i pokušati lokalizirati korisnika korišćenjem GPS -a. Ako ne uspije (npr. Zbog situacije u zatvorenom prostoru), preći će na ručni način rada, gdje korisnik mora unijeti svoju lokaciju (npr. Adresu, liniju stanice podzemne željeznice). Također je moguće odabrati vašu trenutnu lokaciju s popisa unaprijed definiranih lokacija. Ove lokacije mogu biti lični "favoriti" (npr.: dom ili ured) ili javna mjesta (npr. Ulice, stanice podzemne željeznice). Više informacija o mjerenju jačine zvuka Mjerač jačine zvuka prikazuje ekvivalentni kontinuirani nivo zvuka (Leq) izmjeren u dB (A) zvuka snimljenog u datom vremenskom intervalu. U svakom ciklusu aplikacija snima zvuk iz okoline (pri 22500 Hz, 16 bita) tokom nekog vremenskog intervala, zatim obrađuje signal kako bi izdvojila vrijednost Leq. Moguća su dva intervala: 1) Sporo reagovanje (1 sekunda, podrazumevani režim), ovo omogućava merenje spore varijacije zvuka, korisno za konstantnu ili pozadinsku buku; 2) Brzi odziv/kratki Leq (125 ms), za zvukove koji se razlikuju po vremenu (npr. Kratki događaji). Način brzog odgovora trenutno je još uvijek eksperimentalan, pa za sada savjetujemo korištenje načina sporog odziva. O kalibraciji zvuka i vjerodostojnosti informacija Kako bismo kalibrirali našu aplikaciju kako bismo dobili vjerodostojne informacije o Nokiji N95 8GB, koristili smo mjerač nivoa zvuka. Generirali smo ružičastu buku kao izvor buke i usporedili decibele izmjerene mjeračem razine zvuka i one izmjerene našom aplikacijom na telefonu N95 pri različitim glasnoćama (svakih 5 dB, od 35 dB do 100 dB). Slika 3 prikazuje grafikon ovih vrijednosti koje smo registrirali. Dobili smo krivulju s preciznošću oko +/- 10 dB (A). Nakon korištenja inverza ove funkcije kao korektora tada smo dobili dobre rezultate (preciznost +/- 3 db). Planiramo izvršiti istu kalibraciju sa budućom verzijom iPhonea. Nakon što ste shvatili kako koristiti aplikaciju NoiseTube, pozivamo vas da je isprobate na ulici u svom susjedstvu!

Korak 3: Vizualizacija rezultata

Trenutno su dostupne dvije vizualizacije. Nadgledanje izloženosti ljudi u stvarnom vremenu Predloženo je praćenje u stvarnom vremenu kako bi se vizualizirala kolektivna izloženost buci učesnika koji koriste Google Earth. To možete vidjeti ako posjetite https://noisetube.net/public/realtime.kml. Korisnika predstavlja cilindar čija je visina i boja proporcionalna jačini zvuka (Leq mjereno u dB (A)) izloženosti korisnika zvuku. Karta zagađenja bukom u vašem gradu Možete vidjeti i trenutnu mapu vaše lične izloženosti na svoj račun i odabirom "Moja mapa" (ili direktno putem: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Da vidite zajedničku mapu izloženosti zvuku, idite na javnu mapu. Svaki krug označava mjera glasnosti (boja koja je proporcionalna jačini zvuka). Na vrhu ovog fizičkog sloja nalazi se semantički sloj koji opisuje značenje mjera (tj. izvore buke).

