Mürareostuse mõõtmine ja kaardistamine mobiiltelefoniga: 4 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:51

80 dB (A)) "," ülemine ": 0,13263157894736843," vasak ": 0,506," kõrgus ": 0,1957894736842105," laius ": 0,276}]">

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

Selles juhendis saate teada, kuidas saate oma GPS-iga varustatud mobiiltelefoni kasutada mobiiljaamana, et mõõta oma isiklikku kokkupuudet müraga ja osaleda oma naabruskonna või linna kollektiivses mürakaardistamises. Kaarte saab visualiseerida Google Earthi abil. Mürareostus on paljudes linnades tõsine probleem. Kuigi mõnede suurlinnade ametivõimud on käivitanud kampaaniaid probleemi jälgimiseks, pole nende loodud kaardid alati kergesti ligipääsetavad ega ole tavaliselt piisavalt üksikasjalikud, et mõista inimeste kokkupuutuva müra erinevusi (ajas ja ruumis). Meie uusi tehnoloogiaid kasutades saate aga aidata parandada selliste keskkonnaprobleemide jälgimist, aidates kaasa oma naabruskonna või linna mürakaardistamisele ja osaleda seega mürasaaste omamoodi „Wikimapias”. NoiseTube on Sony uurimisprojekt Arvutiteaduse labor Pariisis. Projekt keskendub uue osalusmeetodi väljatöötamisele mürasaaste seireks, mis hõlmab laiemat avalikkust. Meie eesmärk on laiendada mobiiltelefonide praegust kasutamist, muutes need mürasensoriteks, mis võimaldavad igal kodanikul mõõta oma kokkupuudet oma igapäevases keskkonnas ja osaleda oma linna või naabruskonna ühises mürakaardistamises. Üldisemalt uuritakse selles uurimisprojektis, kuidas osalusanduri kontseptsiooni saab rakendada keskkonnaprobleemides ja eriti mürasaaste jälgimisel. Osalev sensing toetab laialt levinud mobiilseadmete (nt nutitelefonid, pihuarvutid) kasutamist hajutatud andurivõrkude moodustamiseks, mis võimaldavad avalikel ja professionaalsetel kasutajatel koguda, analüüsida ja jagada kohalikke teadmisi. Paigaldades oma GPS-iga varustatud mobiiltelefonile tasuta rakenduse, saate mõõta mürataset dB (A) (mõne detsibelli täpsusega võrreldes professionaalsete seadmetega), kommenteerida, kuidas te müra tajute (märgistamine, ärrituvuse subjektiivne tase) ja saata kogu teave (ajatempel + geo-lokaliseeritud mõõtmised + inimese sisend) automaatselt telefoni Interneti-ühenduse kaudu NoiseTube'i serverisse. Hiljem saab (kollektiivseid) tulemusi kaardil visualiseerida, nagu on näidatud 1. joonisel. Motivatsioonid NoiseTube'i kogemuses osalemiseks 1. Mõõtke oma isiklikku heliekspositsiooni ja olge oma keskkonnaga rohkem kursis Kui palju detsibelle ma kokku puutun minu päeva jooksul? Sellist teavet on praegu kodanikele raske saada. Tänu meie rakendusele saate reaalajas mõõta oma säritust dB (A), ilma et oleks vaja kallist helitaseme mõõtjat. Me arvame, et isikupärastatud keskkonnateabel võib olla suurem mõju avalikkuse teadlikkusele ja käitumisele kui ülemaailmsel keskkonnastatistikal, mida praegu pakuvad valitsusasutused. 2. Osalege oma linna mürasaaste seirel/kaardistamisel Mobiiltelefoniga saate teie (ja teie grupp) koguda geograafiliselt lokaliseeritud mõõtmisi, märkida neid ja saata need automaatselt kohaliku mürasaaste kaardistamiseks, pakkudes kasulikku teavet kohalikele kogukondadele või riigiasutused, et toetada otsuste tegemist kohalikes küsimustes, ootamata ametnike (keskkonnaagentuurid, valitsuse rahalised vahendid kallitele mõõtmiskampaaniatele) suunamist teie naabruskonnale. 3. Aidake teadlastel oma kogemustest paremini aru saada NoiseTube'i platvorm koosneb rakendusest, mille osalejad peavad oma mobiiltelefoni installima, et muuta see müraanduriks. See mobiilirakendus kogub erinevatelt anduritelt kohalikku teavet ja saadab selle NoiseTube'i serverisse, kus kõigi osalejate andmed on tsentraliseeritud ja töödeldud. Teine joonis näitab selle arhitektuuri ülevaadet. Kuna mobiilirakendus on meie osalejate jaoks kõige olulisem element, arutame seda üksikasjalikult esimeses etapis.

