Ұялы телефонмен шудың ластануын өлшеу және карта: 4 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:28

80 дБ (A)) «,» жоғарғы «: 0.13263157894736843,» сол жақ «: 0.506,» биіктік «: 0.1957894736842105,» ені «: 0.276}]»>

Николя Майсоннув (Sony CSL Paris) Маттиас Стивенс (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris) Luc Steels (Vrije Universiteit Brussel / Sony CSL Paris)

Бұл «Нұсқауда» сіз GPS-пен жабдықталған ұялы телефонды ұялы станция ретінде шудың жеке әсерін өлшеу және сіздің ауданыңыздың немесе қалаңыздың шуының ұжымдық картасына қатысу үшін қалай пайдалануға болатынын білесіз. Карталар Google Earth көмегімен бейнеленуі мүмкін. Шудың ластануы көптеген қалаларда маңызды мәселе болып табылады. Кейбір ірі қалалардың билігі мәселені бақылау үшін науқанды бастағанымен, олар жасаған карталарға әрқашан оңай қол жетімді емес және әдетте адамдар әсер ететін шуылдың ауытқуын (уақыт пен кеңістікте) түсіну үшін жеткіліксіз. Алайда, біздің жаңа технологияларды қолдана отырып, сіз өз ауданыңыздың немесе қалаңыздың шуларын картаға түсіру арқылы экологиялық мәселелерді бақылауды жақсартуға көмектесе аласыз және осылайша шудың ластануының «Викимапиясына» қатыса аласыз. Париждегі информатика зертханасы. Жоба көпшіліктің қатысуымен шудың ластануын бақылаудың жаңа қатысушы әдісін әзірлеуге бағытталған. Біздің мақсат - ұялы телефондарды шу датчиктеріне айналдыру арқылы олардың қолданысын кеңейту, бұл әр азаматқа өзінің күнделікті әсерін өз ортасында өлшеуге және қаланың немесе маңайдағы шудың ұжымдық картасына қатысуға мүмкіндік береді. Жалпы алғанда, бұл зерттеу жобасы қатысушы сезу тұжырымдамасын қоршаған ортаны қорғау мәселелерінде және әсіресе шудың ластануын бақылау үшін қалай қолдануға болатынын зерттейді. Қатысу сезімі қоғамдық және кәсіби пайдаланушыларға жергілікті білімді жинауға, талдауға және бөлісуге мүмкіндік беретін таратылған сенсорлық желілерді құру үшін кеңінен таралған мобильді құрылғыларды (мысалы, смартфондар, PDA) пайдалануды қолдайды. GPS қондырылған ұялы телефонға ақысыз қосымшаны орнату арқылы, Сіз шудың деңгейін дБ (А) бойынша өлшей аласыз (кәсіби құрылғылармен салыстырғанда бірнеше децибел дәлдігімен), шуды қалай қабылдайтындығыңыз туралы түсініктеме бере аласыз (тегтеу, ашуланудың субъективті деңгейі) және барлық ақпаратты жібере аласыз (уақыт белгісі + гео-локализацияланған өлшеулер + адамның енгізуі) телефонның интернет байланысы арқылы автоматты түрде NoiseTube серверіне жіберіледі. Содан кейін (ұжымдық) нәтижелерді 1 -суреттегі мысалда көрсетілгендей карталарда көруге болады. NoiseTube тәжірибесіне қатысуға ынталандыру 1. Сіздің жеке дыбыс әсеріңізді өлшеп, қоршаған орта туралы көбірек біліңіз. Мен қанша децибелге ұшыраймын. менің күнімде? Мұндай ақпаратты қазіргі уақытта азаматтар үшін алу қиын. Біздің қосымшаның арқасында сіз дыбыстық деңгей өлшегішті қажет етпей, нақты уақыттағы дБ (А) экспозициясын өлшей аласыз. Біздің ойымызша, экологиялық дербестендірілген ақпарат қоғамның хабардарлығы мен мінез -құлқына қазіргі уақытта мемлекеттік органдар ұсынатын экологиялық жаһандық статистикаға қарағанда үлкен әсер етуі мүмкін. 2. Қалаңыздың шудың ластануын бақылауға/картасына қатысыңыз Ұялы телефоныңызбен сіз (және сіздің тобыңыз) гео-локализацияланған өлшеулерді жинай аласыз, оларға аннотация бере аласыз және оларды жергілікті шулармен ластанудың картасына автоматты түрде жібере аласыз. шенеуніктерді (қоршаған ортаны қорғау агенттіктері, қымбат өлшеу науқандарына үкіметтің қаржыландыруы) сіздің маңайыңызға назар аударуын күтпестен, жергілікті мәселелер бойынша шешім қабылдауды қолдау үшін қоғамдық институттар. 3. Ғалымдарға сіздің тәжірибеңізден шуды жақсы түсінуге көмектесіңіз, тұрақты жерлерде орнатылған статикалық датчиктерден келетін шудың ластануының ағымдағы деректерінен айырмашылығы, сіздің «адамдарға бағытталған» деректеріңіз ғалымдар үшін шудың ластану мәселесін жақсы түсіну үшін үлкен құндылыққа ие болуы мүмкін. NoiseTube архитектурасы NoiseTube платформасы қатысушылар ұялы телефонға оны шу датчигіне айналдыру үшін орнатуы керек қосымшадан тұрады. Бұл мобильді қосымша әр түрлі сенсорлардан жергілікті ақпаратты жинайды және оны NoiseTube серверіне жібереді, онда барлық қатысушылардың деректері орталықтандырылған және өңделеді. 2 -суретте бұл архитектураның шолуы көрсетілген, себебі мобильді қосымша біздің қатысушылар үшін ең маңызды элемент болғандықтан, біз оны 1 -қадамда егжей -тегжейлі талқылайтын боламыз.

