قياس ورسم خريطة التلوث الضوضائي بهاتفك المحمول: 4 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:42

80 ديسيبل (أ)) "،" أعلى ": 0.13263157894736843 ،" يسار ": 0.506 ،" ارتفاع ": 0.1957894736842105 ،" العرض ": 0.276}]">

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

في هذا "Instructable" سوف تتعلم كيف يمكنك استخدام هاتفك المحمول المزود بنظام GPS كمحطة متنقلة لقياس تعرضك الشخصي للضوضاء والمشاركة في رسم الخرائط الجماعية للضوضاء في منطقتك أو مدينتك. يمكن تصور الخرائط باستخدام Google Earth. التلوث الضوضائي مشكلة خطيرة في العديد من المدن. على الرغم من أن السلطات في بعض المدن الكبرى أطلقت حملات لرصد المشكلة ، إلا أن الخرائط التي تنشئها لا يسهل الوصول إليها دائمًا وعادة لا تكون مفصلة بما يكفي لفهم الاختلافات (في الزمان والمكان) في الضوضاء التي يتعرض لها الناس. ومع ذلك ، باستخدام تقنياتنا الجديدة ، يمكنك المساعدة في تحسين مراقبة مثل هذه القضايا البيئية من خلال المساهمة في رسم خرائط الضوضاء في منطقتك أو مدينتك وبالتالي المشاركة في نوع من "Wikimapia" للتلوث الضوضائي. NoiseTube هو مشروع بحثي لشركة Sony معمل علوم الكمبيوتر في باريس. يركز المشروع على تطوير نهج تشاركي جديد لرصد التلوث الضوضائي يشارك فيه عامة الناس. هدفنا هو توسيع نطاق الاستخدام الحالي للهواتف المحمولة من خلال تحويلها إلى مستشعرات ضوضاء تمكن كل مواطن من قياس تعرضه في بيئته اليومية والمشاركة في رسم خرائط الضوضاء الجماعية لمدينته أو حيّه. بشكل عام ، يبحث مشروع البحث هذا في كيفية تطبيق مفهوم الاستشعار التشاركي على القضايا البيئية وخاصة لرصد التلوث الضوضائي. يدعو الاستشعار التشاركي إلى استخدام الأجهزة المحمولة المنتشرة على نطاق واسع (مثل الهواتف الذكية وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي) لتشكيل شبكات استشعار موزعة تمكن المستخدمين العموميين والمهنيين من جمع المعرفة المحلية وتحليلها ومشاركتها. ستكون قادرًا على قياس مستوى الضوضاء بالديسيبل (أ) (بدقة قليلة ديسيبل مقارنة بالأجهزة الاحترافية) ، والتعليق على كيفية إدراكك للضوضاء (وضع العلامات ، والمستوى الشخصي من الإزعاج) وإرسال جميع المعلومات (الطابع الزمني + قياسات مترجمة جغرافيًا + إدخال بشري) تلقائيًا إلى خادم NoiseTube من خلال اتصال الإنترنت بهاتفك. بعد ذلك ، يمكن تصور النتائج (الجماعية) على الخرائط ، كما هو موضح في المثال في الشكل الأول. دوافع المشاركة في تجربة NoiseTube 1. قم بقياس تعرضك الشخصي للصوت وكن أكثر وعياً ببيئتك ما مقدار الديسيبل الذي تعرضت له خلال يومي؟ يصعب الحصول على مثل هذه المعلومات حاليًا من قبل المواطنين. بفضل تطبيقنا ، ستتمكن من قياس تعرضك للديسيبل (A) في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى مقياس مستوى الصوت باهظ الثمن. نعتقد أن المعلومات البيئية الشخصية قد يكون لها تأثير أكبر على الوعي والسلوك العام من الإحصاءات البيئية العالمية التي تقدمها حاليًا الوكالات الحكومية. 2. المشاركة في مراقبة / رسم خرائط التلوث الضوضائي لمدينتك باستخدام هاتفك المحمول ، يمكنك (ومجموعتك) جمع القياسات الجغرافية المحلية ، والتعليق عليها وإرسالها تلقائيًا لرسم خريطة التلوث الضوضائي المحلي ، وتوفير معلومات مفيدة للمجتمعات المحلية أو المؤسسات العامة لدعم اتخاذ القرار بشأن القضايا المحلية دون انتظار المسؤولين (الوكالات البيئية ، والتمويل الحكومي لحملات القياس باهظة الثمن) لتحويل انتباههم إلى منطقتك. 3. مساعدة العلماء على فهم الضوضاء الناتجة عن تجربتك بشكل أفضل على عكس البيانات الحالية للتلوث الضوضائي القادمة من أجهزة استشعار ثابتة مثبتة في مواقع ثابتة ومحددة ، يمكن أن تكون لبياناتك "المرتكزة على الأشخاص" قيمة كبيرة للعلماء لفهم مشكلة التلوث الضوضائي بشكل أفضل من خلال الأشخاص تتكون منصة NoiseTube من تطبيق يجب على المشاركين تثبيته على هواتفهم المحمولة لتحويله إلى جهاز استشعار ضوضاء. يجمع تطبيق الهاتف المحمول هذا المعلومات المحلية من أجهزة استشعار مختلفة ويرسلها إلى خادم NoiseTube ، حيث تتم معالجة البيانات من جميع المشاركين مركزيًا ومعالجتها. يوضح الشكل الثاني نظرة عامة على هذه البنية ، نظرًا لأن تطبيق الهاتف المحمول هو العنصر الأكثر أهمية للمشاركين ، فسنناقشه الآن بالتفصيل في الخطوة 1.

