اندازه گیری و نقشه آلودگی صوتی با تلفن همراه خود: 4 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

80 دسی بل (A)) "،" بالا ": 0.13263157894736843 ،" چپ ": 0.506 ،" ارتفاع ": 0.1957894736842105 ،" عرض ": 0.276}]" ">

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

در این بخش "قابل آموزش" یاد می گیرید که چگونه می توانید از تلفن همراه مجهز به GPS خود به عنوان ایستگاه تلفن همراه برای اندازه گیری میزان تماس شخصی خود با سر و صدا و مشارکت در نقشه برداری جمعی سر و صدا از محله یا شهر خود استفاده کنید. نقشه ها را می توان با استفاده از Google Earth تجسم کرد. آلودگی صوتی یک مشکل جدی در بسیاری از شهرها است. اگرچه مقامات در برخی از شهرهای بزرگ کمپین هایی را برای نظارت بر این مشکل آغاز کرده اند ، نقشه هایی که ایجاد می کنند همیشه به آسانی قابل دسترسی نیستند و معمولاً آنقدر دقیق نیستند که بتوانند تغییرات (در زمان و مکان) سر و صدا را که افراد در معرض آن قرار دارند درک کنند. با این حال ، با استفاده از فناوری های جدید ما می توانید با مشارکت در نویز نویز محله یا شهر خود ، به بهبود نظارت بر این گونه مسائل زیست محیطی و در نتیجه مشارکت در نوعی "Wikimapia" آلودگی صوتی کمک کنید. NoiseTube یک پروژه تحقیقاتی سونی است آزمایشگاه علوم کامپیوتر در پاریس این پروژه بر توسعه یک رویکرد مشارکتی جدید برای نظارت بر آلودگی صوتی با مشارکت عموم تمرکز دارد. هدف ما این است که استفاده فعلی از تلفن های همراه را با تبدیل آنها به سنسور نویز افزایش دهیم تا هر شهروندی بتواند میزان نوردهی خود را در محیط روزمره خود اندازه گیری کرده و در نقشه برداری جمعی سر و صدای شهر یا محله خود شرکت کند. به طور کلی این پروژه تحقیقاتی به بررسی چگونگی کاربرد مفهوم سنجش مشارکتی در مسائل زیست محیطی و به ویژه نظارت بر آلودگی صوتی می پردازد. سنجش مشارکتی از استفاده از دستگاه های تلفن همراه گسترده (به عنوان مثال تلفن های هوشمند ، PDA) برای ایجاد شبکه های حسگر توزیع شده که کاربران عمومی و حرفه ای را قادر به جمع آوری ، تجزیه و تحلیل و به اشتراک گذاری دانش محلی می کند ، حمایت می کند. با نصب یک برنامه رایگان در تلفن همراه مجهز به GPS خود ، شما قادر خواهید بود سطح نویز را در dB (A) اندازه گیری کنید (با دقت چند دسی بل در مقایسه با دستگاه های حرفه ای) ، در مورد چگونگی درک نویز (برچسب زدن ، سطح مزاحم ذهنی) و ارسال همه اطلاعات (مهر زمان + اندازه گیری های جغرافیایی محلی + ورودی انسان) به طور خودکار از طریق اتصال اینترنت تلفن شما به سرور NoiseTube. پس از آن نتایج (جمعی) را می توان بر روی نقشه ها تجسم کرد ، همانطور که در مثال 1 نشان داده شده است. انگیزه های شرکت در تجربه NoiseTube 1. میزان نوردهی صوتی شخصی خود را اندازه گیری کنید و از محیط خود بیشتر آگاه باشید. در طول روز من؟ در حال حاضر بدست آوردن چنین اطلاعاتی برای شهروندان دشوار است. به لطف برنامه ما می توانید نوردهی خود را در dB (A) در زمان واقعی بدون نیاز به دستگاه اندازه گیری سطح صدا گران اندازه گیری کنید. ما فکر می کنیم که اطلاعات شخصی محیط زیست ممکن است تأثیر بیشتری بر آگاهی و رفتار عمومی داشته باشد تا آمارهای زیست محیطی جهانی که در حال حاضر توسط سازمان های دولتی ارائه شده است. 2. مشارکت در نظارت/نقشه برداری از آلودگی صوتی شهر خود با تلفن همراه خود (شما و گروه خود) می توانید اندازه گیری های منطقه ای را جمع آوری کرده ، حاشیه نویسی کنید و آنها را بطور خودکار برای نقشه برداری از آلودگی صوتی محلی ارسال کنید و اطلاعات مفیدی را برای جوامع محلی یا نهادهای عمومی از تصمیم گیری در مورد موضوعات محلی بدون انتظار مقامات (سازمان های زیست محیطی ، بودجه دولتی برای کمپین های اندازه گیری گران قیمت) برای جلب توجه آنها به محله شما حمایت کنند. 3. به دانشمندان کمک کنید تا صدا را از تجربه شما بهتر درک کنند بر خلاف داده های فعلی آلودگی صوتی که از سنسورهای استاتیک نصب شده در مکان های ثابت و خاص ارائه می شود ، داده های "مردم محور" شما می تواند برای دانشمندان برای درک بهتر موضوع آلودگی صوتی از طریق مردم ارزش زیادی داشته باشد. پلتفرم NoiseTube شامل یک برنامه کاربردی است که شرکت کنندگان باید آن را بر روی تلفن همراه خود نصب کنند تا آن را به یک دستگاه حسگر صدا تبدیل کنند. این برنامه تلفن همراه اطلاعات محلی را از سنسورهای مختلف جمع آوری کرده و به سرور NoiseTube ارسال می کند ، جایی که داده های همه شرکت کنندگان متمرکز و پردازش می شود. شکل دوم نمای کلی از این معماری را نشان می دهد. از آنجا که برنامه تلفن همراه مهمترین عنصر برای شرکت کنندگان ما است ، اکنون در مرحله 1 به طور مفصل در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

