מדידה וזיהום רעש מפה באמצעות הטלפון הנייד שלך: 4 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:18

80 dB (A)) "," למעלה ": 0.13263157894736843," שמאל ": 0.506," גובה ": 0.1957894736842105," רוחב ": 0.276}]">

ניקולס מייסוןנוב (Sony CSL Paris) מתיאס סטיבנס (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris) Luc Steels (Vrije University Brussel / Sony CSL Paris)

ב"הנחיה "זו תלמד כיצד תוכל להשתמש בטלפון הנייד המצויד ב- GPS כתחנה ניידת למדידת החשיפה האישית שלך לרעש והשתתפות במיפוי הרעש הקולקטיבי של השכונה או העיר שלך. ניתן להציג את המפות באמצעות Google Earth. זיהום רעש הוא בעיה רצינית בערים רבות. למרות שהרשויות בכמה ערים גדולות פתחו בקמפיינים לניטור הבעיה, המפות שהן יוצרות אינן תמיד נגישות בקלות ובדרך כלל אינן מפורטות מספיק בכדי להבין את השונות (בזמן ובמרחב) ברעש שאנשים נחשפים אליו. עם זאת, באמצעות הטכנולוגיות החדשות שלנו תוכל לסייע בשיפור המעקב אחר בעיות סביבתיות כאלה על ידי תרומה למיפוי הרעש של השכונה או העיר שלך ובכך להשתתף במעין "ויקימפיה" של זיהום רעש. NoiseTube הוא פרויקט מחקר של Sony מעבדת מדעי המחשב בפריז. הפרויקט מתמקד בפיתוח גישה משתפת חדשה לניטור זיהום רעש הקשור לציבור הרחב. מטרתנו היא להרחיב את השימוש הנוכחי בטלפונים ניידים על ידי הפיכתם לחיישני רעש המאפשרים לכל אזרח למדוד את החשיפה שלו בסביבתו היומיומית ולהשתתף במיפוי הרעש הקולקטיבי של עירו או שכונתו. באופן כללי יותר פרויקט מחקר זה בוחן כיצד ניתן ליישם את הרעיון של חישה משתתפת בנושאים סביבתיים ובעיקר לניטור זיהום רעש. חישה משתתפת דוגלת בשימוש במכשירים ניידים הפרוסים באופן נרחב (למשל טלפונים חכמים, מחשבי כף יד) ליצירת רשתות חיישנים מבוזרות המאפשרות למשתמשים ציבוריים ומקצועיים לאסוף, לנתח ולשתף ידע מקומי. על ידי התקנת אפליקציה בחינם בטלפון הנייד המצויד ב- GPS שלך, תוכל למדוד את רמת הרעש ב- dB (A) (עם דיוק של כמה דציבלים בהשוואה למכשירים מקצועיים), להגיב על האופן שבו אתה תופס את הרעש (תיוג, רמת עצבנות סובייקטיבית) ולשלוח את כל המידע (חותמת זמן + מדידות גיאוגרפיות + קלט אנושי) באופן אוטומטי לשרת NoiseTube דרך חיבור האינטרנט של הטלפון שלך. לאחר מכן ניתן להמחיש את התוצאות (הקולקטיביות) במפות, כפי שמוצג בדוגמה באיור 1. מניעים להשתתף בחוויית NoiseTube 1. מדוד את חשיפת הצליל האישית שלך והיה מודע יותר לסביבתך עד כמה דציבל אני נחשף במהלך היום שלי? כיום קשה להשיג מידע כזה לאזרחים. הודות לאפליקציה שלנו תוכל למדוד את החשיפה שלך ב- dB (A) בזמן אמת ללא צורך במד רמה קול יקר. אנו חושבים שלמידע סביבתי מותאם אישית עשויה להיות השפעה גדולה יותר על המודעות והתנהגות הציבור מאשר הסטטיסטיקה הסביבתית העולמית המסופקת כיום על ידי סוכנויות ממשלתיות. 2. השתתף בניטור/מיפוי זיהום הרעש של העיר שלך באמצעות הטלפון הנייד שלך אתה (והקבוצה שלך) יכולים לאסוף מדידות גיאוגרפיות, להוסיף אותן ולשלוח אותן אוטומטית למפות זיהום רעש מקומי, ולספק מידע מועיל לקהילות מקומיות או מוסדות ציבור לתמוך בקבלת החלטות בנושאים מקומיים מבלי לחכות לפקידים (סוכנויות איכות הסביבה, מימון ממשלתי לקמפיינים מדידים יקרים) להפנות את תשומת ליבם לשכונה שלך. 3. עזרו למדענים להבין טוב יותר את הרעש מניסיונכם בניגוד לנתוני זיהום הרעש הנוכחיים המגיעים מחיישנים סטטיים המותקנים במיקומים קבועים וספציפיים, לנתוני ה'מרכז אנשים 'שלכם יכול להיות ערך רב למדענים כדי להבין טוב יותר את נושא זיהום הרעש באמצעות האנשים פלטפורמת NoiseTube מורכבת מאפליקציה שהמשתתפים חייבים להתקין בטלפון הנייד שלהם כדי להפוך אותה למכשיר חיישן רעש. יישום סלולרי זה אוסף מידע מקומי מחיישנים שונים ושולח אותו לשרת NoiseTube, שם הנתונים מכל המשתתפים מרוכזים ומעובדים. האיור השני מציג סקירה כללית של ארכיטקטורה זו, מכיוון שהיישום הנייד הוא המרכיב החשוב ביותר עבור משתתפינו כעת נדון בה בפירוט בשלב 1.