Samm: seadmed ja tarkvara

Mobiilirakenduse funktsioonid - reaalajas kokkupuutuva mürataseme mõõtmine ja visualiseerimine - mõõtmiste kommenteerimiseks märgistamine (nt müraallikas, tajutava häirivuse hindamine jne). Seda teavet kasutatakse semantilise kihi lisamiseks loodud mürakaartidele. - (geograafiliselt lokaliseeritud ja ajatempliga) andmete automaatne saatmine teie kontole meie serveris, et värskendada teie isiklikku kokkupuuteprofiili ja kollektiivset mürakaarti. Nõuded-Telefon, millel on sisseehitatud GPS-kiibistik või väline GPS-vastuvõtja, mida saab telefoniga Bluetoothi kaudu ühendada. -Telefon, mis toetab Java J2ME platvormi (CLDC/MIDP profiil laienditega: JSR-179 (asukoha API) ja JSR-135 (mobiilse meedia API)). - Interneti -juurdepääsu andmesidepakett (GPRS/EDGE/3G kaudu). Märkused:

• Hetkel on rakendust põhjalikult testitud ainult Nokia N95 8GB ja Nokia 6220C mudelitel. Teised kaubamärgid/mudelid võivad töötada või mitte. Mõne nädala pärast plaanime välja anda Apple iPhone'i versiooni. Saate tellida saidi NoiseTube.net kaudu, et olla kursis selle ja teiste tulevaste väljaannetega.
• Usaldusväärsete detsibellimõõtmiste saavutamiseks on soovitatav kasutada ainult toetatud (kalibreeritud) telefonimudeleid.

Alternatiivsed lähenemisviisid Telefon + väline mikrofon Sisseehitatud mikrofoni asemel saate ühendada välise mikrofoni. Joonisel 1 näete kohandatud välist mikrofoni Nokia N95 jaoks. Kui kasutate välist mikrofoni, soovitame paigutada mikrofon näole mitte liiga lähedale, et vältida ainult enda hääle mõõtmist; mikrofoni kinnitamine randme lähedale on hea võimalus. Digitaalne helisalvesti + mobiilirakendus + töölauarakendus Noisetube'i esimeses versioonis ei teinud mobiilirakendus valjuse mõõtmist reaalajas. Selle asemel kasutati ümbritseva heli salvestamiseks digitaalset helisalvestit (nt M-Audio MicroTrack x seeria). Mobiilirakenduse (v1.0) eesmärk oli kasutaja lokaliseerimine (GPS -i kaudu) ja kommenteerimise hõlbustamine (sildistamine, hindamine jne). Seejärel kasutati töölauarakendust, et eraldada salvestatud helist valjuhääldid, ühendada need andmed asukohajälje ja kasutajate kommentaaridega ning saata see teave serverile. Joonisel 2 on ülevaade NoiseTube v1.0 arhitektuurist.

