Misura e mappa l'inquinamento acustico con il tuo cellulare: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

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

In questo "Instructable" imparerai come utilizzare il tuo telefono cellulare dotato di GPS come stazione mobile per misurare la tua esposizione personale al rumore e partecipare alla mappatura acustica collettiva del tuo quartiere o della tua città. Le mappe possono essere visualizzate utilizzando Google Earth. L'inquinamento acustico è un problema serio in molte città. Sebbene le autorità di alcune grandi città abbiano lanciato campagne per monitorare il problema, le mappe che creano non sono sempre facilmente accessibili e di solito non sono sufficientemente dettagliate per cogliere le variazioni (nel tempo e nello spazio) del rumore a cui le persone sono esposte. Tuttavia, utilizzando le nostre nuove tecnologie puoi contribuire a migliorare il monitoraggio di tali problematiche ambientali contribuendo alla mappatura acustica del tuo quartiere o della tua città e partecipando così a una sorta di "Wikimapia" dell'inquinamento acustico. NoiseTube è un progetto di ricerca della Sony Laboratorio di informatica a Parigi. Il progetto è focalizzato sullo sviluppo di un nuovo approccio partecipativo per il monitoraggio dell'inquinamento acustico coinvolgendo il pubblico in generale. Il nostro obiettivo è estendere l'uso attuale dei telefoni cellulari trasformandoli in sensori di rumore che consentano a ciascun cittadino di misurare la propria esposizione nel proprio ambiente quotidiano e di partecipare alla mappatura acustica collettiva della propria città o quartiere. Più in generale questo progetto di ricerca indaga come il concetto di rilevamento partecipativo possa essere applicato alle problematiche ambientali e soprattutto al monitoraggio dell'inquinamento acustico. Il rilevamento partecipativo sostiene l'uso di dispositivi mobili ampiamente diffusi (ad es. smartphone, PDA) per formare reti di sensori distribuite che consentano agli utenti pubblici e professionali di raccogliere, analizzare e condividere le conoscenze locali. Installando un'applicazione gratuita sul telefono cellulare dotato di GPS, potrai misurare il livello di rumore in dB(A) (con una precisione di pochi decibel rispetto ai dispositivi professionali), commentare come percepisci il rumore (tagging, livello soggettivo di fastidio) e inviare tutte le informazioni (timestamp + misurazioni geolocalizzate + input umano) automaticamente al server NoiseTube tramite la connessione Internet del telefono. Successivamente i risultati (collettivi) possono essere visualizzati su mappe, come mostrato dall'esempio nella prima figura. Motivazioni per partecipare all'esperienza NoiseTube 1. Misura la tua esposizione personale al suono e sii più consapevole del tuo ambiente A quanti decibel sono esposto durante la mia giornata? Tali informazioni sono attualmente difficili da ottenere per i cittadini. Grazie alla nostra applicazione potrai misurare la tua esposizione in dB(A) in tempo reale senza la necessità di un costoso fonometro. Riteniamo che le informazioni ambientali personalizzate possano avere un impatto maggiore sulla consapevolezza e sul comportamento del pubblico rispetto alle statistiche ambientali globali attualmente fornite dalle agenzie governative. 2. Partecipa al monitoraggio/mappatura dell'inquinamento acustico della tua città Con il tuo cellulare tu (e il tuo gruppo) potete raccogliere misurazioni geolocalizzate, annotarle e inviarle automaticamente per mappare l'inquinamento acustico locale, fornendo informazioni utili per le comunità locali o istituzioni pubbliche per supportare il processo decisionale su questioni locali senza aspettare che i funzionari (agenzie ambientali, fondi governativi per costose campagne di misurazione) rivolgano la loro attenzione al tuo quartiere. 3. Aiuta gli scienziati a comprendere meglio il rumore dalla tua esperienza A differenza degli attuali dati sull'inquinamento acustico provenienti da sensori statici installati in posizioni fisse e specifiche, i tuoi dati "incentrati sulle persone" potrebbero avere un grande valore per gli scienziati per comprendere meglio il problema dell'inquinamento acustico attraverso le L'architettura di esposizione. NoiseTubeLa piattaforma NoiseTube consiste in un'applicazione che i partecipanti devono installare sul proprio telefono cellulare per trasformarlo in un dispositivo sensore di rumore. Questa applicazione mobile raccoglie informazioni locali da diversi sensori e le invia al server NoiseTube, dove vengono centralizzati ed elaborati i dati di tutti i partecipanti. La seconda figura mostra una panoramica di questa architettura. Poiché l'applicazione mobile è l'elemento più importante per i nostri partecipanti, ora ne discuteremo in dettaglio nel passaggio 1.

