Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
POLITECHNIKA GDAŃSKA
WYDZ. ELEKTRONIKI, TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI
KATEDRA SYSTEMÓW MULTIMEDIALNYCH
PROF. DR HAB. INŻ. ANDRZEJ CZYŻEWSKI
DR INŻ. JÓZEF KOTUS
MGR INŻ. MACIEJ SZCZODRAK
PROF. DR HAB. INŻ. BOŻENA KOSTEK
MGR INŻ. PIOTR DALKA
Multimedialny system monitorowania hałasu
Celem projektu Multimedialny System Monitorowania Hałasu zrealizowanego w Politechnice Gdańskiej było opracowanie teleinformatycznego systemu monitorowania klimatu akustycznego, uwzględniającego w szczególnym stopniu obrazowanie wpływu zagrożeń hałasowych na słuch. Rozwiązania wcześniej dostępne na rynku cechują wysokie koszty oraz ograniczone możliwości rozbudowy o nowe funkcje analizy sygnału akustycznego, ograniczenia technologiczne w zakresie transmisji danych, brak rozwiązań systemowych pozwalających na dynamiczne modelowanie hałasu na dużych obszarach. Obecny system pomiarowy został zaprojektowany w taki sposób, aby można było przy jego zastosowaniu skompensować powyżej wspomniane niedobory oraz by zapewniał on maksymalną funkcjonalność przy stosunkowo niskich kosztach powielania. Prototypowy system teleinformatyczny, obejmuje zainstalowane w terenie stacje pomiarowe oraz oprogramowanie serwera do modelowania hałasu, tworzenia dynamicznych map zagrożeń hałasowych i do badania i wizualizacji wpływu hałasu na narząd słuchu. Elastyczność i otwarta architektura opracowanego rozwiązania, pozwalają ponadto na łatwe integrowanie zaproponowanych rozwiązań z istniejącymi systemami monitoringowymi. Ze względu na szeroki zakres niekorzystnego oddziaływania hałasu na organizm człowieka bardzo istotne jest monitorowanie jego poziomu. W tym celu opracowano, zaimplementowano i zweryfikowano w sposób naukowy, nowatorskie metody szacowania skutków słuchowych wywołanych ekspozycją na nadmierny poziom hałasu. Prezentowany system monitorowania klimatu akustycznego i zagrożeń hałasem jest przedsięwzięciem interdyscyplinarnym, wykorzystującym najnowsze osiągnięcia technologiczne. Zawiera szereg elementów funkcjonalnych, do których należą: skonstruowana stacja pomiarowa wyposażona w interfejs współpracujący z mikrofonem pomiarowym, oprogramowanie do analizy hałasu, serwer zapewniający komunikację z urządzeniami pomiarowymi, aplikacje do szybkiego tworzenia map hałasu, wykorzystujące moduły obliczeniowe opracowane w ramach projektów europejskich, serwis internetowy prezentujący wyniki pomiarów.
Opracowane stacje pomiarowe umożliwiają automatyczną analizę hałasu, analizę ruchu pojazdów (przy wykorzystaniu kamery wizyjnej), badanie poziomu zanieczyszczenia powietrza oraz warunków meteorologicznych (przy podłączeniu odpowiednich czujników). Urządzenie wyposażono w moduł pozycjonowania satelitarnego GPS, który pozwala na powiązanie wyników pomiarów poziomu hałasu z danymi dotyczącymi lokalizacji miejsca, w którym dany pomiar się odbył oraz w modem GPRS/HSDPA do bezprzewodowej komunikacji i transmisji danych. Opcjonalnie urządzenie może być wyposażone w moduł umożliwiający transmisję danych z wykorzystaniem dowolnego innego medium, przewodowego lub bezprzewodowego.
Opracowywane rozwiązania cechuje duża elastyczność zastosowań. Ze względu na niskie koszty i automatyczne, bezobsługowe działanie, możliwe jest instalowanie stacji pomiarowych nie tylko w okolicach ruchliwych ulic, lecz również w sąsiedztwie hałaśliwych klubów i dyskotek, na terenie zakładów pracy, w których pracownicy narażeni są na wysoki poziom hałasu, w szkołach.