الخطوة 1: المعدات والبرامج

ميزات تطبيقات الهاتف المحمول - قياس وتصور مستوى الضوضاء التي تتعرض لها في الوقت الفعلي - وضع العلامات للتعليق على القياسات (على سبيل المثال ، مصدر الضوضاء ، تصنيف الانزعاج الملحوظ ، …). تُستخدم هذه المعلومات لإضافة طبقة دلالية إلى خرائط الضوضاء التي تم إنشاؤها. - إرسال البيانات (المترجمة جغرافيًا والطابع الزمني) تلقائيًا إلى حسابك على خادمنا لتحديث "ملف تعريف التعرض" الشخصي وخريطة الضوضاء الجماعية. المتطلبات - هاتف به مجموعة شرائح GPS مدمجة أو مستقبل GPS خارجي يمكن توصيله بالهاتف من خلال Bluetooth. - هاتف يدعم منصة Java J2ME (ملف تعريف CLDC / MIDP مع الامتدادات: JSR-179 (واجهة برمجة تطبيقات الموقع) و JSR-135 (Mobile Media API)). - اشتراك خطة بيانات للوصول إلى الإنترنت (من خلال GPRS / EDGE / 3G).

• في الوقت الحالي ، تم اختبار التطبيق بدقة فقط على Nokia N95 8GB و Nokia 6220C. الماركات / النماذج الأخرى قد تعمل أو لا تعمل. نخطط في غضون أسابيع قليلة لإصدار نسخة لجهاز Apple iPhone. يمكنك الاشتراك من خلال NoiseTube.net لتبقى على اطلاع حول هذا الإصدار وغيره من الإصدارات المستقبلية.
• لتحقيق قياسات ديسيبل موثوقة ، يوصى باستخدام طرازات الهاتف المدعومة (المعايرة) فقط.

طرق بديلة Phone + ميكروفون خارجي بدلاً من استخدام الميكروفون المدمج ، يمكنك توصيل ميكروفون خارجي. في الشكل 1 ، ترى ميكروفونًا خارجيًا مخصصًا لجهاز Nokia N95. إذا كنت تستخدم ميكروفونًا خارجيًا ، فننصحك بوضع الميكروفون ليس قريبًا جدًا من وجهك لتجنب قياس صوتك فقط ؛ يعد توصيل الميكروفون بالقرب من معصمك خيارًا جيدًا. مسجل الصوت الرقمي + تطبيق الهاتف المحمول + تطبيق سطح المكتب في الإصدار الأول من Noisetube ، لم يتم قياس جهارة الصوت في الوقت الفعلي بواسطة تطبيق الهاتف المحمول. بدلاً من ذلك ، تم استخدام مسجل صوت رقمي (على سبيل المثال: M-Audio MicroTrack x series) لتسجيل الصوت المحيط. يهدف تطبيق الهاتف المحمول (الإصدار 1.0) إلى توطين المستخدم (من خلال نظام تحديد المواقع العالمي) وتسهيل التعليق (وضع العلامات ، والتصنيف ، …). ثم تم استخدام تطبيق سطح المكتب لاستخراج مقاييس الجهارة من الصوت المسجل ، ودمج تلك البيانات مع مسار الموقع وتعليقات المستخدم وإرسال هذه المعلومات إلى الخادم. يوضح الشكل 2 نظرة عامة على بنية NoiseTube v1.0.