مرحله 1: تجهیزات و نرم افزار

ویژگی های برنامه تلفن همراه - اندازه گیری و تجسم سطح سر و صدای خود که در زمان واقعی در معرض آن هستید - برچسب گذاری برای اظهار نظر در مورد اندازه گیری ها (به عنوان مثال منبع سر و صدا ، رتبه بندی مزاحمت درک شده ، …). این اطلاعات برای افزودن یک لایه معنایی به نقشه های نویز ایجاد شده استفاده می شود. - ارسال داده های خودکار (دارای موقعیت جغرافیایی و زمان بندی شده) به حساب شما در سرور ما برای به روزرسانی "مشخصات مواجهه" شخصی و نقشه سر و صدای جمعی. الزامات-تلفن با چیپست GPS داخلی یا گیرنده GPS خارجی که می تواند از طریق بلوتوث به تلفن متصل شود. -تلفن پشتیبانی از پلت فرم جاوا J2ME (مشخصات CLDC/MIDP با پسوندها: JSR-179 (API محل سکونت) و JSR-135 (Mobile Media API)). - اشتراک طرح داده برای دسترسی به اینترنت (از طریق GPRS/EDGE/3G). توجه داشته باشید:

• در حال حاضر ، این برنامه فقط روی Nokia N95 8GB و Nokia 6220C به طور کامل آزمایش شده است. سایر مارک ها/مدل ها ممکن است کار نکنند یا ندهند. در چند هفته آینده ما قصد داریم نسخه ای برای iPhone iPhone عرضه کنیم. می توانید از طریق NoiseTube.net مشترک شوید تا از این و سایر نسخه های بعدی مطلع شوید.
• برای دستیابی به اندازه گیری های معتبر دسی بل توصیه می شود که فقط از مدل های تلفن پشتیبانی شده (کالیبره شده) استفاده شود.

