Meça e mapeie a poluição sonora com seu telefone celular: 4 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

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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)

Neste "Instrutível", você aprenderá como usar seu telefone celular equipado com GPS como uma estação móvel para medir sua exposição pessoal ao ruído e participar do mapeamento coletivo de ruído de seu bairro ou cidade. Os mapas podem ser visualizados usando o Google Earth. A poluição sonora é um problema sério em muitas cidades. Embora as autoridades em algumas grandes cidades tenham lançado campanhas para monitorar o problema, os mapas que eles criam nem sempre são facilmente acessíveis e geralmente não são detalhados o suficiente para captar as variações (no tempo e no espaço) no ruído a que as pessoas estão expostas. No entanto, usando nossas novas tecnologias, você pode ajudar a melhorar o monitoramento de tais questões ambientais, contribuindo para o mapeamento de ruído do seu bairro ou cidade e, assim, participar de uma espécie de "Wikimapia" da poluição sonora. NoiseTube é um projeto de pesquisa da Sony Laboratório de Ciência da Computação em Paris. O projeto está focado no desenvolvimento de uma nova abordagem participativa para o monitoramento da poluição sonora envolvendo o público em geral. Nosso objetivo é estender o uso atual dos telefones celulares, transformando-os em sensores de ruído que permitam a cada cidadão medir sua própria exposição em seu ambiente cotidiano e participar do mapeamento coletivo de ruído de sua cidade ou bairro. De forma mais geral, este projeto de pesquisa investiga como o conceito de sensoriamento participativo pode ser aplicado a questões ambientais e, especialmente, para monitorar a poluição sonora. O sensoriamento participativo defende o uso de dispositivos móveis amplamente implantados (por exemplo, telefones inteligentes, PDAs) para formar redes de sensores distribuídas que permitem que usuários públicos e profissionais reúnam, analisem e compartilhem conhecimento local. Ao instalar um aplicativo gratuito em seu telefone móvel equipado com GPS, você poderá medir o nível de ruído em dB (A) (com uma precisão de poucos decibéis em relação aos aparelhos profissionais), comentar como você percebe o ruído (marcação, nível subjetivo de incômodo) e enviar todas as informações (timestamp + medições geo-localizadas + entrada humana) automaticamente para o servidor NoiseTube através da conexão de Internet do seu telefone. Posteriormente, os resultados (coletivos) podem ser visualizados em mapas, conforme mostra o exemplo da 1ª figura. Motivações para participar da experiência NoiseTube 1. Meça sua exposição sonora pessoal e fique mais atento ao seu ambiente A quantos decibéis estou exposto durante meu dia? Atualmente, essas informações são difíceis de obter para os cidadãos. Graças ao nosso aplicativo, você poderá medir sua exposição em dB (A) em tempo real sem a necessidade de um medidor de nível de som caro. Acreditamos que as informações ambientais personalizadas podem ter um impacto maior na consciência e no comportamento do público do que as estatísticas ambientais globais fornecidas atualmente por agências governamentais. 2. Participe do monitoramento / mapeamento da poluição sonora de sua cidade Com o seu celular você (e seu grupo) podem coletar medições geo-localizadas, anotá-las e enviá-las automaticamente para mapear a poluição sonora local, fornecendo informações úteis para as comunidades locais ou instituições públicas para apoiar a tomada de decisões sobre questões locais sem esperar que os funcionários (agências ambientais, financiamento do governo para caras campanhas de medição) voltem sua atenção para a sua vizinhança. 3. Ajude os cientistas a entender melhor o ruído de sua experiência Ao contrário dos dados atuais de poluição sonora provenientes de sensores estáticos instalados em locais fixos específicos, seus dados "centrados nas pessoas" podem ter grande valor para os cientistas compreenderem melhor o problema da poluição sonora através das pessoas exposição. Arquitetura NoiseTubeA plataforma NoiseTube consiste em um aplicativo que os participantes devem instalar em seu celular para transformá-lo em um dispositivo sensor de ruído. Este aplicativo móvel coleta informações locais de diferentes sensores e as envia para o servidor NoiseTube, onde os dados de todos os participantes são centralizados e processados. A segunda figura mostra uma visão geral dessa arquitetura. Como o aplicativo móvel é o elemento mais importante para nossos participantes, agora o discutiremos em detalhes na etapa 1.