2. toiming: mobiilirakenduse NoiseTube kasutamine

Kui olete NoiseTube'i veebisaidil konto loonud, vajaliku varustuse leidnud ja meie tarkvara installinud, võite hakata rakendust NoiseTube kasutama. 1) Esmalt peate end oma konto andmetega autentima. Kui olete ühe korra edukalt sisse loginud, läheb rakendus järgmisel korral käivitamisel sellest sammust mööda. 2) Nüüd saate hakata mõõtma ja NoiseTube'i projektile kaasa aitama. Kasutajaliides Esimese joonise ekraanipilt näitab kasutajaliidest. Allpool käsitleme erinevaid osi, millest igaüks vastab rakenduse põhiomadustele. 1) Ümbritseva müra tugevuse mõõtmine Mõõtmine algab automaatselt. Vasakus ülanurgas näete praegust valjuse väärtust - mõõdetuna dB (A). Sellele väärtusele tähenduse lisamiseks on see seotud värviga, mis kujutab endast praeguse kokkupuute taseme võimalikku ohtu tervisele:

• <60 dB (A): roheline (ei riski)
• > = 60 ja <70: kollane (tüütu)
• > = 70 ja <80: oranž (ole ettevaatlik)
• > 80: punane (riskantne).

Samuti joonistatakse ajalookõver, et näha mõõdetud valjuse arengut. Selleks, et paremini mõista, mida tegelikult mõõdetakse, vaadake allolevat jaotist „Teave helitugevuse mõõtmise kohta”. 2) Märgistamise kommenteerimine lisab füüsilistele mõõtmistele tähenduskihi, et kogukonda teavitada ja pärast müra olemust kaartidel visualiseerida. Sarnaselt YouTube'i filmide või Delicious'i veebisaitide märgistamisega saate müramõõtmisi märgistada, lisades komaga eraldatud vabad sõnad (nt müraallikas või kontekst, hinnang jne). Müra on keeruline nähtus. väga subjektiivsel viisil, kuidas inimesed seda tajuvad. Nende subjektiivsete tegurite uurimiseks lisame mobiilirakendusse subjektiivsemaid komponente, et kasutada seda "(sotsiaalse) ärritusmõõturina" (teine joonis näitab eelvaadet selle kohta, kuidas see välja võiks näha) ja koostame mürasaaste subjektiivsed kaardid. 3) Geograafilise lokaliseerimise mõõtmised Kasutaja saab lülituda automaatse (GPS-i abil) või käsitsi lokaliseerimise režiimi vahel, klõpsates lokaliseerimise ikoonil (vt joonis 1). Rakenduse käivitamisel aktiveerib automaatrežiimi ja proovib kasutaja lokaliseerida kasutades GPS -i. Kui see ei õnnestu (nt siseruumides), lülitub see käsitsi režiimi, kus kasutaja peab sisestama oma asukoha (nt aadress, metroojaama liin). Samuti on võimalik valida oma praegune asukoht eelnevalt määratletud asukohtade loendist. Need asukohad võivad olla isiklikud "lemmikud" (nt: kodu või kontor) või avalikud kohad (nt tänavad, metroojaamad). Lisateave Helitugevuse mõõtmise kohta Helitugevuse mõõtur kuvab samaväärse pideva helitaseme (Leq), mõõdetuna dB (A) teatud ajavahemiku jooksul salvestatud helist. Iga tsükli ajal salvestab rakendus teatud aja jooksul keskkonnaheli (sagedusel 22500 Hz, 16 bitti), seejärel töötleb signaali Leq väärtuse eraldamiseks. Võimalikud on kaks intervalli: 1) aeglane reageerimine (1 sekund, vaikerežiim), see võimaldab mõõta aeglast heli muutumist, mis on kasulik püsiva või taustamüra korral; 2) Kiire reageerimine/lühike Leq (125 ms) ajas muutuvate helide (nt lühikesed sündmused) jaoks. Kiire reageerimise režiim on praegu veel eksperimentaalne, seega soovitame praegu kasutada aeglase reageerimise režiimi. Teave heli kalibreerimise ja teabe usaldusväärsuse kohta Rakenduse kalibreerimiseks, et saada usaldusväärset teavet Nokia N95 8GB kohta, kasutasime helitaseme mõõturit. Me tekitasime müraallikana roosa müra ja võrdlesime helitaseme mõõtjaga mõõdetud detsibelle ja meie rakendusega N95 mõõdetud erineva helitugevusega (iga 5 dB, 35 dB kuni 100 dB). Joonisel 3 on esitatud meie registreeritud väärtuste graafik. Saime kõvera täpsusega umbes +/- 10 dB (A). Pärast selle funktsiooni pöördfunktsiooni kasutamist korrektorina saime häid tulemusi (täpsus +/- 3 db). Plaanime sama kalibreerida ka tulevase iPhone'i versiooniga. Kui olete aru saanud, kuidas NoiseTube'i rakendust kasutada, kutsume teid seda testima oma naabruskonna tänaval!