رویکردهای جایگزین تلفن + میکروفون خارجی به جای استفاده از میکروفون داخلی ، می توانید یک میکروفون خارجی را وصل کنید. در شکل 1 میکروفون خارجی سفارشی Nokia N95 را مشاهده می کنید. اگر از میکروفون خارجی استفاده می کنید ، به شما توصیه می کنیم که میکروفون را خیلی نزدیک صورت خود قرار ندهید تا فقط از اندازه گیری صدای خود جلوگیری کنید. اتصال میکروفون به مچ دست گزینه خوبی است. دستگاه ضبط صدا دیجیتال + برنامه تلفن همراه + برنامه رومیزی در اولین نسخه Noisetube ، اندازه گیری میزان بلندی صدا توسط برنامه تلفن همراه در زمان واقعی انجام نشد. در عوض ، یک دستگاه ضبط صدا دیجیتال (به عنوان مثال: سری M-Audio MicroTrack x) برای ضبط صدای محیط استفاده شد. برنامه تلفن همراه (v1.0) با هدف بومی سازی کاربر (از طریق GPS) و تسهیل اظهار نظر (برچسب گذاری ، رتبه بندی ، …). سپس از یک برنامه رومیزی برای استخراج اندازه گیری میزان صدای ضبط شده ، ترکیب این داده ها با آهنگ مکان و نظرات کاربر و ارسال این اطلاعات به سرور استفاده شد. شکل 2 نمای کلی از معماری NoiseTube v1.0 را نشان می دهد.

مرحله 2: استفاده از برنامه تلفن همراه NoiseTube

هنگامی که یک حساب کاربری در وب سایت NoiseTube ایجاد کردید ، تجهیزات لازم را پیدا کردید و نرم افزار ما را نصب کردید ، می توانید از برنامه NoiseTube استفاده کنید. 1) ابتدا باید خود را با اطلاعات حساب خود احراز هویت کنید. هنگامی که یک بار با موفقیت وارد سیستم شدید ، دفعه بعد که آن را شروع می کنید ، برنامه این مرحله را دور خواهد زد. در زیر ما در مورد قسمت های مختلف بحث می کنیم ، که هر کدام مربوط به یک ویژگی اصلی برنامه است. 1) اندازه گیری میزان صدای محیط اندازه گیری به طور خودکار شروع می شود. شما می توانید مقدار بلندی فعلی را - در dB (A) - در بالا سمت چپ مشاهده کنید. برای افزودن معنی به این مقدار ، با رنگی که خطری بالقوه برای سطح مواجهه فعلی را نشان می دهد مرتبط است:

• <60 دسی بل (A): سبز (بدون خطر)
• > = 60 و <70: زرد (آزار دهنده)
• > = 70 و <80: نارنجی (مراقب باشید)
• > 80: قرمز (خطرناک).

