Mesureu i mapeu la contaminació acústica amb el vostre telèfon mòbil: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:17

80 dB (A)) "," superior ": 0.13263157894736843," esquerra ": 0.506," alçada ": 0.1957894736842105," amplada ": 0.276}]">

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

En aquest "Instructible" aprendreu com podeu utilitzar el vostre telèfon mòbil equipat amb GPS com a estació mòbil per mesurar la vostra exposició personal al soroll i participar en la cartografia col·lectiva del soroll del vostre barri o ciutat. Els mapes es poden visualitzar mitjançant Google Earth. La contaminació acústica és un problema greu a moltes ciutats. Tot i que les autoritats d’algunes grans ciutats han llançat campanyes per controlar el problema, els mapes que creen no sempre són fàcilment accessibles i, en general, no són prou detallats per comprendre les variacions (en el temps i l’espai) del soroll a què s’exposen les persones. No obstant això, utilitzant les nostres noves tecnologies podeu ajudar a millorar el control d’aquests problemes mediambientals contribuint a la cartografia de soroll del vostre barri o ciutat i, per tant, participar en una mena de “Wikimapia” de contaminació acústica. NoiseTube és un projecte de recerca de Sony Laboratori d'Informàtica a París. El projecte se centra a desenvolupar un nou enfocament participatiu per controlar la contaminació acústica que involucra el públic en general. El nostre objectiu és ampliar l’ús actual dels telèfons mòbils convertint-los en sensors de soroll que permetin a cada ciutadà mesurar la seva pròpia exposició al seu entorn quotidià i participar en la cartografia col·lectiva de soroll de la seva ciutat o barri. En general, aquest projecte d'investigació investiga com el concepte de detecció participativa es pot aplicar a qüestions ambientals i, sobretot, per controlar la contaminació acústica. La detecció participativa defensa l’ús de dispositius mòbils àmpliament desplegats (per exemple, telèfons intel·ligents, PDA) per formar xarxes de sensors distribuïts que permetin als usuaris públics i professionals reunir, analitzar i compartir coneixement local. Instal·lant una aplicació gratuïta al vostre telèfon mòbil equipat amb GPS, podreu mesurar el nivell de soroll en dB (A) (amb una precisió de pocs decibels en comparació amb els dispositius professionals), comentar com percebeu el soroll (etiquetatge, nivell subjectiu de molèstia) i enviar tota la informació (marca de temps + mesures geolocalitzades + entrada humana) automàticament al servidor NoiseTube mitjançant la connexió a Internet del telèfon. Després, es poden visualitzar els resultats (col·lectius) als mapes, tal com mostra l'exemple de la primera figura. Motivacions per participar a l'experiència NoiseTube 1. Mesureu la vostra exposició personal al so i sigueu més conscients del vostre entorn. Quant decibel estic exposat a durant el meu dia? Actualment, aquesta informació és difícil d’obtenir per als ciutadans. Gràcies a la nostra aplicació podreu mesurar la vostra exposició en dB (A) en temps real sense necessitat d’un sonòmetre car. Creiem que la informació mediambiental personalitzada pot tenir un impacte més gran en la consciència i el comportament de la ciutadania que les estadístiques ambientals globals que actualment ofereixen les agències governamentals. 2. Participeu al seguiment / mapatge de la contaminació acústica de la vostra ciutat. Amb el vostre telèfon mòbil, podeu (i el vostre grup) recopilar mesures geolocalitzades, anotar-les i enviar-les automàticament al mapa de la contaminació acústica local, proporcionant informació útil per a les comunitats locals o institucions públiques per donar suport a la presa de decisions sobre qüestions locals sense esperar que funcionaris (agències mediambientals, finançament governamental per a costoses campanyes de mesurament) centrin la seva atenció en el vostre barri. 3. Ajudeu els científics a entendre millor el soroll de la vostra experiència. A diferència de les dades actuals de contaminació acústica provinents de sensors estàtics instal·lats en llocs específics i fixos, les vostres dades "centrades en la gent" podrien tenir un gran valor per als científics per comprendre millor el problema de la contaminació acústica a través de la gent exposició Arquitectura NoiseTube La plataforma NoiseTube consisteix en una aplicació que els participants han d’instal·lar al seu telèfon mòbil per convertir-lo en un dispositiu sensor de soroll. Aquesta aplicació mòbil recopila informació local de diferents sensors i l’envia al servidor NoiseTube, on es centralitzen i processen les dades de tots els participants. La segona figura mostra una visió general d’aquesta arquitectura. Com que l’aplicació mòbil és l’element més important per als nostres participants, ara en parlarem detalladament al pas 1.