3. samm: tulemuste visualiseerimine

Praegu on saadaval kaks visualiseerimist. Inimeste kokkupuute reaalajas jälgimine Reaalajas jälgimine on välja pakutud, et visualiseerida osalejate kollektiivset müraga kokkupuudet, kasutades Google Earthi. Seda näete, minnes aadressile https://noisetube.net/public/realtime.kml. Kasutajat esindab silinder, mille kõrgus ja värv on proportsionaalsed kasutaja helisärituse valjusega (Leq, mõõdetuna dB (A)). Mürasaaste kaart teie linnas Saate vaadata ka oma isikliku kokkupuute praegust kaarti. oma kontole ja valides "Minu kaart" (või otse aadressil: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Heli kokkupuute ühiskaardi vaatamiseks minge avalikule kaardile. Iga ring tähistab valjuse mõõt (värv on proportsionaalne valjuse tasemega). Selle füüsilise kihi peal on semantiline kiht, mis kirjeldab meetmete tähendust (st müraallikaid).

4. samm: tulevased uuringud ja järeldused

Veeb 2.0 "beetaversiooni" järgi otsustasime avada oma platvormi kõigile, vaatamata varasele arenguetapile. Lähitulevikus pakuvad meie tööriistade uuendatud versioonid täiustatud ja uusi funktsioone. Meie uurimis- ja arendustegevus jätkub mitmel viisil: Kalibreerimine Ilma korraliku kalibreerimiseta toodavad anduriseadmed andmeid, mis ei pruugi olla tüüpilised või isegi eksitavad. Niisiis, kuidas saame kalibreerida sadu erinevaid mobiiltelefonitüüpe või muid helisalvestisi, ilma et iga kord kasutaksime kallist helitaseme mõõtjat? Teeme ettepaneku uurida selliseid uurimisküsimusi erinevate radade kaupa, kus kalibreeritud telefone või akustiliselt stabiilseid asukohti saab kasutada võrdluspunktidena telefoni automaatseks (uuesti) kalibreerimiseks (nt kalibreerimine kahe telefoni vahel, mis on ühendatud Bluetoothiga, kus üks on viide ja teine on telefon kalibreerimiseks). Sisese lokaliseerimine Kuna enamik inimesi veedab suure osa oma igapäevaelust siseruumides, on see oluline puudus, mille oleme käsitsi lokaliseerimisega osaliselt lahendanud (vt 2. samm). Siiski on tehnoloogiaid, mis võivad siseruumides kasutada GPS -i alternatiivina. Üks paljulubavamaid (ja laialdaselt uuritud) lähenemisviise on GSM-põhine positsioneerimine. Sellised tehnoloogiad võivad olla eriti kasulikud metroo müra uurimiseks (näiteks Pariisi metroovõrk), mis on teadaolevalt väga mürarikas keskkond. Oleme juba teinud mõningaid katseid ajaliste markeritega ja asukohtade rekonstrueerimisega interpoleerimise teel (vt joonis). Kuid GSM-põhise positsioneerimise abil (antennide tuvastamine erinevates jaamades, et automaatselt tuvastada kasutaja asukoht) loodame, et suudame tulevikus selles erikeskkonnas täpsemalt lokaliseeritud mõõtmisi teha. Sotsiaalne aspekt: kogukonna ülesehitamine Mürareostuse andmete kaardile projitseerimine on ühine joon. Kuid inimeste tegevusest tuleneva heliefekti salvestamine võimaldab meil koguda ka teatud tüüpi andmeid, mis on rohkem inimkesksed, mitte ainult kohakeskseid andmeid, mida kogutakse tänavatele paigaldatud traditsiooniliste staatiliste helitaseme mõõtjatega. Sellest vaatlusest uurime