Etapa 1: Equipamento e Software

Os recursos do aplicativo móvel - Medir e visualizar o nível de ruído ao qual você está exposto em tempo real - Marcação para comentar sobre as medições (por exemplo, a fonte do ruído, avaliando o incômodo percebido, …). Essas informações são usadas para adicionar uma camada semântica aos mapas de ruído que são criados. - Enviar automaticamente os dados (geo-localizados e com carimbo de data / hora) para sua conta em nosso servidor para atualizar seu "perfil de exposição" pessoal e o mapa de ruído coletivo. Requisitos - Um telefone com um chipset GPS integrado ou um receptor GPS externo que pode ser conectado ao telefone por Bluetooth. - Um telefone compatível com a plataforma Java J2ME (perfil CLDC / MIDP com as extensões: JSR-179 (API de localização) e JSR-135 (API de mídia móvel)). - Uma assinatura de plano de dados para acesso à Internet (através de GPRS / EDGE / 3G). Notas:

• No momento, o aplicativo foi totalmente testado apenas no Nokia N95 8GB e no Nokia 6220C. Outras marcas / modelos podem ou não funcionar. Em algumas semanas, planejamos lançar uma versão para o iPhone da Apple. Você pode se inscrever através do NoiseTube.net para se manter informado sobre este e outros lançamentos futuros.
• Para obter medições confiáveis de decibéis, recomenda-se que sejam usados apenas modelos de telefone compatíveis (calibrados).

Abordagens alternativas Telefone + microfone externo Em vez de usar o microfone embutido, você pode conectar um microfone externo. Na figura 1 você vê um microfone externo feito sob medida para o Nokia N95. Se você estiver usando um microfone externo, aconselhamos que não coloque o microfone muito próximo ao rosto para evitar medir apenas sua própria voz; prender o microfone próximo ao pulso é uma boa opção. Gravador de som digital + aplicativo móvel + aplicativo desktop Na primeira versão do Noisetube, a medição de loudness não era feita em tempo real pelo aplicativo móvel. Em vez disso, um gravador de som digital (por exemplo: M-Audio MicroTrack série x) foi usado para gravar o som ambiente. A aplicação mobile (v1.0) teve como objetivo localizar o utilizador (através de GPS) e facilitar os comentários (etiquetagem, classificação,…). Um aplicativo de desktop foi então usado para extrair as medidas de intensidade do som gravado, combinar esses dados com a trilha de localização e comentários do usuário e enviar essas informações para o servidor. A Figura 2 mostra uma visão geral da arquitetura do NoiseTube v1.0.

Etapa 2: usando o aplicativo móvel NoiseTube

IntroduçãoUma vez que você criou uma conta no site NoiseTube, encontrou o equipamento necessário e instalou nosso software, você pode começar a usar o aplicativo NoiseTube.1) Você primeiro terá que se autenticar com os detalhes da sua conta. Depois de fazer login com sucesso uma vez, na próxima vez que você iniciá-lo, o aplicativo irá ignorar esta etapa.2) Agora você pode começar a medir e contribuir para o projeto NoiseTube. A interface do usuário A captura de tela na primeira figura mostra a interface do usuário. Abaixo, discutimos as diferentes partes, cada uma correspondendo a um recurso principal do aplicativo. 1) Medindo a intensidade do ruído ambiente A medição começará automaticamente. Você pode ver o valor de intensidade atual - medida em dB (A) - no canto superior esquerdo. Para adicionar significado a este valor, ele está associado a uma cor que representa o risco potencial à saúde do nível de exposição atual:

• <60 dB (A): Verde (sem risco)
• > = 60 e <70: Amarelo (irritante)
• > = 70 e <80: laranja (tenha cuidado)
• > 80: Vermelho (arriscado).