1 -қадам: Жабдықтар мен бағдарламалық қамтамасыз ету

Мобильді қосымшаның мүмкіндіктері - нақты уақыт режимінде сіздің шу деңгейіңізді өлшеу және визуализациялау - өлшеулерге түсініктеме беру үшін белгілеу (мысалы, шу көзі, қабылданатын тітіркенуді бағалау,…). Бұл ақпарат құрылған шу карталарына семантикалық қабат қосу үшін қолданылады. - Сіздің жеке «әсер ету профиліңізді» және ұжымдық шу картасын жаңарту үшін (гео-локализацияланған және уақыт белгісі) деректерді біздің сервердегі тіркелгіңізге автоматты түрде жіберу. Талаптар-кіріктірілген GPS-чипсеті бар телефон немесе Bluetooth арқылы телефонға қосылатын сыртқы GPS қабылдағышы. -Java J2ME платформасын қолдайтын телефон (кеңейтімдері бар CLDC/MIDP профилі: JSR-179 (Location API) және JSR-135 (Mobile Media API)). - Интернетке қосылудың деректер жоспарына жазылу (GPRS/EDGE/3G арқылы). Ескертулер:

• Қазіргі уақытта қосымша тек Nokia N95 8GB және Nokia 6220C -де мұқият тексерілген. Басқа брендтер/модельдер жұмыс істеуі мүмкін немесе болмауы мүмкін. Бірнеше аптадан кейін біз Apple iPhone үшін нұсқасын шығаруды жоспарлап отырмыз. Осы және басқа да шығарылымдар туралы хабардар болу үшін сіз NoiseTube.net арқылы жазыла аласыз.
• Сенімді децибелдік өлшеулерге қол жеткізу үшін тек қолдау көрсетілетін (калибрленген) телефон модельдерін қолдану ұсынылады.