یک منحنی تاریخ نیز برای مشاهده تکامل میزان اندازه گیری شده ترسیم شده است. برای درک بهتر آنچه واقعاً اندازه گیری می شود ، به بخش "درباره میزان بلندی صدا" در زیر مراجعه کنید. 2) اظهارنظر برچسب گذاری یک لایه معنی به اندازه گیری های فیزیکی می افزاید تا جامعه را آگاه کند و ماهیت سر و صدا را در نقشه ها پس از آن تجسم کند. مانند برچسب گذاری فیلم ها در YouTube یا صفحات وب در Delicious ، می توانید اندازه نویز را با افزودن کلمات رایگان جدا شده با کاما (به عنوان مثال منبع نویز یا زمینه ، رتبه بندی و غیره) برچسب گذاری کنید. سر و صدا پدیده ای پیچیده است به شیوه ای بسیار ذهنی که انسان آن را درک می کند. برای مطالعه این عوامل ذهنی ، م componentsلفه های ذهنی بیشتری را به برنامه تلفن همراه اضافه می کنیم تا از آن به عنوان یک "آزاردهنده اجتماعی (اجتماعی)" استفاده کنید (شکل 2 پیش نمایشی از این را نشان می دهد) و تهیه نقشه های ذهنی از آلودگی صوتی. 3) اندازه گیری های موقعیت یابی جغرافیایی کاربر می تواند با کلیک روی نماد محلی سازی (بین شکل 1) به حالت خودکار (با استفاده از GPS) یا حالت بومی سازی دستی (حالت 1) مراجعه کنید. با شروع برنامه ، حالت خودکار فعال می شود و سعی می کند کاربر را بومی سازی کند. با استفاده از GPS در صورت عدم موفقیت (به عنوان مثال به دلیل وضعیت داخلی) به حالت دستی تغییر می کند ، جایی که کاربر باید مکان خود را وارد کند (به عنوان مثال آدرس ، خط ایستگاه مترو). همچنین ممکن است مکان فعلی خود را از لیستی از مکان های از پیش تعیین شده انتخاب کنید. این مکانها می توانند "مورد علاقه" شخصی (به عنوان مثال: خانه یا محل کار) یا مکانهای عمومی (به عنوان مثال: خیابانها ، ایستگاههای مترو) باشند.اطلاعات بیشتر در مورد اندازه گیری میزان بلندی صدا میزان سنج صدای مداوم معادل (Leq) را در dB (A) اندازه گیری می کند. صدای ضبط شده در یک بازه زمانی مشخص در هر چرخه ، برنامه صدای محیطی (در 22500 هرتز ، 16 بیت) را در فاصله زمانی ثبت می کند ، سپس سیگنال را برای استخراج مقدار Leq پردازش می کند. دو فواصل ممکن است: 1) پاسخ آهسته (1 ثانیه ، حالت پیش فرض) ، این امر به شما امکان می دهد تا تغییرات آهسته صدا را که برای نویز ثابت یا پس زمینه مفید است ، اندازه گیری کنید. 2) پاسخ سریع/Leq کوتاه (125 میلی ثانیه) ، برای صداهای متغیر در زمان (به عنوان مثال رویدادهای کوتاه). حالت پاسخ سریع در حال حاضر هنوز آزمایشی است بنابراین در حال حاضر توصیه می کنیم از حالت پاسخ آهسته استفاده کنید. درباره کالیبراسیون صدا و اعتبار اطلاعات برای کالیبراسیون برنامه ما برای به دست آوردن اطلاعات معتبر در Nokia N95 8GB ، ما از دستگاه اندازه گیری سطح صدا استفاده کردیم. ما یک نویز صورتی به عنوان منبع نویز ایجاد کردیم و دسیبل های اندازه گیری شده توسط دستگاه اندازه گیری سطح صدا و آنهایی که توسط برنامه ما در تلفن N95 اندازه گیری شد را در سطوح مختلف بلندی صدا (هر 5 دسی بل ، از 35 دسی بل تا 100 دسی بل) مقایسه کردیم. شکل 3 نمودار این مقادیر را که ثبت کرده ایم نشان می دهد. ما یک منحنی با دقت حدود +/- 10 دسی بل (A) بدست آوردیم. پس از استفاده از معکوس این تابع به عنوان تصحیح کننده ، نتایج خوبی به دست آوردیم (دقت +/- 3 دسی بل). ما قصد داریم همین کالیبراسیون را با نسخه آیفون آینده انجام دهیم. هنگامی که نحوه استفاده از برنامه NoiseTube را درک کردید ، از شما دعوت می کنیم آن را در خیابان محله خود آزمایش کنید!

مرحله 3: تجسم نتایج

دو تجسم در حال حاضر در دسترس است. نظارت بر زمان واقعی قرار گرفتن در معرض افراد نظارت بر زمان واقعی برای تجسم قرار گرفتن در معرض سر و صدای جمعی شرکت کنندگان با استفاده از Google Earth پیشنهاد شده است. با مراجعه به https://noisetube.net/public/realtime.kml می توانید آن را مشاهده کنید. یک کاربر با استوانه ای نشان داده می شود که ارتفاع و رنگ آن متناسب با میزان بلندی صدا (میزان اندازه گیری شده در dB (A)) میزان نوردهی کاربر است. نقشه آلودگی صوتی در شهر شما همچنین می توانید نقشه فعلی نوردهی شخصی خود را با رفتن مشاهده کنید به حساب خود و انتخاب "نقشه من" (یا مستقیم از طریق: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). برای مشاهده نقشه جمعی قرار گرفتن در معرض صدا ، به نقشه عمومی بروید. هر دایره نشان دهنده اندازه بلندی صدا (تناسب رنگ با میزان بلندی صدا) در بالای این لایه فیزیکی یک لایه معنایی وجود دارد که معنی اندازه گیری ها (یعنی منابع نویز) را توصیف می کند.