Uma curva de histórico também é desenhada para ver a evolução do volume medido. Para entender melhor o que é realmente medido, consulte a seção 'Sobre a medição de volume' abaixo. 2) A marcação de comentários adiciona uma camada de significado às medições físicas para informar a comunidade e visualizar a natureza do ruído nos mapas posteriormente. Como marcar filmes no YouTube ou páginas da web no Delicious, você pode marcar as medições de ruído adicionando quaisquer palavras livres separadas por uma vírgula (por exemplo, a fonte do ruído ou o contexto, uma classificação, etc.). O ruído é um fenômeno complexo devido à forma altamente subjetiva que os humanos percebem. Para estudar esses fatores subjetivos, vamos adicionar componentes mais subjetivos ao aplicativo móvel para usá-lo como um "medidor de incômodo (social)" (a 2ª figura mostra uma prévia de como isso poderia ser) e construir mapas subjetivos de poluição sonora. 3) Medições de localização geográfica O usuário pode alternar entre o modo de localização automático (usando GPS) ou manual clicando no ícone de localização (ver figura 1). Ao iniciar o aplicativo irá ativar o modo automático e tentar localizar o usuário usando GPS. Se não tiver sucesso (por exemplo, devido a uma situação interna), ele mudará para o modo manual, onde o usuário deve inserir sua localização (por exemplo, um endereço, a linha da estação de metrô). Também é possível selecionar sua localização atual em uma lista de localizações predefinidas. Esses locais podem ser "favoritos" pessoais (por exemplo: casa ou escritório) ou locais públicos (por exemplo: ruas, estações de metrô). Mais informações sobre medição de volume O medidor de volume exibe o nível de som contínuo equivalente (Leq) medido em dB (A) do som gravado em um determinado intervalo de tempo. A cada ciclo, o aplicativo grava o som ambiente (a 22.500 Hz, 16 bits) durante um intervalo de tempo e, em seguida, processa o sinal para extrair o valor Leq. São possíveis dois intervalos: 1) Resposta lenta (1 segundo, modo padrão), permite medir a variação lenta do som, útil para ruído constante ou de fundo; 2) Resposta rápida / Leq curto (125ms), para sons que variam no tempo (por exemplo, eventos curtos). O modo de resposta rápida ainda é experimental, então, por enquanto, recomendamos usar o modo de resposta lenta. Sobre calibração de som e credibilidade de informações Para calibrar nosso aplicativo para obter informações confiáveis em um Nokia N95 8GB, usamos um medidor de nível de som. Geramos um ruído rosa como fonte de ruído e comparamos os decibéis medidos por um medidor de nível de som e aqueles medidos por nosso aplicativo no telefone N95 em diferentes níveis de sonoridade (a cada 5 dB, de 35 dB a 100dB). A Figura 3 mostra um gráfico dos valores que registramos. Obtivemos uma curva com precisão em torno de +/- 10 dB (A). Depois de usar o inverso desta função como corretor, obtivemos bons resultados (precisão de +/- 3 db). Planejamos fazer a mesma calibração com a futura versão do iPhone. Depois que você compreender como usar o aplicativo NoiseTube, o convidamos a testá-lo na rua de sua vizinhança!

Etapa 3: visualizando os resultados

Duas visualizações estão atualmente acessíveis. Monitoramento em tempo real da exposição das pessoas O monitoramento em tempo real é proposto para visualizar a exposição coletiva aos ruídos dos participantes usando o Google Earth. Você pode ver isso em https://noisetube.net/public/realtime.kml. Um usuário é representado por um cilindro cuja altura e cor são proporcionais ao volume (Leq medido em dB (A)) da exposição ao som do usuário. Mapa de poluição sonora em sua cidadeVocê também pode ver o mapa atual de sua exposição pessoal indo à sua conta e selecionando "Meu mapa" (ou diretamente via: (https://noisetube.net/users/{username}/map.kml]). Para ver o mapa de exposição sonora coletiva vá para o mapa público. Cada círculo significa uma medida de intensidade (a cor é proporcional ao nível de intensidade). No topo desta camada física há uma camada semântica que descreve o significado das medidas (ou seja, as fontes do ruído).