Nowością związaną z Multimedialnym Systemem Monitorowania Hałasu jest sposób dokonywania pomiarów hałasu. Funkcje miernika hałasu zostały zrealizowane w tym systemie w formie dedykowanego oprogramowania współpracującego z oryginalnym interfejsem pomiarowym, podłączonym do mikrokomputera przemysłowego. Dodatkowo, oprócz mikrofonu pomiarowego, stacja monitorująca jest wyposażona w wizyjną kamerę cyfrową. Pozwala to na wyznaczenie parametrów dźwięku (np. poziom hałasu) oraz jednoczesną identyfikację źródła dźwięku (np. samochód osobowy/ciężarowy, pociąg). Parametry ruchu pojazdów (prędkość, liczba pojazdów, rodzaj pojazdu), pozyskane na drodze analizy obrazu pochodzącego z kamery, umożliwiają dokładne i automatyczne określanie poziomu emisyjnego źródła hałasu (droga, linia kolejowa). Dzięki temu możliwe jest tworzenie efektywnych map hałasu wykorzystujących modele źródła oraz właściwości propagacji dźwięku, bazujące na numerycznej mapie aglomeracji. Funkcjonalność tego typu, wynikająca ze współbieżnej analizy danych fonicznych i wizyjnych jest cechą unikatową opracowanego rozwiązania. Pozyskiwane dane te mogą być wykorzystane do modelowania immisji hałasu za pomocą dedykowanych aplikacji dostępnych na rynku (np. CadnaA). Ponadto, równoczesny, rzeczywisty pomiar hałasu pochodzącego od identyfikowanego źródła hałasu pozwala na natychmiastową weryfikację danych uzyskanych za pomocą oprogramowania do modelowania hałasu. Pozyskano dzięki temu brakujące ogniwo, będące swoistym sprzężeniem zwrotnym, które jest przydatne w procesie wyznaczania zarówno emisji jaki i immisji hałasu. Dzięki temu uzyskiwane wyniki są wysoce wiarygodne co zostało udowodnione na podstawie przeprowadzonych pomiarów i eksperymentów. Dodatkowe, możliwe do wykorzystania centrum obliczeniowe systemu stanowi superkomputer (klaster obliczeniowy) na którym uruchamiane jest autorskie oprogramowanie do tworzenia i aktualizowania map hałasu w oparciu o rzeczywiste i aktualne dane o natężeniu ruchu pojazdów pochodzące z automatycznych stacji pomiarowych. Dane pomiarowe przesyłane przez stacje pomiarowe na drodze komunikacji bezprzewodowej, kontrolowanej przez serwer odbiorczy, są umieszczane w bazie danych systemu superkomputerowego. Oprogramowanie do tworzenia map hałasu pobiera i przetwarza dane zawarte w bazie danych zgodnie z ustalonym harmonogramem (raz na dobę). W oparciu o emisyjny model źródła hałasu (droga, linia kolejowa) oraz algorytmy propagacji dźwięku w środowisku wyznaczane są immisyjne mapy hałasu dla danego obszaru. Aktualnie system ten funkcjonuje w oparciu o gdański klaster obliczeniowy Galera, który posiada największą moc obliczeniową w Europie Centralnej. W bazie danych gromadzone są wyniki pomiarów przesyłane przez poszczególne stacje monitorujące. Zadaniem serwera jest przetworzenie danych gromadzonych w bazie oraz prezentowanie wyników w zrozumiałej i przejrzystej formie. Dostęp do rezultatów działania systemu jest możliwy przy pomocy zwykłej przeglądarki internetowej.