Pas 1: equips i programari

Funcions de l’aplicació mòbil: mesurar i visualitzar el nivell de soroll al qual està exposat en temps real. Aquesta informació s'utilitza per afegir una capa semàntica als mapes de soroll que es creen. - Enviar automàticament les dades (geolocalitzades i marcades amb hora) al vostre compte al nostre servidor per actualitzar el vostre "perfil d'exposició" personal i el mapa de soroll col·lectiu. Requisits: un telèfon amb un chipset GPS incorporat o un receptor GPS extern que es pugui connectar al telèfon mitjançant Bluetooth. - Un telèfon compatible amb la plataforma Java J2ME (perfil CLDC / MIDP amb les extensions: JSR-179 (API d'ubicació) i JSR-135 (Mobile Media API)). - Una subscripció a un pla de dades per a accés a Internet (mitjançant GPRS / EDGE / 3G).

• De moment, l’aplicació només s’ha provat a fons al Nokia N95 8GB i al Nokia 6220C. És possible que altres marques / models funcionin o no. En poques setmanes tenim previst llançar una versió per a l'iPhone d'Apple. Podeu subscriure-us a través de NoiseTube.net per estar informat sobre aquesta i altres versions futures.
• Per aconseguir mesures creïbles de decibels, es recomana que només s'utilitzin models de telèfons compatibles (calibrats).

Enfocaments alternatius Telèfon + micròfon extern En lloc d’utilitzar el micròfon incorporat, podeu connectar un micròfon extern. A la figura 1 es veu un micròfon extern fet a mida per al Nokia N95. Si utilitzeu un micròfon extern, us aconsellem que col·loqueu el micròfon no massa a prop de la vostra cara per evitar només mesurar la vostra pròpia veu; connectar el micròfon al canell és una bona opció. Gravador de so digital + aplicació mòbil + aplicació d'escriptori A la primera versió de Noisetube, l'aplicació mòbil no va fer la mesura de la sonoritat en temps real. En lloc d'això, es va utilitzar un gravador de so digital (per exemple: M-Audio MicroTrack x series) per gravar el so ambiental. L'aplicació mòbil (v1.0) tenia com a objectiu localitzar l'usuari (mitjançant GPS) i facilitar els comentaris (etiquetatge, classificació, …). Després es va utilitzar una aplicació d'escriptori per extreure les mesures de sonoritat del so gravat, combinar aquestes dades amb la pista d'ubicació i els comentaris dels usuaris i enviar aquesta informació al servidor. La figura 2 mostra una visió general de l’arquitectura de NoiseTube v1.0.

Pas 2: fer servir l'aplicació mòbil NoiseTube

Un cop hàgiu creat un compte al lloc web de NoiseTube, trobeu l’equip necessari i instal·leu el nostre programari, podeu començar a utilitzar l’aplicació NoiseTube. 1) Primer us haureu d’autenticar amb les dades del vostre compte. Un cop hàgiu iniciat la sessió correctament, la propera vegada que l’inicieu, l’aplicació superarà aquest pas. 2) Ara podeu començar a mesurar i contribuir al projecte NoiseTube. La interfície d’usuari La captura de pantalla de la primera figura mostra la interfície d’usuari. A continuació analitzem les diferents parts, cadascuna de les quals correspon a una característica principal de l'aplicació. 1) Mesura de la intensitat del soroll ambiental La mesura s'iniciarà automàticament. Podeu veure el valor actual de la intensitat (mesura en dB (A)) a la part superior esquerra. Per afegir significat a aquest valor, s’associa a un color que representa el risc potencial per a la salut del nivell d’exposició actual:

• <60 dB (A): verd (sense risc)
• > = 60 i <70: groc (molest)
• > = 70 i <80: taronja (vés amb compte)
• > 80: vermell (arriscat).