الخطوة 2: استخدام تطبيق NoiseTube للجوال

بمجرد إنشاء حساب على موقع NoiseTube الإلكتروني ، والعثور على المعدات اللازمة وتثبيت برنامجنا ، يمكنك البدء في استخدام تطبيق NoiseTube. 1) سيتعين عليك أولاً المصادقة على تفاصيل حسابك. بمجرد تسجيل الدخول بنجاح مرة واحدة ، في المرة التالية التي تبدأ فيها تشغيل التطبيق ، سيتجاوز التطبيق هذه الخطوة. 2) يمكنك الآن البدء في القياس والمساهمة في مشروع NoiseTube. واجهة المستخدم تظهر لقطة الشاشة في الشكل الأول واجهة المستخدم. نناقش أدناه الأجزاء المختلفة ، كل منها يتوافق مع ميزة رئيسية للتطبيق. 1) قياس جهارة الضوضاء المحيطة سيبدأ القياس تلقائيًا. يمكنك رؤية قيمة جهارة الصوت الحالية - القياس بوحدة dB (A) - أعلى اليسار. لإضافة معنى إلى هذه القيمة ، يتم ربطها بلون يمثل المخاطر الصحية المحتملة لمستوى التعرض الحالي:

• <60 ديسيبل (أ): أخضر (بدون مخاطر)
• > = 60 و <70: أصفر (مزعج)
• > = 70 و <80: برتقالي (كن حذرًا)
• > 80: أحمر (محفوف بالمخاطر).

يتم أيضًا رسم منحنى التاريخ لمعرفة تطور جهارة الصوت المقاس. لفهم ما يتم قياسه بشكل أفضل ، راجع قسم "حول قياس جهارة الصوت" أدناه. 2) التعليق يضيف وضع العلامات طبقة من المعنى للقياسات المادية لإعلام المجتمع وتصور طبيعة الضوضاء على الخرائط بعد ذلك. مثل وضع علامات على الأفلام على YouTube أو صفحات الويب على Delicious ، يمكنك تمييز قياسات الضوضاء عن طريق إضافة أي كلمات مجانية مفصولة بفاصلة (على سبيل المثال ، مصدر الضوضاء أو السياق ، التقييم ، إلخ..). الضوضاء ظاهرة معقدة بسبب للطريقة الذاتية للغاية التي يدركها البشر. لدراسة هذه العوامل الذاتية ، سنضيف المزيد من المكونات الذاتية إلى تطبيق الهاتف المحمول لاستخدامه كـ "مقياس إزعاج (اجتماعي)" (يوضح الشكل الثاني معاينة لما يمكن أن يبدو عليه) وبناء خرائط ذاتية للتلوث الضوضائي. 3) قياسات تحديد الموقع الجغرافي: يمكن للمستخدم التبديل بين وضع التعريب التلقائي (باستخدام GPS) أو وضع التعريب اليدوي من خلال النقر على أيقونة الترجمة (انظر الشكل 1). عند بدء التطبيق ، سيقوم التطبيق بتنشيط الوضع التلقائي ومحاولة توطين المستخدم باستخدام GPS. إذا لم ينجح (على سبيل المثال بسبب موقف داخلي) ، فسيتم التبديل إلى الوضع اليدوي ، حيث يتعين على المستخدم إدخال موقعه (على سبيل المثال ، العنوان ، خط محطة مترو الأنفاق). من الممكن أيضًا تحديد موقعك الحالي من قائمة المواقع المحددة مسبقًا. يمكن أن تكون هذه المواقع "مفضلة" شخصية (على سبيل المثال: المنزل أو المكتب) أو الأماكن العامة (على سبيل المثال: الشوارع ومحطات مترو الأنفاق). من الصوت المسجل في فترة زمنية معينة. في كل دورة ، يسجل التطبيق الصوت البيئي (عند 22500 هرتز ، 16 بت) خلال فترة زمنية ، ثم يعالج الإشارة لاستخراج قيمة Leq. هناك فترتان ممكنتان: 1) استجابة بطيئة (ثانية واحدة ، الوضع الافتراضي) ، وهذا يسمح بقياس تباين الصوت البطيء ، وهو مفيد للضوضاء الثابتة أو الخلفية ؛ 2) استجابة سريعة / Leq قصير (125 مللي ثانية) ، للأصوات المتغيرة بمرور الوقت (مثل الأحداث القصيرة). لا يزال وضع الاستجابة السريعة قيد التجربة حاليًا ، لذا ننصح باستخدام وضع الاستجابة البطيئة في الوقت الحالي. حول معايرة الصوت ومصداقية المعلومات لمعايرة تطبيقنا للحصول على معلومات موثوقة عن Nokia N95 8GB ، استخدمنا مقياس مستوى الصوت. أنشأنا ضوضاء وردية كمصدر للضوضاء وقارننا الديسيبلات المقاسة بمقياس مستوى الصوت وتلك المقاسة بواسطة تطبيقنا على هاتف N95 بمستويات مختلفة من جهارة الصوت (كل 5 ديسيبل ، من 35 ديسيبل إلى 100 ديسيبل). يوضح الشكل 3 رسمًا بيانيًا لهذه القيم التي سجلناها. حصلنا على منحنى بدقة حول +/- 10 ديسيبل (أ). بعد استخدام معكوس هذه الوظيفة كمصحح حصلنا على نتائج جيدة (دقة +/- 3 ديسيبل). نخطط لإجراء نفس المعايرة مع إصدار iPhone المستقبلي ، وبمجرد أن تفهم كيفية استخدام تطبيق NoiseTube ، ندعوك لاختباره في الشارع في منطقتك!