Passaggio 1: attrezzature e software

Caratteristiche dell'applicazione mobile - Misurazione e visualizzazione in tempo reale del livello di rumore a cui sei esposto - Tagging per commentare le misurazioni (ad es. la fonte del rumore, valutazione del fastidio percepito, …). Queste informazioni vengono utilizzate per aggiungere un livello semantico alle mappe di rumore che vengono create. - Invio automatico dei dati (geolocalizzati e marcati) al tuo account sul nostro server per aggiornare il tuo "profilo di esposizione" personale e la mappa acustica collettiva. Requisiti - Un telefono con un chipset GPS integrato o un ricevitore GPS esterno che può essere collegato al telefono tramite Bluetooth. - Un telefono che supporta la piattaforma Java J2ME (profilo CLDC/MIDP con le estensioni: JSR-179 (Location API) e JSR-135 (Mobile Media API)). - Un abbonamento a un piano dati per l'accesso a Internet (tramite GPRS/EDGE/3G). Note:

• Per il momento, l'applicazione è stata testata a fondo solo sul Nokia N95 8GB e sul Nokia 6220C. Altre marche/modelli possono o non possono funzionare. In poche settimane abbiamo in programma di rilasciare una versione per Apple iPhone. Puoi iscriverti tramite NoiseTube.net per rimanere informato su questa e altre versioni future.
• Per ottenere misurazioni di decibel credibili si consiglia di utilizzare solo modelli di telefoni supportati (calibrati).

Approcci alternativi Telefono + microfono esterno Invece di utilizzare il microfono integrato, è possibile collegare un microfono esterno. Nella figura 1 vedete un microfono esterno su misura per il Nokia N95. Se utilizzi un microfono esterno, ti consigliamo di posizionare il microfono non troppo vicino al viso per evitare di misurare solo la tua voce; collegare il microfono vicino al polso è una buona opzione. Registratore di suoni digitale + applicazione mobile + applicazione desktop Nella prima versione di Noisetube, la misurazione del volume non veniva eseguita in tempo reale dall'applicazione mobile. Invece, è stato utilizzato un registratore di suoni digitale (ad esempio: M-Audio MicroTrack x series) per registrare il suono ambientale. L'applicazione mobile (v1.0) mirava a localizzare l'utente (tramite GPS) ea facilitare i commenti (tagging, valutazione, …). È stata quindi utilizzata un'applicazione desktop per estrarre le misure del volume dal suono registrato, combinare tali dati con la traccia della posizione e i commenti degli utenti e inviare queste informazioni al server. La Figura 2 mostra una panoramica dell'architettura di NoiseTube v1.0.

Passaggio 2: utilizzo dell'applicazione mobile NoiseTube

Per iniziareUna volta creato un account sul sito Web di NoiseTube, trovato l'attrezzatura necessaria e installato il nostro software, puoi iniziare a utilizzare l'applicazione NoiseTube.1) Dovrai prima autenticarti con i dettagli del tuo account. Una volta effettuato l'accesso una volta, al successivo avvio l'applicazione ignorerà questo passaggio.2) Ora puoi iniziare a misurare e contribuire al progetto NoiseTube. L'interfaccia utente Lo screenshot nella prima figura mostra l'interfaccia utente. Di seguito discutiamo le diverse parti, ciascuna delle quali corrisponde a una caratteristica principale dell'applicazione. 1) Misurazione del volume del rumore ambientale La misurazione si avvierà automaticamente. Puoi vedere il valore attuale del volume - misura in dB(A) - in alto a sinistra. Per aggiungere significato a questo valore è associato a un colore che rappresenta il potenziale rischio per la salute dell'attuale livello di esposizione:

• < 60 dB(A): Verde (nessun rischio)
• >= 60 e < 70: Giallo (fastidioso)
• >=70 e <80: Arancione (attenzione)
• > 80: Rosso (rischioso).