System wykorzystuje też unikatową i mająca bardzo duże znaczenie praktyczne, autorską koncepcję psychoakustycznego dozymetru hałasowego. Konstrukcja dozymetru jest oparta na wykorzystaniu zmodyfikowanego modelu psychoakustycznego słuchu oraz na wynikach badań nad wpływem hałasu na słuch, przeprowadzonych z udziałem grupy ochotników. W trakcie badań nad Systemem zaproponowano i zweryfikowano eksperymentalnie nowe wskaźniki oceny szkodliwości hałasu uwzględniające czasowy i widmowy charakter hałasu. Wyniki stanowiły podstawę rozprawy doktorskiej (J. Kotusa) obronionej z wyróżnieniem w Politechnice Gdańskiej oraz zostały opublikowane w czasopiśmie zagr. Journal of Noise Control Engineering. Badania w zakresie zmęczenia słuchowego były rozwijane w Instytucie Fizjologii i Patologii Słuchu w Warszawie. Podstawową funkcją opracowanego zaawansowanego dozymetru jest szacowanie w czasie rzeczywistym skutków słuchowych, jakie wywołuje ekspozycja na hałas. Dzięki temu możliwe jest niemal natychmiastowe poznanie charakteru przesunięcia progu słyszenia dla danego rodzaju hałasu. Dozymetr wyznacza ponadto czas, jaki pozostaje do osiągnięcia dopuszczalnego normami przesunięcia progu słyszenia. Co bardzo istotne, określany jest również czas niezbędny do przywrócenia progu słyszenia do stanu początkowego. Dzięki temu możliwe jest dokładne określenie zagrożeń słuchowych w dowolnych warunkach akustycznych na podstawie danych które trafiają do opracowanego systemu. Specjalne procedury zawarte w systemie umożliwiają ponadto wyznaczenie częstotliwości, które stanowią największe zagrożenie dla słuchu. Dozymetr stanowi integralną część oprogramowania do analizy hałasu, działającego bezpośrednio we wspomnianej stacji pomiarowej. Został on również zaimplementowany w szeroko rozpowszechnionym formacie SWF (ang. Shockwave Flash). Rozwiązanie takie umożliwia dostęp do aplikacji z poziomu każdej przeglądarki internetowej wyposażonej w popularną wtyczkę programową Adobe Flash. W praktyce, większość komputerów posiadających dostęp do Internetu posiada zainstalowane ww. rozszerzenie. Aplikacja wyposażona została w atrakcyjny wizualnie interfejs graficzny, umożliwiający Użytkownikom łatwą, intuicyjną nawigację, szybkie uzyskanie pomocy oraz objaśnień dotyczących metodyki działania programu. Ponadto, aplikacja wyposażona została w szereg pomocy naukowych, objaśniających zagrożenia wynikłe z nadmiernej ekspozycji na hałas. Ważnym elementem programu jest również moduł ankietowy, umożliwiający pozyskiwanie wiedzy o klimacie akustycznym, w jakim funkcjonują ludzie narażeni na hałas. Aplikacja skonstruowana została w sposób umożliwiający pracę w trybie on-line i off-line.
Multimedialny System Monitorowania Hałasu tworzy wygodne w użytkowaniu rozwiązanie modelowe, umożliwiające definiowanie wielu nowoczesnych usług z zakresu technologii społeczeństwa informacyjnego. Przykładowo, umieszczenie stacji monitorujących w zakładach produkcyjnych pozwoli na badanie narażeń na stanowiskach pracy, a montaż stacji w szkołach umożliwił badanie hałasu w czasie przerw, co jest jednym z powodów pogarszania się słuchu u dzieci. Monitorowanie sąsiedztwa dyskotek poprawi zapobieganie zakłóceniom spokoju i w efekcie wpłynie na zmniejszenie liczby wpływających skarg.
Możliwości zastosowań
Istnieje wiele różnych obszarów, w których mogą być wykorzystane efekty opracowanych rozwiązań:
- ciągły monitoring klimatu akustycznego na dowolnym stanowisku pracy,
- wyznaczanie dawki hałasu oraz określanie skutków słuchowych wywołanych przez hałas,
- weryfikacja numerycznych map hałasu przez rzeczywisty pomiar w wybranych punktach,
- tworzenie dynamicznych map hałasu obrazujących rzeczywisty stan zagrożenia hałasem w wybranych przedziałach czasowych (uzyskane wyniki pomiarowe można uśredniać w dowolnych przedziałach czasowych oraz porównywać je pomiędzy sobą),
- realizacja ustawowych wymagań dotyczących udostępniania informacji o stopniu zagrożenia hałasem społeczeństwu (hałas w miastach, hałas drogowy i kolejowy),
- wdrażanie polityki przeciwhałasowej i prozdrowotnej przez ukazywanie negatywnych skutków hałasu oraz sposobów przeciwdziałania,
- zwiększenia ogólnego poziomu wiedzy na temat hałasu i jego skutków w społeczeństwie.
