Mjerite i mapirajte zagađenje bukom svojim mobilnim telefonom: 4 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

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 osobne izloženosti buci i sudjelovati u kolektivnom mapiranju buke vašeg susjedstva ili grada. Karte se mogu vizualizirati pomoću programa Google Earth. Zagađenje bukom ozbiljan je 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. No, 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 svojevrsnoj "Wikimapiji" zagađenja bukom. NoiseTube je istraživački projekt tvrtke Sony Laboratorij za računalne znanosti u Parizu. Projekt je usmjeren na razvoj novog participativnog pristupa praćenju onečišćenja bukom koji uključuje širu javnost. Naš je cilj proširiti trenutnu upotrebu mobilnih telefona pretvarajući ih u senzore buke koji omogućuju svakom građaninu da mjeri svoju izloženost u svom svakodnevnom okruženju i sudjeluje u kolektivnom mapiranju buke svog grada ili susjedstva. Općenitije, 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 izmjeriti razinu buke u dB (A) (s preciznošću od nekoliko decibela u usporedbi s profesionalnim uređajima), komentirati kako percipirate buku (označavanje, subjektivna razina uznemirenosti) i poslati sve informacije (vremenska oznaka + geo-lokalizirana mjerenja + ljudski ulaz) automatski na poslužitelj NoiseTube 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 1. Izmjerite svoju osobnu izloženost zvuku i budite svjesniji svog okruženja Koliko sam decibela izložen tijekom dana? Građane je trenutno teško doći do takvih podataka. 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. Sudjelujte u praćenju/mapiranju zagađenja buke u vašem gradu Svojim mobilnim telefonom vi (i vaša grupa) možete prikupiti geolokalizirana mjerenja, označiti ih i automatski poslati na karti lokalnog zagađenja bukom, pružajući korisne informacije lokalnim zajednicama ili javne institucije koje podržavaju donošenje odluka o lokalnim pitanjima bez čekanja da dužnosnici (agencije za zaštitu okoliša, vladino financiranje skupih mjernih kampanja) skrenu pozornost na vaše susjedstvo. 3. Pomozite znanstvenicima 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 znanstvenike 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 1. koraku.

Korak 1: Oprema i softver

Značajke mobilne aplikacije - Mjerenje i vizualizacija vaše razine 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 poslužitelju radi ažuriranja vašeg osobnog "profila izloženosti" i kolektivne karte buke. Uvjeti-Telefon s ugrađenim GPS-čipsetom ili vanjskim GPS-prijamnikom koji se može povezati s telefonom putem Bluetootha. -Telefon koji podržava Java J2ME platformu (CLDC/MIDP profil s nastavcima: 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 tjedana planiramo objaviti verziju za Apple iPhone. Možete se pretplatiti putem NoiseTube.net kako biste bili informirani o ovom i drugim budućim izdanjima.
• Za postizanje vjerodostojnih 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 vanjski mikrofon prilagođen za Nokiu N95. Ako koristite vanjski mikrofon, savjetujemo vam da postavite mikrofon ne previše blizu lica kako biste izbjegli samo mjerenje vlastitog glasa; pričvršćivanje mikrofona blizu zgloba dobra je opcija. Digitalni snimač zvuka + mobilna aplikacija + stolna aplikacija U prvoj verziji Noisetubea, mobilna aplikacija nije mjerila glasnoću 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 stolna aplikacija za izdvajanje mjera glasnoće iz snimljenog zvuka, kombiniranje tih podataka s zapisom lokacije i komentarima korisnika te slanjem tih podataka poslužitelju. Slika 2 prikazuje pregled arhitekture NoiseTube v1.0.