Viene tracciata anche una curva cronologica per vedere l'evoluzione del volume misurato. Per capire meglio cosa viene effettivamente misurato, fare riferimento alla sezione "Informazioni sulla misurazione del volume" di seguito. 2) Commentare Il tagging aggiunge uno strato di significato alle misurazioni fisiche per informare la comunità e visualizzare successivamente la natura del rumore sulle mappe. Come taggare film su YouTube o pagine web su Delicious, puoi taggare le misurazioni del rumore aggiungendo eventuali parole libere separate da una virgola (es. la fonte del rumore o il contesto, una valutazione, ecc.). Il rumore è un fenomeno complesso a causa al modo altamente soggettivo che gli umani percepiscono. Per studiare questi fattori soggettivi aggiungeremo più componenti soggettivi all'applicazione mobile per utilizzarla come "misuratore di fastidio (sociale)" (la seconda figura mostra un'anteprima di come potrebbe essere) e costruire mappe soggettive dell'inquinamento acustico. 3) Misurazioni di geolocalizzazione L'utente può passare da una modalità di localizzazione automatica (tramite GPS) a una manuale facendo clic sull'icona di localizzazione (vedi figura 1). All'avvio l'applicazione attiverà la modalità automatica e cercherà di localizzare l'utente utilizzando il GPS. Se non riesce (es. a causa di una situazione al chiuso) passerà alla modalità manuale, dove l'utente deve inserire la sua posizione (es. un indirizzo, la linea della stazione della metropolitana). È anche possibile selezionare la posizione corrente da un elenco di posizioni predefinite. Questi luoghi possono essere "preferiti" personali (es: casa o ufficio) o luoghi pubblici (es: strade, stazioni della metropolitana). Ulteriori informazioni sulla misurazione del volume Il fonometro visualizza il livello sonoro continuo equivalente (Leq) misurato in dB(A) del suono registrato in un dato intervallo di tempo. Ad ogni ciclo l'applicazione registra il suono ambientale (a 22500 Hz, 16 bit) durante un intervallo di tempo, quindi elabora il segnale per estrarre il valore Leq. Sono possibili due intervalli: 1) Risposta lenta (1 secondo, la modalità di default), questo permette di misurare la variazione lenta del suono, utile per rumore costante o di fondo; 2) Risposta rapida/Leq breve (125 ms), per suoni che variano nel tempo (es. eventi brevi). La modalità di risposta rapida è attualmente ancora sperimentale, quindi per ora consigliamo di utilizzare la modalità di risposta lenta. Informazioni sulla calibrazione del suono e sulla credibilità delle informazioni Per calibrare la nostra applicazione per ottenere informazioni credibili su un Nokia N95 8GB, abbiamo utilizzato un fonometro. Abbiamo generato un rumore rosa come fonte di rumore e confrontato i decibel misurati da un fonometro e quelli misurati dalla nostra applicazione sul telefono N95 a diversi livelli di volume (ogni 5 dB, da 35 dB a 100 dB). La Figura 3 mostra un grafico di questo i valori che abbiamo registrato. Abbiamo ottenuto una curva con una precisione intorno a +/- 10 dB(A). Dopo aver utilizzato l'inverso di questa funzione come correttore abbiamo quindi ottenuto buoni risultati (precisione di +/- 3 db). Abbiamo in programma di fare la stessa calibrazione con la futura versione per iPhone. Una volta capito come utilizzare l'applicazione NoiseTube, ti invitiamo a testarla per strada nel tuo quartiere!

Passaggio 3: visualizzazione dei risultati

Attualmente sono accessibili due visualizzazioni. Monitoraggio in tempo reale dell'esposizione delle persone Il monitoraggio in tempo reale è proposto per visualizzare l'esposizione collettiva al rumore dei partecipanti utilizzando Google Earth. Puoi vederlo andando su https://noisetube.net/public/realtime.kml. Un utente è rappresentato da un cilindro la cui altezza e colore sono proporzionati al volume (Leq misurato in dB(A)) dell'esposizione sonora dell'utente. Mappa dell'inquinamento acustico nella tua cittàPuoi anche vedere la mappa attuale della tua esposizione personale andando al tuo account e selezionando "La mia mappa" (o direttamente tramite: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Per vedere la mappa dell'esposizione sonora collettiva vai sulla mappa pubblica. Ogni cerchio indica una misura del volume (il colore è proporzionato al livello del volume) Al di sopra di questo livello fisico c'è uno strato semantico che descrive il significato delle misure (cioè le sorgenti del rumore).