Do głównych sposobów wykorzystania opracowanego rozwiązania należy zaliczyć:
- instalację systemów pomiarowych w miejscach zagrożonych hałasem,
- sprawdzenie skuteczności podjętych działań w zakresie ograniczenia hałasu,
- prowadzenie badań naukowych nad optymalizacją sterowania ruchem drogowym, wpływem hałasu na zdrowie mieszkańców,
- możliwość planowania przestrzennego w oparciu o dostępne, rzeczywiste dane pomiarowe,
- zastosowanie systemu internetowego jest efektywnym sposobem na pozyskanie opinii mieszkańców na temat zagrożeń hałasem oraz oczekiwań w zakresie jego zwalczania.
Przykładowe uzyskane do chwili obecnej wyniki praktyczne
Multimedialny System Monitorowania Hałasu tworzy szereg współpracujących ze sobą elementów funkcjonalnych. Należą do nich:
- autonomiczne stacje pomiarowe wyposażone w wszechpogodowy mikrofon pomiarowy,
- serwer zapewniający komunikację pomiędzy urządzeniami pomiarowymi, a bazą danych oraz administratorem systemu, za pomocą specjalnie opracowanych protokołów,
- baza danych wyników pomiarów oraz informacji uzupełniających,
- cyfrowy model terenu do symulacji propagacji dźwięku w przestrzeni otwartej,
- opracowania informatyczne umożliwiające tworzenie dynamicznych map hałasu z wykorzystaniem modułów obliczeniowych, które zostały opracowane w ramach projektów europejskich (HARMONOISE oraz IMAGINE),
- moduł umożliwiający prezentację na stronach internetowego serwisu hałasowego obliczoną mapę hałasu (w tym aplikacja do prezentacji wpływu hałasu na słuch),
- hałasowy serwis WWW,
- dodatkowe programy do sterowania i nadzoru stacji pomiarowych.
Działanie opracowanego systemu, z wyróżnieniem poszczególnych elementów funkcjonalnych zobrazowano na rys. 1.
WYDZ. ELEKTRONIKI, TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI
KATEDRA SYSTEMÓW MULTIMEDIALNYCH
PROF. DR HAB. INŻ. ANDRZEJ CZYŻEWSKI
DR INŻ. JÓZEF KOTUS
MGR INŻ. MACIEJ SZCZODRAK
PROF. DR HAB. INŻ. BOŻENA KOSTEK
MGR INŻ. PIOTR DALKA
Multimedialny system monitorowania hałasu
Celem projektu Multimedialny System Monitorowania Hałasu zrealizowanego w Politechnice Gdańskiej było opracowanie teleinformatycznego systemu monitorowania klimatu akustycznego, uwzględniającego w szczególnym stopniu obrazowanie wpływu zagrożeń hałasowych na słuch. Rozwiązania wcześniej dostępne na rynku cechują wysokie koszty oraz ograniczone możliwości rozbudowy o nowe funkcje analizy sygnału akustycznego, ograniczenia technologiczne w zakresie transmisji danych, brak rozwiązań systemowych pozwalających na dynamiczne modelowanie hałasu na dużych obszarach. Obecny system pomiarowy został zaprojektowany w taki sposób, aby można było przy jego zastosowaniu skompensować powyżej wspomniane niedobory oraz by zapewniał on maksymalną funkcjonalność przy stosunkowo niskich kosztach powielania. Prototypowy system teleinformatyczny, obejmuje zainstalowane w terenie stacje pomiarowe oraz oprogramowanie serwera do modelowania hałasu, tworzenia dynamicznych map zagrożeń hałasowych i do badania i wizualizacji wpływu hałasu na narząd słuchu. Elastyczność i otwarta architektura opracowanego rozwiązania, pozwalają ponadto na łatwe integrowanie zaproponowanych rozwiązań z istniejącymi systemami monitoringowymi. Ze względu na szeroki zakres niekorzystnego oddziaływania hałasu na organizm człowieka bardzo istotne jest monitorowanie jego poziomu. W tym celu opracowano, zaimplementowano i zweryfikowano w sposób naukowy, nowatorskie metody szacowania skutków słuchowych wywołanych ekspozycją na nadmierny poziom hałasu. Prezentowany system monitorowania klimatu akustycznego i zagrożeń hałasem jest przedsięwzięciem interdyscyplinarnym, wykorzystującym najnowsze osiągnięcia technologiczne. Zawiera szereg elementów funkcjonalnych, do których należą: skonstruowana stacja pomiarowa wyposażona w interfejs współpracujący z mikrofonem pomiarowym, oprogramowanie do analizy hałasu, serwer zapewniający komunikację z urządzeniami pomiarowymi, aplikacje do szybkiego tworzenia map hałasu, wykorzystujące moduły obliczeniowe opracowane w ramach projektów europejskich, serwis internetowy prezentujący wyniki pomiarów.