مرحله 4: تحقیقات آینده و نتیجه گیری

بر اساس روحیه "بتا" وب 2.0 ، ما تصمیم گرفتیم با وجود مراحل اولیه توسعه ، بستر خود را برای همه باز کنیم. در آینده نزدیک نسخه های به روز شده ابزارهای ما ویژگی های بهبود یافته و جدیدی را ارائه می دهد. تحقیقات و توسعه ما در چندین مسیر ادامه خواهد داشت: کالیبراسیون بدون کالیبراسیون مناسب ، دستگاه های حسگر داده هایی تولید می کنند که ممکن است نماینده نباشند یا حتی گمراه کننده باشند. بنابراین چگونه می توانیم صدها نوع مختلف تلفن همراه یا سایر دستگاه های ضبط صدا را بدون استفاده از دستگاه مترسنج گران قیمت در هر زمان کالیبره کنیم؟ ما پیشنهاد می کنیم که چنین سوالات تحقیقاتی را در مسیرهای مختلف مورد بررسی قرار دهیم ، جایی که تلفن های کالیبره شده یا مکانهای پایدار صوتی می توانند به عنوان نقاط مرجع برای کالیبراسیون مجدد مجدد تلفن استفاده شوند (به عنوان مثال کالیبراسیون بین 2 تلفن متصل از طریق بلوتوث ، که یکی از آنها مرجع و دیگر دستگاه برای کالیبراسیون است). محلی سازی داخلی سیستم GPS تقریباً از محلی سازی داخلی پشتیبانی نمی کند. از آنجا که اکثر مردم بسیاری از زندگی روزمره خود را در داخل خانه می گذرانند ، این یک نقص مهم است که ما تا حدی از طریق محلی سازی دستی برطرف کرده ایم (مرحله 2 را ببینید). با این حال ، فناوری هایی وجود دارند که می توانند به عنوان جایگزین GPS در سناریوهای داخلی عمل کنند. یکی از روشهای امیدوار کننده (و به طور گسترده مورد مطالعه) موقعیت یابی مبتنی بر GSM است. چنین فناوری هایی می تواند برای بررسی سر و صدا در مترو (مانند شبکه مترو پاریس) ، که محیط های بسیار پر سر و صدا هستند ، به ویژه مفید باشد. ما قبلاً آزمایش هایی با نشانگرهای زمانی و بازسازی مکان ها با درون یابی انجام داده ایم (شکل را ببینید). با این حال ، با استفاده از موقعیت یابی مبتنی بر GSM (شناسایی آنتن ها در ایستگاه های مختلف ، برای تشخیص خودکار مکان کاربر) ، انتظار داریم در آینده بتوانیم اندازه گیری های دقیق تری را در این محیط خاص انجام دهیم. جنبه اجتماعی: ساختمان جامعه نمایش داده های آلودگی صوتی بر روی نقشه ویژگی مشترک است. اما ضبط صدا از فعالیت مردم به ما این امکان را می دهد که نوعی از داده ها را جمع آوری کنیم که بیشتر مبتنی بر مردم است و نه فقط داده های مکان محور که توسط متر سنج های استاتیک سنتی در خیابان ها جمع آوری می شود. از این مشاهدات ، ویژگیهای مرتبط با اجتماعی را بررسی خواهیم کرد. به عنوان مثال ، ایجاد پروفایل های نویز شخصی شامل قرار گرفتن در معرض سر و صدا در ابعاد زمانی و جغرافیایی و فهرستی از منابع سر و صدا با برچسب خود ، راهی برای مقایسه افراد و یافتن پروفایل های مشابه به منظور حمایت از اقدامات جمعی ارائه می شود. راه جدیدی برای نظارت و نقشه برداری از آلودگی صوتی به لطف مشارکت مردم ارائه کرده اند. پلتفرم NoiseTube شما را قادر می سازد تا با استفاده از تلفن همراه خود در کمپین اندازه گیری نویز توزیع شده مشارکت داشته باشید. این پلتفرم هنوز در حال توسعه زیاد است و در آینده نزدیک پیشرفت های بیشتری را به همراه خواهد داشت. با این حال ، ما می خواهیم از شما دعوت کنیم تا به انجمن NoiseTube بپیوندید و نرم افزار ما را امتحان کنید. اگر س questionsال ، پیشنهاد یا نظر دیگری دارید ، لطفاً از تماس با ما دریغ نکنید یا از طریق نظرات این دستورالعمل واکنش نشان دهید. علاوه بر این ، ما می خواهیم تأکید کنیم که ما آماده همکاری با هر دو سازمان عمومی یا تحقیقاتی هستیم. مطالعه بیشتر برای کسب اطلاعات بیشتر و اطلاع از پروژه NoiseTube ، لطفاً از وب سایت ما به آدرس www.noisetube.net دیدن کنید. اگر مایل به مطالعه پیشینه علمی این کار هستید به این مقالات مراجعه کنید:

• نیکولاس میسوننو ، ماتیاس استیونز ، ماریا نیسن ، پیتر هاناپه و لوک استیلز. NoiseTube: اندازه گیری و نقشه برداری از آلودگی صوتی با تلفن های همراه. ارائه شده به چهارمین سمپوزیوم بین المللی فناوری اطلاعات در مهندسی محیط زیست (ITEE 2009) ، تسالونیکی ، یونان. 28-29 مه 2009. تحت بازبینی. PDF
• نیکولاس میسوننو ، ماتیاس استیونز ، ماریا نیسن ، پیتر هاناپه و لوک استیلز. پایش آلودگی سر و صدای شهروندان ارائه شده به دهمین کنفرانس بین المللی سالانه در زمینه تحقیقات دولت دیجیتال (dg.o2009) ، پوئبلا ، مکزیک ، 17-20 مه 2009 ، در حال بررسی. PDF

منابع

• J. Burke ، D. Estrin ، M. Hansen ، A. Parker ، N. Ramanathan ، S. Reddy و M. B. Srivastava. '' حس مشارکتی ''. در "" کارگاه آموزشی وب ACM Sensys World Sensor ". ACM Press ، 2006.
• کاف D. ، Hansen M. و Kang J. Urban Sensing: خارج از جنگل. ارتباطات ACM ، 51 (3) ، صص 24-33 ، مارس 2008 ، ACM Press.
• J. Hellbruck ، H. Fastl و B. Keller. آیا معنی صدا بر قضاوت های بلندی تأثیر می گذارد؟ به در مجموعه مقالات هجدهمین کنگره بین المللی آکوستیک (ICA 2004). صفحات 1097-1100.
• D. Menzel ، H. Fastl ، R. Graf و J. Hellbruck. تأثیر رنگ خودرو بر قضاوت های بلندی صدا در مجله انجمن آکوستیک آمریکا ، مه 2008 ، 123 (5) ، صفحات 2477-2479.
• پائولوس ، E. و همکاران علم شهروند: امکان شهرسازی مشارکتی در کتاب دستی تحقیق در مورد انفورماتیک شهری: تمرین و وعده شهر در زمان واقعی ، مارکوس فوت (ویراستار) ، صص 414-436 ، گروه ایده ، 2008.
• L. Yu و J. Kang. تأثیر عوامل اجتماعی ، جمعیت شناختی و رفتاری بر ارزیابی سطح صدا در فضاهای باز شهری. در مجله انجمن آکوستیک آمریکا ، فوریه 2008 ، 123 (2) ، صفحات 772-783.

این پروژه تا حدی توسط اتحادیه اروپا تحت قرارداد IST-34721 (TAGora) پشتیبانی شد. پروژه TAGora توسط برنامه فناوریهای آینده و نوظهور (IST-FET) کمیسیون اروپا تأمین می شود. ماتیاس استیونز دستیار پژوهشی صندوق تحقیقات علمی فلاندر (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen) است.