Балама тәсілдер Телефон + сыртқы микрофон Кірістірілген микрофонды пайдаланудың орнына, сыртқы микрофонды қосуға болады. 1 суретте сіз Nokia N95 үшін арнайы жасалған сыртқы микрофонды көресіз. Егер сіз сыртқы микрофонды қолдансаңыз, біз сізге өз дауысты өлшеуді болдырмау үшін микрофонды бетіңізге жақын қоймауға кеңес береміз; микрофонды білекке жақын бекіту - жақсы нұсқа. Сандық дыбыс жазғыш + мобильді қосымша + жұмыс үстелі қосымшасы Noisetube бірінші нұсқасында мобильді қосымша дыбыс қаттылығын өлшеуді нақты уақытта жүргізбеген. Оның орнына қоршаған дыбысты жазу үшін цифрлық дыбыс жазғыш қолданылды (мысалы: M-Audio MicroTrack x сериясы). Мобильді қосымша (v1.0) пайдаланушыны локализациялауға (GPS арқылы) және түсініктеме беруге (тегтеу, бағалау,…) бағытталған. Содан кейін жұмыс үстелі қосымшасы дыбыстың қаттылығын өлшеуді алу үшін пайдаланылды, бұл ақпаратты орналасқан жері мен пайдаланушылардың түсініктемелерімен біріктірді және бұл ақпаратты серверге жіберді. 2 -суретте NoiseTube v1.0 архитектурасына шолу көрсетілген.

2 -қадам: NoiseTube мобильді қосымшасын пайдалану

NoiseTube веб -сайтында есептік жазба жасап, қажетті жабдықты тауып, бағдарламалық жасақтаманы орнатқаннан кейін, сіз NoiseTube қосымшасын қолдана бастай аласыз. Бір рет табысты кіргеннен кейін, келесі жолы оны іске қосқанда, бағдарлама бұл қадамды айналып өтеді. 2) Енді сіз NoiseTube жобасын өлшеуге және үлес қосуға кірісе аласыз. Қолданушы интерфейсі Бірінші суреттегі скриншот пайдаланушы интерфейсін көрсетеді. Төменде біз әрқайсысы қосымшаның негізгі ерекшеліктеріне сәйкес келетін әр түрлі бөліктерді талқылаймыз. 1) Қоршаған ортаның шуының қаттылығын өлшеу Өлшеу автоматты түрде басталады. Сіз ағымдағы дыбыс деңгейін көре аласыз - дБ (А) өлшемі - сол жақ жоғарғы жағында. Бұл мәнге қосымша мән беру үшін ол экспозиция деңгейінің денсаулыққа ықтимал қатерін білдіретін түспен байланысты:

• <60 дБ (А): жасыл (қауіп жоқ)
• > = 60 және <70: Сары (тітіркендіргіш)
• > = 70 және <80: апельсин (абай болыңыз)
• > 80: Қызыл (қауіпті).