Opracowane stacje pomiarowe umożliwiają automatyczną analizę hałasu, analizę ruchu pojazdów (przy wykorzystaniu kamery wizyjnej), badanie poziomu zanieczyszczenia powietrza oraz warunków meteorologicznych (przy podłączeniu odpowiednich czujników). Urządzenie wyposażono w moduł pozycjonowania satelitarnego GPS, który pozwala na powiązanie wyników pomiarów poziomu hałasu z danymi dotyczącymi lokalizacji miejsca, w którym dany pomiar się odbył oraz w modem GPRS/HSDPA do bezprzewodowej komunikacji i transmisji danych. Opcjonalnie urządzenie może być wyposażone w moduł umożliwiający transmisję danych z wykorzystaniem dowolnego innego medium, przewodowego lub bezprzewodowego.
Opracowywane rozwiązania cechuje duża elastyczność zastosowań. Ze względu na niskie koszty i automatyczne, bezobsługowe działanie, możliwe jest instalowanie stacji pomiarowych nie tylko w okolicach ruchliwych ulic, lecz również w sąsiedztwie hałaśliwych klubów i dyskotek, na terenie zakładów pracy, w których pracownicy narażeni są na wysoki poziom hałasu, w szkołach.
Nowością związaną z Multimedialnym Systemem Monitorowania Hałasu jest sposób dokonywania pomiarów hałasu. Funkcje miernika hałasu zostały zrealizowane w tym systemie w formie dedykowanego oprogramowania współpracującego z oryginalnym interfejsem pomiarowym, podłączonym do mikrokomputera przemysłowego. Dodatkowo, oprócz mikrofonu pomiarowego, stacja monitorująca jest wyposażona w wizyjną kamerę cyfrową. Pozwala to na wyznaczenie parametrów dźwięku (np. poziom hałasu) oraz jednoczesną identyfikację źródła dźwięku (np. samochód osobowy/ciężarowy, pociąg). Parametry ruchu pojazdów (prędkość, liczba pojazdów, rodzaj pojazdu), pozyskane na drodze analizy obrazu pochodzącego z kamery, umożliwiają dokładne i automatyczne określanie poziomu emisyjnego źródła hałasu (droga, linia kolejowa). Dzięki temu możliwe jest tworzenie efektywnych map hałasu wykorzystujących modele źródła oraz właściwości propagacji dźwięku, bazujące na numerycznej mapie aglomeracji. Funkcjonalność tego typu, wynikająca ze współbieżnej analizy danych fonicznych i wizyjnych jest cechą unikatową opracowanego rozwiązania. Pozyskiwane dane te mogą być wykorzystane do modelowania immisji hałasu za pomocą dedykowanych aplikacji dostępnych na rynku (np. CadnaA). Ponadto, równoczesny, rzeczywisty pomiar hałasu pochodzącego od identyfikowanego źródła hałasu pozwala na natychmiastową weryfikację danych uzyskanych za pomocą oprogramowania do modelowania hałasu. Pozyskano dzięki temu brakujące ogniwo, będące swoistym sprzężeniem zwrotnym, które jest przydatne w procesie wyznaczania zarówno emisji jaki i immisji hałasu. Dzięki temu uzyskiwane wyniki są wysoce wiarygodne co zostało udowodnione na podstawie przeprowadzonych pomiarów i eksperymentów. Dodatkowe, możliwe do wykorzystania centrum obliczeniowe systemu stanowi superkomputer (klaster obliczeniowy) na którym uruchamiane jest autorskie oprogramowanie do tworzenia i aktualizowania map hałasu w oparciu o rzeczywiste i aktualne dane o natężeniu ruchu pojazdów pochodzące z automatycznych