שלב 1: ציוד ותוכנה

תכונות היישום הנייד - מדידה והדמיה של רמת הרעש אליה אתה נחשף בזמן אמת - תיוג להערות על המדידות (למשל מקור הרעש, דירוג הטרדה הנתפסת, …). מידע זה משמש להוספת שכבה סמנטית למפות הרעש שנוצרות. - שליחה אוטומטית של הנתונים (מקומיים גיאוגרפיים וחותמים בזמן) לחשבונך בשרת שלנו לעדכון "פרופיל החשיפה" האישי שלך ומפת הרעש הקולקטיבית. דרישות-טלפון עם ערכת שבבי GPS מובנית או מקלט GPS חיצוני שניתן לחבר אותו לטלפון באמצעות בלוטות '. -טלפון התומך בפלטפורמת Java J2ME (פרופיל CLDC/MIDP עם התוספים: JSR-179 (Location API) ו- JSR-135 (Mobile Media API)). - מנוי לתוכנית נתונים לגישה לאינטרנט (באמצעות GPRS/EDGE/3G) הערות:

• נכון לעכשיו, האפליקציה נבדקה רק ביסודיות ב- Nokia N95 8GB וב- Nokia 6220C. מותגים/דגמים אחרים עשויים לפעול או לא. בעוד כמה שבועות אנו מתכננים להוציא גרסה לאייפון של אפל. אתה יכול להירשם דרך NoiseTube.net כדי להישאר מעודכן לגבי זה ושל מהדורות עתידיות אחרות.
• כדי להשיג מדידות דציבלים אמינות מומלץ להשתמש רק בדגמי טלפון נתמכים (מכוילים).

גישות חלופיות טלפון + מיקרופון חיצוני במקום להשתמש במיקרופון המובנה, ניתן לחבר מיקרופון חיצוני. באיור 1 אתה רואה מיקרופון חיצוני בהזמנה אישית עבור Nokia N95. אם אתה משתמש במיקרופון חיצוני, אנו ממליצים לך למקם את המיקרופון לא קרוב מדי לפנים שלך כדי להימנע ממדידת הקול שלך בלבד; חיבור המיקרופון קרוב לפרק כף היד הוא אופציה טובה. מקליט קול דיגיטלי + אפליקציה לנייד + אפליקציית שולחן עבודה בגרסה הראשונה של Noisetube, מדידת עוצמת הקול לא בוצעה בזמן אמת על ידי האפליקציה לנייד. במקום זאת, מקליט קול דיגיטלי (למשל: M-Audio MicroTrack x series) שימש להקלטת צליל הסביבה. היישום הנייד (v1.0) נועד לאתר את המשתמש (באמצעות GPS) ולהקל על הערות (תיוג, דירוג, …). לאחר מכן נעשה שימוש ביישום שולחני בכדי לחלץ את מדידות העוצמה מהצליל המוקלט, לשלב נתונים אלה עם מסלול המיקום והערות המשתמש ולשלוח מידע זה לשרת. איור 2 מציג סקירה כללית של הארכיטקטורה של NoiseTube v1.0.