Өлшенген қаттылықтың эволюциясын көру үшін тарих қисығы да сызылады. Нақты өлшенетін нәрсені жақсы түсіну үшін төмендегі «Дыбыс қаттылығын өлшеу туралы» тарауын қараңыз. 2) Белгілеуді түсіндіру физикалық өлшеулерге қоғамды ақпараттандыру үшін және шудың сипатын картадан елестету үшін мағыналық қабатты қосады. YouTube -те фильмдерді немесе Delicious веб -беттерін белгілеу сияқты, сіз үтірмен бөлінген кез келген бос сөздерді қосу арқылы шуды өлшеуге болады (мысалы, шу көзі немесе контекст, рейтинг және т.б.). Шу - бұл күрделі құбылыс адамдар оны өте субъективті түрде қабылдайды. Осы субъективті факторларды зерттеу үшін біз мобильді қосымшаға субъективті компоненттерді қосамыз, оны «(әлеуметтік) тітіркендіргіш» (2 -суретте бұл қалай көрінетінін алдын ала қарау) ретінде пайдалану және шудың ластануының субъективті карталарын құру. 3) Гео-локализациялық өлшеулер Пайдаланушы локализация белгішесін басу арқылы автоматты (GPS көмегімен) немесе қолмен локализация режиміне ауыса алады (1 суретті қараңыз). GPS көмегімен. Егер ол сәтсіз болса (мысалы, ішкі жағдайға байланысты), ол қолданушыға өзінің орналасқан жерін (мысалы, мекенжайды, метро станциясының желісін) енгізу керек болатын қолмен жұмыс режиміне ауысады. Алдын ала анықталған орындар тізімінен ағымдағы орынды таңдауға болады. Бұл орындар жеке «таңдаулылар» (мысалы: үй немесе кеңсе) немесе қоғамдық орындар (мысалы: көшелер, метро станциялары) болуы мүмкін. Дыбыс қаттылығын өлшеу туралы қосымша ақпарат Дыбыс қаттылығы өлшегіші дБ (А) өлшенетін эквивалентті үздіксіз дыбыс деңгейін (Leq) көрсетеді. берілген уақыт аралығында жазылған дыбыс. Әр циклде қосымша уақыт аралығында қоршаған орта дыбысын жазады (22500 Гц, 16 бит), содан кейін Leq мәнін шығару үшін сигналды өңдейді. Екі интервал мүмкін: 1) Баяу жауап (1 секунд, әдепкі режим), бұл дыбыстың баяу өзгеруін өлшеуге мүмкіндік береді, ол тұрақты немесе фондық шу үшін пайдалы; 2) Жылдам жауап/қысқа Leq (125 мс), уақыт бойынша өзгеретін дыбыстар үшін (мысалы, қысқа оқиғалар). Жылдам жауап беру режимі қазіргі уақытта эксперименттік болып табылады, сондықтан әзірге баяу жауап беру режимін қолдануға кеңес береміз. Дыбыстық калибрлеу және ақпараттың сенімділігі туралы Nokia N95 8GB сенімді ақпарат алу үшін біздің қосымшаны калибрлеу үшін біз дыбыс деңгейін өлшеуішті қолдандық. Біз шу көзі ретінде қызғылт шу шығардық және дыбыс деңгейін өлшеуішпен өлшенетін децибелдерді және N95 телефонындағы әр түрлі дыбыс деңгейінде біздің қолданумен өлшенетіндерді салыстырдық (әр 5 дБ, 35 дБ -ден 100 дБ -ға дейін). 3 -суретте біз тіркеген мәндердің графигі көрсетілген. Біз дәлдікпен +/- 10 дБ (А) қисық алдық. Бұл функцияның түзеткіші ретінде кері функцияны қолданғаннан кейін біз жақсы нәтижелерге қол жеткіздік (+/- 3 дб дәлдігі). Біз iPhone -ның болашақ нұсқасымен дәл осындай калибрлеуді жоспарлап отырмыз, сіз NoiseTube қосымшасын қалай қолдану керектігін түсінген соң, сізді көршілес көшеде тестілеуге шақырамыз!

3 -қадам: Нәтижелерді визуализациялау

Қазіргі уақытта екі визуалдау қол жетімді. Адамдардың экспозициясын нақты уақытта бақылау Google Earth көмегімен қатысушылардың шуылдың ұжымдық әсерін визуализациялау үшін нақты уақыттық бақылау ұсынылады. Сіз оны https://noisetube.net/public/realtime.kml сілтемесіне өту арқылы көре аласыз. Пайдаланушы биіктігі мен түсі пайдаланушының дыбыстық әсерінің қаттылығына пропорционалды цилиндрмен ұсынылған (Leq дБ (А)). Сіздің қалаңыздағы шудың ластану картасы Сондай -ақ, сіз өзіңіздің жеке экспозицияңыздың ағымдағы картасын көре аласыз. Есептік жазбаңызға кіріп, «Менің картамды» таңдаңыз (немесе тікелей: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml] арқылы). Дыбыстық экспозициялық картаны көру үшін жалпыға ортақ картаны қараңыз. Әр шеңбер білдіреді. дыбыс қаттылығы (түс қаттылық деңгейіне пропорционалды). Бұл физикалық қабаттың үстінде шаралардың мағынасын сипаттайтын семантикалық қабат (яғни шу көздері) орналасқан.