Korak 2: Korištenje mobilne aplikacije NoiseTube

PočetakKada ste stvorili račun na web stranici NoiseTube, pronašli potrebnu opremu i instalirali naš softver, možete početi koristiti aplikaciju NoiseTube.1) Prvo ćete se morati autentificirati sa svojim podacima o 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 glavnom obilježju aplikacije. 1) Mjerenje jačine buke iz okoline Mjerenje će započeti automatski. Trenutnu vrijednost glasnoće - mjerite u dB (A) - možete vidjeti u gornjem lijevom kutu. Kako bi se ovoj vrijednosti dodalo značenje, ona je povezana s bojom koja predstavlja potencijalni zdravstveni rizik trenutne razine izloženosti:

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

Krivulja povijesti također je nacrtana kako bi se vidio razvoj izmjerene glasnoće. Da biste bolje razumjeli što se zapravo mjeri, pogledajte donji odjeljak "O mjerenju glasnoće". 2) Komentiranje označavanja dodaje sloj značenja fizičkim mjerenjima za informiranje zajednice i vizualizaciju prirode buke na kartama nakon toga. Poput označavanja filmova na YouTubeu ili web stranica na Deliciousu, mjerenja buke možete označiti dodavanjem slobodnih riječi odvojenih zarezom (npr. Izvor buke ili kontekst, ocjena itd.). Buka je složena pojava zbog na izrazito subjektivan način na koji ga ljudi percipiraju. Za proučavanje ovih subjektivnih čimbenika mobilnoj aplikaciji ćemo dodati više subjektivnih komponenti kako bismo je koristili kao "(društveni) mjerač smetnji" (druga slika prikazuje pregled kako bi to moglo izgledati) i izgraditi subjektivne karte 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). Po pokretanju aplikacije aktivirat će se automatski način rada i pokušati lokalizirati korisnika pomoću GPS -a. Ako ne uspije (npr. Zbog situacije u zatvorenom prostoru), prebacit će se na ručni način rada, gdje korisnik mora unijeti svoju lokaciju (npr. Adresu, liniju postaje podzemne željeznice). Također je moguće odabrati svoju trenutnu lokaciju s popisa unaprijed definiranih lokacija. Te lokacije mogu biti osobni "favoriti" (npr.: dom ili ured) ili javna mjesta (npr. Ulice, stanice podzemne željeznice). Više informacija o mjerenju jačine zvuka Mjerač glasnoće prikazuje ekvivalentnu kontinuiranu razinu zvuka (Leq) izmjerenu u dB (A) zvuka snimljenog u zadanom vremenskom intervalu. U svakom ciklusu aplikacija bilježi zvuk okoliša (pri 22500 Hz, 16 bita) tijekom vremenskog intervala, zatim obrađuje signal kako bi izdvojila vrijednost Leq. Moguća su dva intervala: 1) Sporo reagiranje (1 sekunda, zadani način rada), ovo omogućuje mjerenje 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 podataka Za kalibriranje naše aplikacije kako bismo dobili vjerodostojne informacije o Nokii N95 8GB, koristili smo mjerač razine 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 razinama glasnoće (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 s 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. Praćenje izloženosti ljudi u stvarnom vremenu Predloženo je praćenje u stvarnom vremenu kako bi se vizualizirala kolektivna izloženost buci sudionika koji koriste Google Earth. To možete vidjeti ako posjetite https://noisetube.net/public/realtime.kml. Korisnika predstavlja cilindar čija su visina i boja proporcionalni jačini (Leq mjereno u dB (A)) zvučne izloženosti korisnika. Karta zagađenja bukom u vašem gradu Također možete vidjeti trenutnu kartu vaše osobne izloženosti na svoj račun i odabirom "Moja karta" (ili izravno putem: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Da biste vidjeli zajedničku kartu izloženosti zvuku, idite na javnu kartu. Svaki krug označava mjerenje jačine zvuka (boja je proporcionalna razini glasnoće). Na vrhu ovog fizičkog sloja nalazi se semantički sloj koji opisuje značenje mjera (tj. izvore buke).