També es dibuixa una corba d’història per veure l’evolució de la intensitat mesurada. Per entendre millor el que es mesura realment, consulteu la secció "Quant a la mesura de la intensitat". 2) El comentari d'etiquetatge afegeix una capa de significat a les mesures físiques per informar la comunitat i visualitzar la naturalesa del soroll als mapes després. Com etiquetar pel·lícules a YouTube o pàgines web a Delicious, podeu etiquetar les mesures de soroll afegint paraules lliures separades per una coma (per exemple, la font del soroll o el context, una puntuació, etc.). El soroll és un fenomen complex a causa de a la forma altament subjectiva que els humans perceben. Per estudiar aquests factors subjectius afegirem components més subjectius a l’aplicació mòbil per utilitzar-lo com a "mesurador de molèsties (socials)" (la segona figura mostra una previsualització de com podria ser això) i crearem mapes subjectius de contaminació acústica. 3) Mesures de geolocalització L'usuari pot canviar entre un mode de localització automàtic (mitjançant GPS) o un mode de localització manual fent clic a la icona de localització (vegeu la figura 1). En iniciar l'aplicació, s'activarà el mode automàtic i intentarà localitzar l'usuari. mitjançant GPS. Si no té èxit (per exemple, a causa d’una situació interior) canviarà al mode manual, on l’usuari haurà d’introduir la seva ubicació (per exemple, una adreça, la línia de l’estació de metro). També és possible seleccionar la vostra ubicació actual d'una llista d'ubicacions predefinides. Aquestes ubicacions poden ser "preferits" personals (p. Ex., Casa o oficina) o llocs públics (p. Ex., Carrers, estacions de metro). del so enregistrat en un interval de temps determinat. A cada cicle, l'aplicació registra el so ambiental (a 22500 Hz, 16 bits) durant un interval de temps i, a continuació, processa el senyal per extreure el valor de Leq. Hi ha dos intervals possibles: 1) Resposta lenta (1 segon, el mode per defecte), permet mesurar la variació del so lent, útil per a sorolls constants o de fons; 2) Resposta ràpida / Leq curta (125 ms), per a sons que varien en el temps (per exemple, esdeveniments curts). Actualment, el mode de resposta ràpida encara és experimental, de manera que ara per ara us recomanem que utilitzeu el mode de resposta lenta. Quant al calibratge de so i a la credibilitat de la informació Per calibrar la nostra aplicació per obtenir informació creïble sobre un Nokia N95 8GB, hem utilitzat un sonòmetre. Hem generat un soroll rosa com a font de soroll i hem comparat els decibels mesurats per un sonòmetre i els mesurats per la nostra aplicació al telèfon N95 a diferents nivells de sonoritat (cada 5 dB, de 35 dB a 100 dB). La figura 3 mostra una gràfica dels valors que hem registrat. Hem obtingut una corba amb una precisió al voltant de +/- 10 dB (A). Després d’utilitzar la inversa d’aquesta funció com a corrector, vam obtenir bons resultats (precisió de +/- 3 db). Tenim previst fer el mateix calibratge amb la futura versió d'iPhone. Un cop hàgiu entès com utilitzar l'aplicació NoiseTube, us convidem a provar-la al carrer del vostre barri.

Pas 3: visualització dels resultats

Actualment hi ha dues visualitzacions accessibles. Monitorització en temps real de l’exposició de les persones Es proposa un control en temps real per visualitzar l’exposició col·lectiva al soroll dels participants que utilitzen Google Earth. Podeu veure-ho anant a https://noisetube.net/public/realtime.kml. Un usuari està representat per un cilindre l’alçada i el color són proporcionals a la intensitat (Leq mesurada en dB (A)) de l’exposició sonora de l’usuari. Mapa de contaminació acústica a la vostra ciutat També podeu veure el mapa actual de la vostra exposició personal al vostre compte i seleccioneu "El meu mapa" (o directament a través de: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Per veure el mapa col·lectiu d'exposició sonora, aneu al mapa públic. Cada cercle significa una mesura de sonoritat (el color és proporcional al nivell de sonoritat). A sobre d'aquesta capa física hi ha una capa semàntica que descriu el significat de les mesures (és a dir, les fonts del soroll).