Etapa 4: Pesquisa Futura e Conclusão

Fiel ao espírito "beta" da Web 2.0, decidimos abrir nossa plataforma para todos, apesar do estágio inicial de desenvolvimento. Em um futuro próximo, as versões atualizadas de nossas ferramentas oferecerão recursos novos e aprimorados. Nossa pesquisa e desenvolvimento continuarão ao longo de vários caminhos: Calibração Sem a calibração adequada, os dispositivos sensores produzem dados que podem não ser representativos ou podem até mesmo ser enganosos. Então, como podemos calibrar centenas de tipos diferentes de telefones celulares ou outros gravadores de som sem usar um medidor de nível de som caro a cada vez? Propomos investigar tais questões de pesquisa por caminhos diferentes, onde telefones calibrados ou locais estáveis acústicos podem ser usados como pontos de referência para automaticamente (re) calibrar um telefone (por exemplo, calibração entre 2 telefones, conectados através de Bluetooth, onde um é a referência e o outro é o telefone para calibrar). Localização internaO sistema GPS virtualmente não oferece suporte à localização interna. Como a maioria das pessoas passa grande parte de sua vida em ambientes fechados, essa é uma lacuna importante que resolvemos parcialmente por meio da localização manual (consulte a etapa 2). Porém, existem tecnologias que podem atuar como alternativas ao GPS em cenários indoor. Uma das abordagens mais promissoras (e amplamente estudadas) é o posicionamento baseado em GSM. Essas tecnologias podem ser especialmente úteis para investigar o ruído no metrô (como a rede de metrô de Paris), que são conhecidos por serem ambientes muito barulhentos. Já fizemos alguns experimentos com marcadores temporais e uma reconstrução de locais por interpolação (ver figura). No entanto, ao empregar o posicionamento baseado em GSM (identificando antenas em diferentes estações, para detectar automaticamente a localização do usuário), esperamos ser capazes de produzir medições localizadas com mais precisão neste ambiente especial no futuro. Aspecto social: construção de comunidade Projetar dados de poluição sonora em mapas é o recurso comum. Mas registrar a exposição ao som da atividade das pessoas também nos permite coletar um tipo de dados que é mais centrado nas pessoas e não apenas no local, que são coletados por medidores de nível de som estáticos tradicionais colocados nas ruas. A partir dessa observação, examinaremos mais recursos relacionados a questões sociais. Por exemplo, criar perfis pessoais de ruído contendo sua exposição ao ruído em dimensões temporais e geográficas e uma lista de suas próprias fontes de ruído marcadas, fornecendo uma maneira de comparar pessoas e encontrar perfis semelhantes a fim de apoiar a ação coletiva. ConclusãoNeste "Instrutível" nós apresentaram uma nova forma de monitorar e mapear a poluição sonora graças à participação da população. A plataforma NoiseTube permite que você contribua para uma campanha de medição de ruído distribuída usando seu telefone celular. Esta plataforma ainda está em forte desenvolvimento e num futuro próximo trará mais melhorias. No entanto, gostaríamos de convidá-lo a se juntar à comunidade NoiseTube e experimentar nosso software. Se você tiver alguma dúvida, sugestão ou outro comentário, não hesite em nos contatar ou reagir através dos comentários sobre este Instructable. Além disso, gostaríamos de enfatizar que estamos abertos para colaborar com organizações públicas ou de pesquisa. Leitura adicionalPara saber mais e manter-se informado sobre o projeto NoiseTube, visite nosso website em www.noisetube.net. Se você gostaria de ler sobre a base científica deste trabalho, consulte os seguintes artigos:

• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe e Luc Steels. NoiseTube: Medindo e mapeando a poluição sonora com telefones celulares. Apresentado no 4º Simpósio Internacional de Tecnologias de Informação em Engenharia Ambiental (ITEE 2009), Salónica, Grécia. 28 a 29 de maio de 2009. Em revisão. PDF
• Nicolas Maisonneuve, Matthias Stevens, Maria Niessen, Peter Hanappe e Luc Steels. Monitoramento da poluição sonora do cidadão. Submetido à 10ª Conferência Internacional Anual sobre Pesquisa Governamental Digital (dg.o2009), Puebla, México, 17 a 20 de maio de 2009. Em revisão. PDF

Referências

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• J. Hellbruck, H. Fastl e B. Keller. O significado do som influencia os julgamentos de volume?. In Proceedings of the 18th International Congress on Acoustics (ICA 2004). Páginas 1097-1100.
• D. Menzel, H. Fastl, R. Graf e J. Hellbruck. Influência da cor do veículo nos julgamentos de volume. Em Journal Of The Acoustical Society Of America, maio de 2008, 123 (5), páginas 2477-2479.
• Paulos, E. et al. Ciência Cidadã: Habilitando o Urbanismo Participativo. Em 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. Efeitos de fatores sociais, demográficos e comportamentais na avaliação do nível sonoro em espaços abertos urbanos. Em Journal of the Acoustical Society of America, fevereiro de 2008, 123 (2), páginas 772-783.

AgradecimentosO trabalho deste projeto foi parcialmente financiado pela UE ao abrigo do contrato IST-34721 (TAGora). O projeto TAGora é financiado pelo programa Future and Emerging Technologies (IST-FET) da Comissão Europeia. Matthias Stevens é assistente de pesquisa do Fundo de Pesquisa Científica da Flandres (Aspirant van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek - Vlaanderen).