Korak 4: Istraživanje budućnosti i zaključak

Vjerni "beta" duhu Web 2.0 odlučili smo otvoriti našu platformu za sve, unatoč ranoj fazi razvoja. U bliskoj budućnosti ažurirane verzije naših alata ponudit će poboljšane i nove značajke. 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 Bluetootha, gdje je jedan referentni i drugi je telefon za kalibraciju). Lokalizacija u zatvorenom prostoru GPS sustav praktički ne podržava lokalizaciju u zatvorenom prostoru. Budući da većina ljudi veliki dio svog svakodnevnog života provodi u zatvorenom prostoru, to je važan nedostatak koji smo djelomično riješili ručnom lokalizacijom (vidi korak 2). Međutim, postoje tehnologije koje mogu djelovati kao zamjena za GPS u unutarnjim scenarijima. Jedan od obećavajućih (i široko proučavanih) pristupa je pozicioniranje zasnovano na GSM-u. Takve bi tehnologije mogle biti osobito korisne za istraživanje buke u podzemnoj željeznici (poput pariške mreže metroa), za koju se zna da je vrlo bučno okruženje. Već smo izvršili neka eksperimentiranja s vremenskim oznakama i rekonstrukciju lokacija interpolacijom (vidi sliku). Međutim, primjenom pozicioniranja zasnovanog na GSM-u (identificiranje antena na različitim postajama, za automatsko otkrivanje lokacije korisnika), očekujemo da ćemo u budućnosti moći proizvoditi preciznije lokalizirana mjerenja u ovom posebnom okruženju. Socijalni aspekt: izgradnja zajednice Projektiranje podataka o zagađenju bukom na karte zajednička je značajka. No, snimanje izloženosti zvuku iz aktivnosti ljudi omogućuje nam i prikupljanje svojevrsnih podataka koji su više usmjereni na ljude, a ne samo na podatke koji se prikupljaju tradicionalnim statičkim mjeračima razine zvuka koji se postavljaju na ulice. Iz ovog promatranja razmotrit ćemo više društvenih značajki. Na primjer, stvaranje osobnih profila buke koji sadrže vašu izloženost buci u vremenskim i geografskim dimenzijama te 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 sudjelovanju ljudi. Platforma NoiseTube omogućuje vam da svojim mobilnim telefonom doprinesete distribuiranoj kampanji mjerenja buke. Ova je platforma još uvijek u intenzivnom razvoju, a bliska budućnost donijet će daljnja poboljšanja. No, 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 ovoj uputi. 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 znanstvenoj pozadini ovog djela, pogledajte ove radove:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe i Luc Steels. NoiseTube: Mjerenje i kartiranje zagađenja buke mobilnim telefonima. Prijavljeno na 4. međunarodni simpozij o informacijskim tehnologijama u inženjerstvu zaštite okoliša (ITEE 2009), Solun, Grčka. 28.-29. svibnja 2009. U pregledu. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe i Luc Steels. Građansko praćenje zagađenja bukom. Predano na 10. godišnju međunarodnu konferenciju o istraživanju digitalne vlade (dg.o2009), Puebla, Meksiko, 17.-20. Svibnja 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. (zbornik).
• Cuff D., Hansen M. i Kang J. Urbano osjećanje: iz šume. Saopštenja ACM-a, 51 (3), str. 24-33, ožujak 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl i B. Keller. Utječe li značenje zvuka na prosudbu glasnoće?. U zborniku radova 18. međunarodnog kongresa o akustici (ICA 2004). Stranice 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf i J. Hellbruck. Utjecaj boje vozila na procjene glasnosti. U Journal of The Acoustical Society Of America, svibanj 2008., 123 (5), stranice 2477-2479.
• Paulos, E. i sur. Citizen Science: Omogućavanje participativnog urbanizma. U Priručniku istraživanja urbane informatike: praksa i obećanje grada u stvarnom vremenu, Marcus Foth (ur.), Str. 414-436, Idea Group, 2008.
• L. Yu i J. Kang. Učinci društvenih, demografskih i čimbenika ponašanja na vrednovanje razine zvuka u urbanim otvorenim prostorima. U Journal of the Acoustical Society of America, veljača 2008., 123 (2), stranice 772-783.

ZahvalnostiOvaj projektni rad djelomično je podržala EU prema ugovoru IST-34721 (TAGora). Projekt TAGora financira program Future and Emerging Technologies (IST-FET) Europske komisije. Matthias Stevens je znanstveni asistent Fonda za znanstvena istraživanja, Flandrija (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).