Passaggio 4: ricerca futura e conclusione

Fedeli allo spirito "beta" del Web 2.0 abbiamo deciso di aprire la nostra piattaforma a tutti, nonostante la fase iniziale di sviluppo. Nel prossimo futuro le versioni aggiornate dei nostri strumenti offriranno funzionalità migliorate e nuove. La nostra ricerca e sviluppo proseguirà lungo diversi binari: Calibrazione Senza un'adeguata calibrazione, i dispositivi sensore producono dati che potrebbero non essere rappresentativi o addirittura fuorvianti. Quindi, come possiamo calibrare centinaia di diversi tipi di telefoni cellulari o altri registratori di suoni senza utilizzare ogni volta un costoso fonometro? Proponiamo di indagare su tali questioni di ricerca attraverso percorsi diversi, in cui telefoni calibrati o posizioni stabili acusticamente possono essere utilizzati come punti di riferimento per (ri)calibrare automaticamente un telefono (ad es. calibrazione tra 2 telefoni, collegati tramite Bluetooth, dove uno è il riferimento e il altro è il telefono da calibrare). Localizzazione internaIl sistema GPS praticamente non supporta la localizzazione interna. Poiché la maggior parte delle persone trascorre gran parte della propria vita quotidiana al chiuso, questa è una lacuna importante che abbiamo parzialmente risolto attraverso la localizzazione manuale (vedi passaggio 2). Tuttavia, ci sono tecnologie che possono fungere da alternative al GPS in scenari indoor. Uno degli approcci più promettenti (e ampiamente studiati) è il posizionamento basato su GSM. Tali tecnologie potrebbero essere particolarmente utili per studiare il rumore nella metropolitana (come la rete metropolitana di Parigi), che sono noti per essere ambienti molto rumorosi. Abbiamo già fatto alcune sperimentazioni con marcatori temporali e una ricostruzione delle posizioni per interpolazione (vedi figura). Tuttavia, utilizzando il posizionamento basato su GSM (identificando antenne in diverse stazioni, per rilevare automaticamente la posizione dell'utente), prevediamo di essere in grado di produrre misurazioni localizzate più accuratamente in questo ambiente speciale in futuro. Aspetto sociale: costruzione della comunità La proiezione dei dati sull'inquinamento acustico su mappe è la caratteristica comune. Ma registrare l'esposizione sonora dell'attività delle persone ci permette anche di raccogliere un tipo di dati che è più incentrato sulle persone e non solo sul luogo che viene raccolto dai tradizionali fonometri statici posti nelle strade. Da questa osservazione esamineremo più caratteristiche relative ai social. Ad esempio, creando profili di rumore personali contenenti la tua esposizione al rumore in dimensioni temporali e geografiche e un elenco delle tue fonti di rumore etichettate, fornendo un modo per confrontare le persone e trovare profili simili al fine di supportare l'azione collettiva. ConclusioneIn questo "Instructable" noi hanno presentato un nuovo modo di monitorare e mappare l'inquinamento acustico grazie alla partecipazione delle persone. La piattaforma NoiseTube ti consente di contribuire a una campagna di misurazione del rumore distribuita utilizzando il tuo telefono cellulare. Questa piattaforma è ancora in forte sviluppo e il prossimo futuro porterà ulteriori miglioramenti. Tuttavia, vorremmo invitarti a unirti alla community di NoiseTube e provare il nostro software. Se hai domande, suggerimenti o altri commenti, non esitare a contattarci o a reagire attraverso i commenti su questo Instructable. Ci teniamo inoltre a sottolineare che siamo aperti a collaborare sia con enti pubblici che con enti di ricerca. Ulteriori letturePer saperne di più e rimanere informati sul progetto NoiseTube visitate il nostro sito web all'indirizzo www.noisetube.net. Se desideri approfondire il background scientifico di questo lavoro, fai riferimento a questi documenti:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe e Luc Steels. NoiseTube: misurazione e mappatura dell'inquinamento acustico con i telefoni cellulari. Presentato al 4th International Symposium on Information Technologies in Environmental Engineering (ITEE 2009), Salonicco, Grecia. 28-29 maggio 2009. In corso di revisione. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe e Luc Steels. Monitoraggio dell'inquinamento acustico dei cittadini. Presentato alla decima conferenza internazionale annuale sulla ricerca sul governo digitale (dg.o2009), Puebla, Messico, 17-20 maggio 2009. In corso di revisione. PDF

Riferimenti

• J. Burke, D. Estrin, M. Hansen, A. Parker, N. Ramanathan, S. Reddy e M. B. Srivastava. ''Rilevamento partecipativo''. In ''ACM Sensys World Sensor Web Workshop''. ACM Press, 2006.
• Cuff D., Hansen M. e Kang J. Urban Sensing: fuori dal bosco. Comunicazioni dell'ACM, 51(3), pp. 24-33, marzo 2008, ACM Press.
• J. Hellbruck, H. Fastl e B. Keller. Il significato del suono influenza i giudizi sul volume?. In Atti del 18° Congresso Internazionale di Acustica (ICA 2004). Pagine 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf e J. Hellbruck. Influenza del colore del veicolo sui giudizi sul volume. In Journal Of The Acoustical Society Of America, maggio 2008, 123(5), pagine 2477-2479.
• Paulos, E. et al. Scienza dei cittadini: favorire l'urbanistica partecipativa. In 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 e J. Kang. Effetti di fattori sociali, demografici e comportamentali sulla valutazione del livello sonoro negli spazi aperti urbani. In Journal of the Acoustical Society of America, febbraio 2008, 123(2), pagine 772-783.

Ringraziamenti Questo lavoro del progetto è stato parzialmente sostenuto dall'UE nell'ambito del contratto IST-34721 (TAGora). Il progetto TAGora è finanziato dal programma Future and Emerging Technologies (IST-FET) della Commissione Europea. Matthias Stevens è un assistente di ricerca del Fondo per la ricerca scientifica, Fiandre (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).