שלב 2: שימוש ביישום הנייד NoiseTube

לאחר שיצרת חשבון באתר NoiseTube, מצאת את הציוד הדרוש והתקנת את התוכנה שלנו, תוכל להתחיל להשתמש ביישום NoiseTube. 1) תחילה יהיה עליך לאמת את עצמך עם פרטי חשבונך. לאחר שנכנסת בהצלחה פעם אחת, בפעם הבאה שתפעיל אותו היישום יעקוף את שלב זה.2) כעת תוכל להתחיל למדוד ולתרום לפרויקט NoiseTube. ממשק המשתמש צילום המסך באיור הראשון מציג את ממשק המשתמש. להלן נדון בחלקים השונים, שכל אחד מהם תואם למאפיין העיקרי של היישום. 1) מדידת עוצמת רעש הסביבה המדידה תתחיל אוטומטית. אתה יכול לראות את ערך הרעש הנוכחי - למדוד ב- dB (A) - בצד שמאל למעלה. כדי להוסיף ערך לערך זה הוא קשור בצבע המייצג את הסיכון הבריאותי הפוטנציאלי של רמת החשיפה הנוכחית:

• <60 dB (A): ירוק (ללא סיכון)
• > = 60 ו <70: צהוב (מעצבן)
• > = 70 ו <80: כתום (היזהר)
• > 80: אדום (מסוכן).

עקומת היסטוריה מצוירת גם כדי לראות את התפתחות הרעש הנמדד. כדי להבין טוב יותר מה נמדד בפועל עיין בסעיף 'אודות מדידת עוצמה' להלן. 2) הערות תיוג מוסיפות רובד של משמעות למדידות הפיזיות כדי ליידע את הקהילה ולדמיין את מהות הרעש במפות לאחר מכן. כמו תיוג סרטים ב- YouTube או דפי אינטרנט ב- Delicious, תוכל לתייג את מדידות הרעש על ידי הוספת מילים חופשיות המופרדות בפסיק (למשל מקור הרעש או ההקשר, דירוג וכו '). רעש הוא תופעה מורכבת עקב לאופן בו סובייקטיבי מאוד בני האדם. כדי ללמוד את הגורמים הסובייקטיביים הללו נוסיף רכיבים סובייקטיביים יותר ליישום הנייד כדי להשתמש בו כ"מדד מטרד "(חברתי)" (הדמות השנייה מציגה תצוגה מקדימה של איך זה יכול להיראות) ונבנה מפות סובייקטיביות של זיהום רעש. 3) מדידות גיאו-לוקליזציה המשתמש יכול לעבור בין מצב אוטומטי (באמצעות GPS) או למצב לוקליזציה ידני על ידי לחיצה על סמל הלוקליזציה (ראה איור 1). עם הפעלת האפליקציה יפעיל את המצב האוטומטי וינסה למקם את המשתמש באמצעות GPS. אם זה לא יצליח (למשל בגלל מצב פנימי) הוא יעבור למצב ידני, שבו המשתמש צריך להזין את מיקומו (למשל כתובת, קו תחנת הרכבת התחתית). כמו כן, ניתן לבחור את המיקום הנוכחי שלך מתוך רשימת מיקומים מוגדרים מראש. מיקומים אלה יכולים להיות "מועדפים" אישיים (למשל: בית או משרד) או מקומות ציבוריים (למשל: רחובות, תחנות רכבת תחתית). מידע נוסף על מדידת עוצמת הקול מציג את רמת הקול הרציפה המקבילה (Leq) הנמדדת ב- dB (A) של הצליל שהוקלט במרווח זמן נתון. בכל מחזור האפליקציה מקליטה את הצליל הסביבתי (ב- 22500 הרץ, 16 ביט) במהלך פרק זמן, ולאחר מכן מעבדת את האות לחילוץ ערך הלק. שני מרווחים אפשריים: 1) תגובה איטית (שנייה אחת, מצב ברירת המחדל), זה מאפשר למדוד את וריאציית הצליל האיטית, שימושית עבור רעשי קבוע או רקע; 2) תגובה מהירה/Leq קצרה (125ms), לצלילים המשתנים בזמן (למשל אירועים קצרים). מצב התגובה המהירה עדיין ניסיוני ולכן לעת עתה אנו ממליצים להשתמש במצב תגובה איטית. אודות כיול קול ואמינות מידע כדי לכייל את היישום שלנו לקבלת מידע אמין על נוקיה N95 8GB, השתמשנו במד רמות קול. הפקנו רעש ורוד כמקור רעש והשווינו את הדציבלים הנמדדים על ידי מד רמות קול לבין אלה שנמדדו על ידי היישום שלנו בטלפון N95 ברמות עוצמה שונות (כל 5 dB, מ 35 dB עד 100 dB). איור 3 מציג גרף של הערכים שרשמנו. השגנו עקומה עם דיוק סביב +/- 10 dB (A). לאחר השימוש בהיפוך של פונקציה זו כמתקן, השגנו תוצאות טובות (דיוק של +/- 3 db). אנו מתכננים לבצע את אותו כיול עם גרסת האייפון העתידית. לאחר שהבנת כיצד להשתמש ביישום NoiseTube, אנו מזמינים אותך לבדוק אותו ברחוב בשכונתך!