rohkem sotsiaalseid funktsioone. Näiteks isiklike müraprofiilide loomine, mis sisaldavad teie müraga kokkupuudet ajalises ja geograafilises mõõtmes ning loendit teie enda märgistatud müraallikatest, pakkudes võimalust inimesi võrrelda ja sarnaseid profiile leida, et toetada kollektiivset tegevust. Järeldus on esitanud tänu inimeste osalemisele uue viisi mürasaaste jälgimiseks ja kaardistamiseks. NoiseTube platvorm võimaldab teil oma mobiiltelefoni abil kaasa aidata hajutatud müra mõõtmise kampaaniale. Seda platvormi arendatakse jätkuvalt ja lähitulevik toob veelgi täiendusi. Siiski tahaksime teid kutsuda liituma NoiseTube kogukonnaga ja proovida meie tarkvara. Kui teil on küsimusi, ettepanekuid või muid kommentaare, võtke meiega ühendust või reageerige selle juhendi kommentaaride kaudu. Lisaks tahame rõhutada, et oleme avatud koostööks nii avalike kui ka teadusorganisatsioonidega. Lisalugemine Lisateabe saamiseks ja NoiseTube projektiga kursis hoidmiseks külastage meie veebisaiti www.noisetube.net. Kui soovite selle töö teadusliku taustaga tutvuda, lugege neid dokumente:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe ja Luc Steels. NoiseTube: mürasaaste mõõtmine ja kaardistamine mobiiltelefonidega. Esitatud 4. rahvusvahelisele keskkonnatehnoloogia infotehnoloogia sümpoosionile (ITEE 2009), Thessaloniki, Kreeka. 28.-29. Mai 2009. Läbivaatamisel. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe ja Luc Steels. Kodanike mürareostuse seire. Esitatud 10. iga-aastasele rahvusvahelisele digitaalse valitsuse uuringute konverentsile (dg.o2009), Puebla, Mehhiko, 17.-20. Mai 2009. Läbivaatamisel. PDF

Viited

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy ja M. B. Srivastava. '' Osalusandur ''. Aastal '' ACM Sensys World Sensor Web Workshop ''. ACM Press, 2006.
• Mansett D., Hansen M. ja Kang J. Urban Sensing: metsast väljas. Communications of the ACM, 51 (3), lk 24–33, märts 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl ja B. Keller. Kas heli tähendus mõjutab valjususe otsuseid?. In Proceedings of the 18. International Congress on Acoustics (ICA 2004). Lehed 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf ja J. Hellbruck. Sõiduki värvi mõju valjuhäälestustele. Ajakirjas Journal of The Acoustical Society Of America, mai 2008, 123 (5), lk 2477-2479.
• Paulos, E. jt. Kodanikuteadus: osaluslinnalismi võimaldamine. Väljaandes Hand-book of Research on Urban Informatics: The Practice and Promise of the Real-Time City, Marcus Foth (toim.), Lk 414-436, Idee Group, 2008.
• L. Yu ja J. Kang. Sotsiaalsete, demograafiliste ja käitumuslike tegurite mõju linnataseme avatud ruumide helitaseme hindamisele. Ajakirjas Journal of the Acoustical Society of America, veebruar 2008, 123 (2), lk 772-783.

Seda projektitööd toetas EL osaliselt lepingu IST-34721 (TAGora) alusel. TAGora projekti rahastab Euroopa Komisjoni programm Tulevik ja arenevad tehnoloogiad (IST-FET). Matthias Stevens on Flandria Teadusuuringute Fondi (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen) teadusassistent.