الخطوة 3: تصور النتائج

يمكن الوصول إلى اثنين من التصورات حاليًا. يمكنك رؤيته بالذهاب إلى https://noisetube.net/public/realtime.kml. يتم تمثيل المستخدم بواسطة أسطوانة يتناسب ارتفاعها ولونها مع ارتفاع الصوت (قياس Leq بالديسيبل (A)) للتعرض الصوتي للمستخدم خريطة التلوث الضوضائي في مدينتك يمكنك أيضًا رؤية الخريطة الحالية لتعرضك الشخصي بالذهاب إلى حسابك وتحديد "خريطتي" (أو مباشرة عبر: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). لمشاهدة خريطة التعرض الجماعي للصوت ، انتقل إلى الخريطة العامة. تشير كل دائرة إلى مقياس الجهارة (اللون يتناسب مع مستوى الجهارة) فوق هذه الطبقة المادية توجد طبقة دلالية تصف معنى القياسات (أي مصادر الضوضاء).

الخطوة 4: البحث المستقبلي والاستنتاج

ووفقًا لروح "بيتا" للويب 2.0 ، قررنا فتح منصتنا للجميع ، على الرغم من المرحلة الأولى من التطوير. في الإصدارات المحدثة في المستقبل القريب من أدواتنا سوف تقدم ميزات محسنة وجديدة. سيستمر بحثنا وتطويرنا على طول عدة مسارات: المعايرة: بدون معايرة مناسبة ، تنتج أجهزة الاستشعار بيانات قد لا تكون تمثيلية أو قد تكون مضللة. إذن كيف يمكننا معايرة المئات من أنواع الهواتف المحمولة المختلفة أو مسجلات الصوت الأخرى دون استخدام مقياس مستوى الصوت الباهظ في كل مرة؟ نقترح التحقيق في مثل هذه الأسئلة البحثية من خلال مسارات مختلفة ، حيث يمكن استخدام الهواتف التي تمت معايرتها أو المواقع الثابتة الصوتية كنقاط مرجعية (لإعادة) معايرة الهاتف تلقائيًا (على سبيل المثال المعايرة بين هاتفين ، متصلين عبر البلوتوث ، حيث يكون أحدهما هو المرجع و الآخر هو الهاتف المراد معايرته). نظرًا لأن معظم الأشخاص يقضون الكثير من حياتهم اليومية في الداخل ، فإن هذا يعد عيبًا مهمًا تم حله جزئيًا من خلال الترجمة اليدوية (راجع الخطوة 2). ومع ذلك ، هناك تقنيات يمكن أن تعمل كبدائل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في سيناريوهات الأماكن المغلقة. أحد الأساليب الواعدة (والمدروسة على نطاق واسع) هو تحديد المواقع القائم على GSM. يمكن أن تكون هذه التقنيات مفيدة بشكل خاص للتحقيق في الضوضاء في مترو الأنفاق (مثل شبكة مترو باريس) ، والتي من المعروف أنها بيئات صاخبة للغاية. لقد أجرينا بالفعل بعض التجارب مع العلامات الزمنية وإعادة بناء المواقع عن طريق الاستيفاء (انظر الشكل). ومع ذلك ، من خلال استخدام تحديد المواقع القائم على GSM (تحديد الهوائيات في محطات مختلفة ، لاكتشاف موقع المستخدم تلقائيًا) ، نتوقع أننا سنكون قادرين على إنتاج قياسات محلية أكثر دقة في هذه البيئة الخاصة في المستقبل. يعد عرض بيانات التلوث الضوضائي على الخرائط ميزة مشتركة. لكن تسجيل التعرض الصوتي من نشاط الأشخاص يسمح لنا أيضًا بجمع نوع من البيانات التي تركز بشكل أكبر على الأشخاص وليس فقط البيانات التي تتمحور حول المكان والتي يتم جمعها بواسطة عدادات مستوى الصوت الثابتة التقليدية الموضوعة في الشوارع. من هذه الملاحظة سننظر في المزيد من الميزات الاجتماعية. على سبيل المثال ، إنشاء ملفات تعريف ضوضاء شخصية تحتوي على تعرضك للضوضاء بأبعاد زمنية وجغرافية وقائمة بمصادر الضوضاء الموسومة الخاصة بك ، مما يوفر طريقة لمقارنة الأشخاص والعثور على ملفات تعريف مماثلة من أجل دعم العمل الجماعي. طريقة جديدة لرصد وخريطة التلوث الضوضائي بفضل مشاركة الناس. تتيح لك منصة NoiseTube المساهمة في حملة قياس الضوضاء الموزعة باستخدام هاتفك المحمول. لا تزال هذه المنصة قيد التطوير المكثف وسيجلب المستقبل القريب مزيدًا من التحسينات. ومع ذلك ، نود دعوتك للانضمام إلى مجتمع NoiseTube وتجربة برنامجنا. إذا كان لديك أي أسئلة أو اقتراحات أو تعليقات أخرى ، فيرجى عدم التردد في الاتصال بنا أو الرد من خلال التعليقات الموجودة على هذا Instructable. علاوة على ذلك ، نود التأكيد على أننا منفتحون على التعاون مع كل من المنظمات العامة أو البحثية. لمزيد من القراءة لمعرفة المزيد والبقاء على اطلاع حول مشروع NoiseTube ، يرجى زيارة موقعنا على www.noisetube.net. إذا كنت ترغب في قراءة الخلفية العلمية لهذا العمل ، يرجى الرجوع إلى هذه الأوراق:

• نيكولا ميزونوف ، ماتياس ستيفنز ، ماريا نيسين ، بيتر هانابي ولوك ستيلز. NoiseTube: قياس ورسم خرائط التلوث الضوضائي باستخدام الهواتف المحمولة. تم تقديمه إلى الندوة الدولية الرابعة حول تكنولوجيا المعلومات في الهندسة البيئية (ITEE 2009) ، سالونيك ، اليونان. 28-29 مايو 2009. قيد المراجعة. بي دي إف
• نيكولا ميزونوف ، ماتياس ستيفنز ، ماريا نيسين ، بيتر هانابي ولوك ستيلز. مراقبة تلوث ضوضاء المواطن. تم تقديمه إلى المؤتمر الدولي السنوي العاشر حول البحث الحكومي الرقمي (dg.o2009) ، بويبلا ، المكسيك ، 17-20 مايو 2009. قيد المراجعة. بي دي إف

مراجع

• J. Burke ، D. Estrin ، M. Hansen ، A. Parker ، N. Ramanathan ، S. Reddy and M. B. Srivastava. "الاستشعار التشاركي". في 'ACM Sensys World Sensor Web Workshop. مطبعة إيه سي إم ، 2006.
• Cuff D. ، Hansen M. and Kang J. Urban Sensing: out of the woods. Communications of the ACM، 51 (3)، pp. 24-33، March 2008، ACM Press.
• جيه هيلبروك ، هـ. فاستل وب. كيلر. هل معنى الصوت يؤثر على أحكام جهارة الصوت؟. في وقائع المؤتمر الدولي الثامن عشر للصوتيات (ICA 2004). الصفحات 1097-1100.
• مينزل ، هـ.فاستل ، ر. جراف وجي هيلبروك. تأثير لون السيارة على أحكام الجهارة. في مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية ، مايو 2008 ، 123 (5) ، الصفحات 2477-2479.
• Paulos، E. et al. علم المواطن: تمكين العمران التشاركي. في كتاب Hand-Book of Research on Urban Informatics: The Practice and Promise of Real-Time City، Marcus Foth (Ed.)، pp.414-436، Idea Group، 2008.
• L. Yu و J. Kang. تأثير العوامل الاجتماعية والديموغرافية والسلوكية على تقييم مستوى الصوت في الأماكن الحضرية المفتوحة. في مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية ، فبراير 2008 ، 123 (2) ، الصفحات 772-783.

تم دعم هذا المشروع جزئيًا من قبل الاتحاد الأوروبي بموجب العقد IST-34721 (TAGora). يتم تمويل مشروع TAGora من قبل برنامج المستقبل والتقنيات الناشئة (IST-FET) التابع للمفوضية الأوروبية. ماتياس ستيفنز هو مساعد باحث في صندوق البحث العلمي ، فلاندرز (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).