שלב 3: ויזואליזציה של התוצאות

כיום ניתן לגשת לשני ויזואליזציות. ניטור בזמן אמת של חשיפת אנשים ניטור בזמן אמת מוצע כדי להמחיש את חשיפת הרעש הקולקטיבי של משתתפים המשתמשים ב- Google Earth. אתה יכול לראות את זה על ידי מעבר אל https://noisetube.net/public/realtime.kml. משתמש מיוצג על ידי גליל שגובהו וצבעו תואמים את עוצמת הקול (Leq נמדד ב- dB (A)) של חשיפת הקול של המשתמש. מפת זיהום הרעש בעיר שלך תוכל גם לראות את המפה הנוכחית של החשיפה האישית שלך על ידי מעבר לחשבונך ובחירת "המפה שלי" (או ישירות באמצעות: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). כדי לראות את מפת החשיפה הקולית הקולקטיבית עבור למפה הציבורית. כל מעגל מסמל מדידת עוצמה (הצבע ביחס לרמת העוצמה). על גבי שכבה פיזית זו ישנה שכבה סמנטית המתארת את משמעות האמצעים (כלומר את מקורות הרעש).

שלב 4: מחקר ומסקנה עתידיים

נאמן לרוח ה"בטא "של Web 2.0 החלטנו לפתוח את הפלטפורמה שלנו לכולם, למרות השלב המוקדם של הפיתוח. בעתיד הקרוב הגרסאות המעודכנות של הכלים שלנו יציעו תכונות משופרות וחדשות. המחקר והפיתוח שלנו יימשכו במספר מסלולים: כיול ללא כיול תקין, מכשירי חיישן מייצרים נתונים שאולי אינם מייצגים או עלולים להטעות. אז איך נוכל לכייל מאות סוגי טלפונים ניידים או מקליטי קול אחרים מבלי להשתמש בכל פעם במד רמות קול? אנו מציעים לחקור שאלות מחקר מסוג זה על ידי מסלולים שונים, שבהם טלפונים מכוילים או מיקומים יציבים אקוסטיים יכולים לשמש כנקודות התייחסות ל (כיול) אוטומטי של טלפון (למשל כיול בין 2 טלפונים, המחובר באמצעות בלוטות ', כאשר אחד מהם הוא ההתייחסות וה אחר הוא הטלפון לכיול). לוקליזציה פנימית מערכת ה- GPS כמעט ואינה תומכת בלוקליזציה פנימית. מכיוון שרוב האנשים מבלים הרבה מחיי היומיום שלהם בתוך הבית זהו חסרון חשוב שפתרנו באופן חלקי באמצעות לוקליזציה ידנית (ראה שלב 2). עם זאת, ישנן טכנולוגיות שיכולות לשמש חלופות ל- GPS בתרחישים פנימיים. אחת הגישות המבטיחות (ונחקרות בהרחבה) היא מיקום מבוסס GSM. טכנולוגיות כאלה יכולות לסייע במיוחד לחקור רעשים ברכבת התחתית (כגון רשת המטרו של פריז), הידועות כסביבות רועשות מאוד. כבר עשינו כמה ניסויים עם סמנים זמניים ובנייה מחדש של מיקומים על ידי אינטרפולציה (ראו איור). עם זאת, על ידי שימוש במיצוב מבוסס GSM (זיהוי אנטנות בתחנות שונות, לאיתור אוטומטי של מיקומו של המשתמש), אנו מצפים שנוכל לייצר מדידות מקומיות יותר באופן מדויק יותר בסביבה מיוחדת זו בעתיד. היבט חברתי: בניין קהילה הקרנת נתוני זיהום רעש על מפות היא התכונה הנפוצה. אך הקלטת חשיפת הצליל מפעילות האנשים מאפשרת לנו גם לאסוף סוג של נתונים שהם יותר ממוקדים לאנשים ולא רק ממרכזיים, אשר נאספים על ידי מדי רמה סטטית סטנדרטיים מסורתיים הנכנסים לרחובות. מתוך התבוננות זו נבחן תכונות נוספות הקשורות חברתיות. לדוגמה, יצירת פרופילי רעש אישיים המכילים את חשיפת הרעש שלך במימדים זמניים וגיאוגרפיים ורשימת מקורות הרעש המתויגים שלך, ונותנים דרך להשוות אנשים ולמצוא פרופילים דומים על מנת לתמוך בפעולה קולקטיבית. הציגו דרך חדשה לניטור ומפה של זיהום רעש הודות להשתתפות האנשים. פלטפורמת NoiseTube מאפשרת לך לתרום לקמפיין מדידת רעש מבוזר באמצעות הטלפון הנייד שלך. פלטפורמה זו עדיין בפיתוח כבד והעתיד הקרוב יביא שיפורים נוספים. עם זאת, ברצוננו להזמין אותך להצטרף לקהילת NoiseTube ולנסות את התוכנה שלנו. אם יש לך שאלות, הצעות או הערות אחרות, אנא אל תהסס לפנות אלינו או להגיב באמצעות ההערות על הוראה זו. יתר על כן, ברצוננו להדגיש כי אנו פתוחים לשתף פעולה עם ארגונים ציבוריים או עם מחקר. קריאה נוספת למידע נוסף ולהישאר מעודכנים לגבי פרויקט NoiseTube אנא בקר באתר האינטרנט שלנו בכתובת www.noisetube.net. אם ברצונך לקרוא על הרקע המדעי של עבודה זו אנא עיין במאמרים אלה:

• ניקולה מייסוןנוב, מתיאס סטיבנס, מריה ניסן, פיטר האנאפה ולוק סטלס. NoiseTube: מדידה ומיפוי של זיהום רעש באמצעות טלפונים ניידים. הוגש לסימפוזיון הבינלאומי הרביעי בנושא טכנולוגיות מידע בהנדסת סביבה (ITEE 2009), סלוניקי, יוון. 28-29 במאי, 2009. בבדיקה. PDF
• ניקולה מייסוןנוב, מתיאס סטיבנס, מריה ניסן, פיטר האנאפה ולוק סטלס. מעקב אחר זיהום רעשי אזרחים. הוגש לכנס הבינלאומי השנתי העשירי למחקר ממשל דיגיטלי (dg.o2009), פואבלה, מקסיקו, 17-20 במאי, 2009. בבדיקה. PDF

הפניות

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy and M. B. Srivastava. '' חישה משתתפת ''. ב '' ACM Sensys World Sensor Web Workshop ''. ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. ו- Kang J. Sensing Urban: מחוץ ליער. תקשורת ה- ACM, 51 (3), עמ '24-33, מרץ 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl ו- B. Keller. האם משמעות הצליל משפיעה על שיקולי הרעש?. בהליכים של הקונגרס הבינלאומי ה -18 לאקוסטיקה (ICA 2004). עמודים 1097-1100.
• ד 'מנזל, ה' פאסטל, ר 'גרף וג' הלברוק. השפעת צבע הרכב על שיפוט עוצמת קול. ב- Journal Of The Acoustical Society Of America, מאי 2008, 123 (5), עמודים 2477-2479.
• פאולוס, א. ואח '. מדעי האזרח: הפעלת עירוניות משתתפת. בספר יד של מחקר על מידע אינפורמטיבי עירוני: התרגול וההבטחה של העיר בזמן אמת, מרקוס פוט (עורך), עמ '414-436, קבוצת רעיונות, 2008.
• ל 'יו וג'יי קאנג. השפעות גורמים חברתיים, דמוגרפיים והתנהגותיים על הערכת רמת הצליל במרחבים פתוחים עירוניים. בכתב העת Journal of the Acoustical Society of America, פברואר 2008, 123 (2), עמודים 772-783.

הודעות עבודת הפרויקט נתמכה חלקית על ידי האיחוד האירופי במסגרת החוזה IST-34721 (TAGora). פרויקט TAGora ממומן על ידי תוכנית העתיד והטכנולוגיות המתפתחות (IST-FET) של הנציבות האירופית. מתיאס סטיבנס הוא עוזר מחקר של הקרן למחקר מדעי, פלנדריה (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).