4 -қадам: Болашақ зерттеулер мен қорытынды

Web 2.0 -дің «бета» рухына сәйкес біз дамудың бастапқы кезеңіне қарамастан, өз платформамызды барлығына ашуға шешім қабылдадық. Жақын арада біздің құралдардың жаңартылған нұсқалары жақсартылған және жаңа мүмкіндіктерді ұсынады. Біздің зерттеулер мен әзірлемелер бірнеше тректер бойынша жалғасады: Калибрлеу Дұрыс калибрлемей сенсорлық құрылғылар репрезентативті болмауы мүмкін немесе тіпті жаңылыстыратын деректерді шығарады. Сонымен, қымбат дыбыс өлшегішін пайдаланбай, әр түрлі ұялы телефондардың немесе басқа дыбыс жазғыштардың жүздеген түрін қалай калибрлеуге болады? Біз мұндай зерттеу сұрақтарын калибрленген телефондар немесе акустикалық орнықты орындар телефонды автоматты түрде калибрлеу үшін (мысалы, Bluetooth арқылы қосылған 2 телефон арасындағы калибрлеу үшін сілтеме нүктелері ретінде пайдаланылуы мүмкін) әртүрлі тректер бойынша зерттеу жүргізуді ұсынамыз. Басқа - калибрлеуге арналған телефон). Жабық локализация GPS жүйесі іс жүзінде үйдің локализациясын қолдамайды. Көптеген адамдар күнделікті өмірлерінің көп бөлігін үйде өткізетіндіктен, бұл маңызды кемшілік, біз оны қолмен локализациялау арқылы ішінара шештік (2 -қадамды қараңыз). Дегенмен, ішкі сценарийлерде GPS -ке балама бола алатын технологиялар бар. Болашақ (және кеңінен зерттелген) тәсілдердің бірі-GSM-ге негізделген позициялау. Мұндай технологиялар метродағы (мысалы, Париждегі метро желісі) шуды зерттеу үшін өте пайдалы болуы мүмкін, олар өте шулы орта болып саналады. Біз уақытша маркерлермен тәжірибе жүргіздік және интерполяция арқылы орындарды қайта құрдық (суретті қараңыз). Алайда, GSM-ге негізделген позициялауды қолдану арқылы (әр түрлі станциялардағы антенналарды анықтау, пайдаланушының орналасқан жерін автоматты түрде анықтау үшін), біз болашақта осы арнайы ортада дәлірек локализацияланған өлшемдерді шығара аламыз деп күтеміз. Әлеуметтік аспект: Қоғамдық құрылыс Карталарға шудың ластануы туралы мәліметтерді жобалау - ортақ қасиет. Бірақ адамдардың белсенділігінен дыбыстық әсерді тіркеу бізге көшеде орнатылатын дәстүрлі статикалық дыбыс деңгейін өлшегіштер арқылы жиналатын тек қана орталықтандырылған емес, адамдарға бағытталған мәліметтер жинауға мүмкіндік береді. Осы бақылаудан біз әлеуметтік байланысты ерекшеліктерді қарастырамыз. Мысалы, уақытша және географиялық өлшемдегі шу әсерін қамтитын жеке шу профилін құру және ұжымдық әрекетті қолдау үшін адамдарды салыстыру және ұқсас профильдерді табу әдісін ұсынатын шудың өзіндік көздерінің тізімі. Қорытынды Бұл «Нұсқау» біз халықтың қатысуымен шудың ластануын бақылау мен картаның жаңа әдісін ұсынды. NoiseTube платформасы ұялы телефонды пайдаланып таратылатын шуды өлшеу науқанына үлес қосуға мүмкіндік береді. Бұл платформа әлі де қарқынды дамуда және жақын болашақта одан әрі жетілдірулер әкеледі. Дегенмен, біз сізді NoiseTube қауымдастығына қосылуға және біздің бағдарламалық жасақтаманы қолдануға шақырамыз, егер сізде сұрақтар, ұсыныстар немесе басқа түсініктемелер болса, бізге хабарласыңыз немесе осы нұсқаулықтағы түсініктемелер арқылы жауап беріңіз. Сонымен қатар, біз қоғамдық ұйымдармен де, зерттеу ұйымдарымен де жұмыс жасауға дайын екенімізді атап өткіміз келеді. Қосымша оқу NoiseTube жобасы туралы көбірек білу және ақпарат алу үшін біздің веб -сайтқа кіріңіз www.noisetube.net. Егер сіз осы жұмыстың ғылыми негізін білгіңіз келсе, мына мақалаларға жүгініңіз:

• Николя Майсоннев, Матиас Стивенс, Мария Ниссен, Питер Ханаппе және Люк Стилс. NoiseTube: ұялы телефондармен шудың ластануын өлшеу және картаға түсіру. Экологиялық инженериядағы ақпараттық технологиялар бойынша 4 -ші халықаралық симпозиумға жіберілген (ITEE 2009), Салоники, Греция. 28-29 мамыр, 2009. Қаралуда. PDF
• Николя Майсоннев, Матиас Стивенс, Мария Ниссен, Питер Ханаппе және Люк Стилс. Азаматтардың шудың ластануын бақылау. Сандық үкіметті зерттеу бойынша 10-шы жыл сайынғы халықаралық конференцияға жіберілді (dg.o2009), Пуэбла, Мексика, 17-20 мамыр, 2009. Қаралуда. PDF

Әдебиеттер

• Дж. Берк, Д. Эстрин, М. Хансен, А. Паркер, Н. Раманатан, С. Редди және М. Б. Сривастава. «Қатысу сезімі». ACM Sensys World Sensor Web семинарында ». ACM Press, 2006 ж.
• Cuff D., Hansen M. және Kang J. Urban Sensing: орманнан. ACM хабарлары, 51 (3), 24-33 беттер, 2008 ж. Наурыз, ACM Press.
• Дж. Хеллбрук, Х. Фастл және Б. Келлер. Дыбыстың мағынасы дыбыстың қаттылығына әсер ете ме?. Акустика бойынша 18 -ші халықаралық конгрестің материалдарында (ICA 2004). 1097-1100 беттер.
• Д. Мензель, Х. Фастл, Р. Граф және Дж. Хеллбрук. Көлік түсінің дыбыс қаттылығына әсер етуі. Journal of The Acoustical Society of America, 2008 ж. Мамыр, 123 (5), 2477-2479 беттер.
• Paulos, E. және т.б. Азаматтық ғылым: қатысушы урбанизмді қосу. Қалалық информатика бойынша зерттеулер кітабында: нақты уақыттағы қаланың тәжірибесі мен уәдесі, Маркус Фот (Ed.), 414-436 беттер, Idea Group, 2008 ж.
• Л. Ю мен Дж. Канг. Қалалық ашық кеңістіктегі дыбыс деңгейін бағалауға әлеуметтік, демографиялық және мінез -құлық факторларының әсері. Американың акустикалық қоғамының журналында, 2008 ж. Ақпан, 123 (2), 772-783 беттер.

Рақмет Бұл жоба IST-34721 (TAGora) келісімшарты бойынша ЕО тарапынан ішінара қолдау тапты. TAGora жобасы Еуропалық комиссияның Болашақ және жаңа технологиялар (IST-FET) бағдарламасы бойынша қаржыландырылады. Матиас Стивенс - Фландриядағы ғылыми зерттеулер қорының ғылыми көмекшісі (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).