Pas 4: futures investigacions i conclusions

Fidels a l'esperit "beta" de la Web 2.0, vam decidir obrir la nostra plataforma a tothom, tot i les primeres etapes de desenvolupament. En un futur proper, les versions actualitzades de les nostres eines oferiran funcions noves i millorades. La nostra investigació i desenvolupament continuarà al llarg de diverses pistes: Calibració Sense un calibratge adequat, els dispositius de sensor produeixen dades que poden no ser representatives o fins i tot poden ser enganyoses. Llavors, com podem calibrar centenars de tipus de telèfons mòbils diferents o altres gravadors de so sense fer servir un sonòmetre costós cada vegada? Proposem investigar aquestes qüestions d’investigació per diferents pistes, on es poden utilitzar telèfons calibrats o ubicacions estables acústicament com a punts de referència per (re) calibrar automàticament un telèfon (per exemple, calibratge entre 2 telèfons connectats mitjançant Bluetooth, on un és la referència i el l’altre és el telèfon per calibrar). Localització interior El sistema GPS pràcticament no admet la localització interior. Com que la majoria de la gent passa gran part de la seva vida diària a l'interior, es tracta d'una manca important que hem resolt parcialment mitjançant la localització manual (vegeu el pas 2). No obstant això, hi ha tecnologies que poden actuar com a alternatives per al GPS en escenaris interiors. Un dels enfocaments més prometedors (i àmpliament estudiats) és el posicionament basat en GSM. Aquestes tecnologies poden ser especialment útils per investigar el soroll al metro (com la xarxa de metro de París), que se sap que són entorns molt sorollosos. Ja hem fet alguna experimentació amb marcadors temporals i una reconstrucció de localitzacions mitjançant interpolació (vegeu la figura). Tanmateix, mitjançant el posicionament basat en GSM (identificació d’antenes en diferents estacions, per detectar automàticament la ubicació de l’usuari), esperem que puguem produir mesures localitzades amb més precisió en aquest entorn especial en el futur. Aspecte social: construcció de comunitats La característica habitual és projectar dades de contaminació acústica als mapes. Però registrar l'exposició sonora de l'activitat de la gent també ens permet recollir una mena de dades més centrades en la gent i no només en dades centrades en el lloc que es recopilen amb els sonòmetres estàtics tradicionals posats als carrers. A partir d’aquesta observació, analitzarem més característiques relacionades amb la societat. Per exemple, crear perfils personals de soroll que continguin la vostra exposició al soroll en dimensions geogràfiques i temporals i una llista de les vostres pròpies fonts de soroll etiquetades, proporcionant una manera de comparar persones i trobar perfils similars per donar suport a l'acció col·lectiva. han presentat una nova manera de controlar i cartografiar la contaminació acústica gràcies a la participació de la gent. La plataforma NoiseTube us permet contribuir a una campanya de mesura de soroll distribuïda mitjançant el vostre telèfon mòbil. Aquesta plataforma encara està en desenvolupament i el futur proper comportarà noves millores. No obstant això, ens agradaria convidar-vos a unir-vos a la comunitat de NoiseTube i provar el nostre programari. Si teniu cap pregunta, suggeriment o altres comentaris, no dubteu a posar-vos en contacte amb nosaltres o a reaccionar mitjançant els comentaris d’aquest instructiu. A més, ens agradaria destacar que estem oberts a col·laborar amb organitzacions públiques o d’investigació. Més informació Per obtenir més informació i mantenir-vos informat sobre el projecte NoiseTube, visiteu el nostre lloc web a www.noisetube.net. Si voleu obtenir més informació sobre els antecedents científics d’aquest treball, consulteu aquests articles:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe i Luc Steels. NoiseTube: mesura i mapatge de la contaminació acústica amb telèfons mòbils. Enviat al 4t Simposi Internacional sobre Tecnologies de la Informació en Enginyeria Ambiental (ITEE 2009), Tessalònica, Grècia. 28-29 de maig de 2009. En revisió. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe i Luc Steels. Seguiment de la contaminació acústica ciutadana. Enviat a la 10a Conferència Anual Internacional sobre Investigació del Govern Digital (dg.o2009), Puebla, Mèxic, del 17 al 20 de maig de 2009. En revisió. PDF

Referències

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy i M. B. Srivastava. '' Detecció participativa ''. A '' Taller web ACM Sensys World Sensor ''. ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. i Kang J. Urban Sensing: fora del bosc. Communications of the ACM, 51 (3), pp. 24-33, març de 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl i B. Keller. El significat del so influeix en els judicis de sonoritat?. A Actes del 18è Congrés Internacional d’Acústica (ICA 2004). Pàgines 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf i J. Hellbruck. Influència del color del vehicle en els judicis de sonoritat. A Journal Of The Acoustical Society of America, maig de 2008, 123 (5), pàgines 2477-2479.
• Paulos, E. et al. Ciència ciutadana: habilitant l’urbanisme participatiu. A Hand-book of Research on Urban Informatics: The Practice and Promise of the Real-Time City, Marcus Foth (Ed.), Pp. 414-436, Idea Group, 2008.
• L. Yu i J. Kang. Efectes de factors socials, demogràfics i de comportament en l'avaluació del nivell sonor en espais oberts urbans. A Journal of the Acoustical Society of America, febrer de 2008, 123 (2), pàgines 772-783.

Agraïments Aquest treball del projecte va ser parcialment recolzat per la UE en virtut del contracte IST-34721 (TAGora). El projecte TAGora està finançat pel programa Future and Emerging Technologies (IST-FET) de la Comissió Europea. Matthias Stevens és assistent d'investigació del Fons d'Investigació Científica de Flandes (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).