Korak 4: Istraživanje budućnosti i zaključak

U skladu sa "beta" duhom Weba 2.0, odlučili smo otvoriti našu platformu za sve, uprkos ranoj fazi razvoja. U bliskoj budućnosti ažurirane verzije naših alata ponudit će poboljšane i nove funkcije. Naše istraživanje i razvoj nastavit će se u nekoliko smjerova: Kalibracija Bez odgovarajuće kalibracije, senzorski uređaji proizvode podatke koji možda nisu reprezentativni ili čak mogu dovesti u zabludu. Pa kako možemo kalibrirati stotine različitih vrsta mobilnih telefona ili drugih snimača zvuka, a da ne koristimo svaki put skupi mjerač razine zvuka? Predlažemo da se takva istraživačka pitanja istraže različitim tragovima, gdje se kalibrirani telefoni ili zvučno stabilne lokacije mogu koristiti kao referentne točke za automatsku (ponovnu) kalibraciju telefona (npr. Kalibracija između 2 telefona, povezana putem Bluetooth -a, gdje je jedan referentni i drugi je telefon za kalibraciju). Lokalizacija u zatvorenom prostoru GPS sistem praktično ne podržava lokalizaciju u zatvorenom prostoru. Budući da većina ljudi veliki dio svog svakodnevnog života provodi u zatvorenom prostoru, ovo je važan nedostatak koji smo djelomično riješili ručnom lokalizacijom (vidi korak 2). Međutim, postoje tehnologije koje mogu djelovati kao alternative za GPS u zatvorenim scenarijima. Jedan od obećavajućih (i široko proučavanih) pristupa je pozicioniranje zasnovano na GSM-u. Takve tehnologije mogle bi biti posebno korisne za istraživanje buke u podzemnoj željeznici (poput pariške metro mreže), za koju se zna da je vrlo bučna sredina. Već smo izvršili neke eksperimente s vremenskim oznakama i rekonstrukciju lokacija interpolacijom (vidi sliku). Međutim, koristeći pozicioniranje zasnovano na GSM-u (identificiranje antena na različitim stanicama, za automatsko otkrivanje lokacije korisnika), očekujemo da ćemo u budućnosti moći proizvesti preciznije lokalizirana mjerenja u ovom posebnom okruženju. Socijalni aspekt: Izgradnja zajednice Projektiranje podataka o zagađenju bukom na karte uobičajena je karakteristika. No, snimanje izloženosti zvuku iz aktivnosti ljudi omogućuje nam i prikupljanje neke vrste podataka koji su više usmjereni na ljude, a ne samo na podatke koji se prikupljaju tradicionalnim statičkim mjeračima nivoa zvuka koji se postavljaju na ulice. Iz ovog zapažanja razmotrit ćemo više društvenih karakteristika. Na primjer, stvaranje osobnih profila buke koji sadrže vašu izloženost buci u vremenskim i geografskim dimenzijama i popis vlastitih označenih izvora buke, pružajući način za usporedbu ljudi i pronalaženje sličnih profila kako bi se podržala kolektivna akcija. Zaključak U ovom "Instruktubilnom" mi predstavili su novi način praćenja i mapiranja zagađenja bukom zahvaljujući učešću ljudi. Platforma NoiseTube omogućuje vam da svojim mobilnim telefonom doprinesete distribuiranoj kampanji mjerenja buke. Ova platforma je još uvijek u intenzivnom razvoju i bliska budućnost će donijeti daljnja poboljšanja. Međutim, želimo vas pozvati da se pridružite zajednici NoiseTube i isprobate naš softver. Ako imate bilo kakvih pitanja, prijedloga ili drugih komentara, ne ustručavajte se kontaktirati nas ili reagirati putem komentara na ovom uputstvu. Nadalje, želimo naglasiti da smo otvoreni za suradnju s javnim ili istraživačkim organizacijama. Daljnje čitanjeDa biste saznali više i bili informirani o projektu NoiseTube, posjetite našu web stranicu na adresi www.noisetube.net. Ako želite pročitati više o naučnoj pozadini ovog djela, pogledajte ove radove:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe i Luc Steels. NoiseTube: Mjerenje i mapiranje zagađenja bukom mobilnim telefonima. Predano na 4. međunarodni simpozijum o informacionim tehnologijama u inženjerstvu zaštite životne sredine (ITEE 2009), Solun, Grčka. 28. i 29. maja 2009. U pregledu. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe i Luc Steels. Građansko praćenje zagađenja bukom. Dostavljeno na 10. godišnju međunarodnu konferenciju o istraživanju digitalne vlade (dg.o2009), Puebla, Meksiko, 17.-20. Maja 2009. U pregledu. PDF

Reference

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy i M. B. Srivastava. '' Participativno osjećanje ''. U „ACM Sensys World Sensor Web Workshop“. ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. i Kang J. Urban Sensing: out of the woods. Saopštenja ACM-a, 51 (3), str. 24-33, mart 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl i B. Keller. Utječe li značenje zvuka na procjenu glasnoće?. U zborniku radova 18. međunarodnog kongresa o akustici (ICA 2004). Str. 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf i J. Hellbruck. Utjecaj boje vozila na procjene glasnosti. U Journal of Acoustical Society Of America, maj 2008, 123 (5), stranice 2477-2479.
• Paulos, E. i sur. Citizen Science: Omogućavanje participativnog urbanizma. U Priručniku istraživanja urbane informatike: praksa i obećanja grada u stvarnom vremenu, Marcus Foth (ur.), Str. 414-436, Idea Group, 2008.
• L. Yu i J. Kang. Učinci društvenih, demografskih i faktora ponašanja na procjenu nivoa zvuka u urbanim otvorenim prostorima. U Journal of the Acoustical Society of America, februar 2008, 123 (2), stranice 772-783.

ZahvalnostiOvaj projektni rad djelomično je podržala EU prema ugovoru IST-34721 (TAGora). Projekat TAGora finansiran je iz programa Future and Emerging Technologies (IST-FET) Evropske komisije. Matthias Stevens je naučni saradnik Fonda za naučna istraživanja, Flandrija (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).