stacji pomiarowych. Dane pomiarowe przesyłane przez stacje pomiarowe na drodze komunikacji bezprzewodowej, kontrolowanej przez serwer odbiorczy, są umieszczane w bazie danych systemu superkomputerowego. Oprogramowanie do tworzenia map hałasu pobiera i przetwarza dane zawarte w bazie danych zgodnie z ustalonym harmonogramem (raz na dobę). W oparciu o emisyjny model źródła hałasu (droga, linia kolejowa) oraz algorytmy propagacji dźwięku w środowisku wyznaczane są immisyjne mapy hałasu dla danego obszaru. Aktualnie system ten funkcjonuje w oparciu o gdański klaster obliczeniowy Galera, który posiada największą moc obliczeniową w Europie Centralnej. W bazie danych gromadzone są wyniki pomiarów przesyłane przez poszczególne stacje monitorujące. Zadaniem serwera jest przetworzenie danych gromadzonych w bazie oraz prezentowanie wyników w zrozumiałej i przejrzystej formie. Dostęp do rezultatów działania systemu jest możliwy przy pomocy zwykłej przeglądarki internetowej.
System wykorzystuje też unikatową i mająca bardzo duże znaczenie praktyczne, autorską koncepcję psychoakustycznego dozymetru hałasowego. Konstrukcja dozymetru jest oparta na wykorzystaniu zmodyfikowanego modelu psychoakustycznego słuchu oraz na wynikach badań nad wpływem hałasu na słuch, przeprowadzonych z udziałem grupy ochotników. W trakcie badań nad Systemem zaproponowano i zweryfikowano eksperymentalnie nowe wskaźniki oceny szkodliwości hałasu uwzględniające czasowy i widmowy charakter hałasu. Wyniki stanowiły podstawę rozprawy doktorskiej (J. Kotusa) obronionej z wyróżnieniem w Politechnice Gdańskiej oraz zostały opublikowane w czasopiśmie zagr. Journal of Noise Control Engineering. Badania w zakresie zmęczenia słuchowego były rozwijane w Instytucie Fizjologii i Patologii Słuchu w Warszawie. Podstawową funkcją opracowanego zaawansowanego dozymetru jest szacowanie w czasie rzeczywistym skutków słuchowych, jakie wywołuje ekspozycja na hałas. Dzięki temu możliwe jest niemal natychmiastowe poznanie charakteru przesunięcia progu słyszenia dla danego rodzaju hałasu. Dozymetr wyznacza ponadto czas, jaki pozostaje do osiągnięcia dopuszczalnego normami przesunięcia progu słyszenia. Co bardzo istotne, określany jest również czas niezbędny do przywrócenia progu słyszenia do stanu początkowego. Dzięki temu możliwe jest dokładne określenie zagrożeń słuchowych w dowolnych warunkach akustycznych na podstawie danych które trafiają do opracowanego systemu. Specjalne procedury zawarte w systemie umożliwiają ponadto wyznaczenie częstotliwości, które stanowią największe zagrożenie dla słuchu. Dozymetr stanowi integralną część oprogramowania do analizy hałasu, działającego bezpośrednio we wspomnianej stacji pomiarowej. Został on również zaimplementowany w szeroko rozpowszechnionym formacie SWF (ang. Shockwave Flash). Rozwiązanie takie umożliwia dostęp do aplikacji z poziomu każdej przeglądarki internetowej wyposażonej w popularną wtyczkę programową Adobe Flash. W praktyce, większość komputerów posiadających dostęp do Internetu posiada zainstalowane ww. rozszerzenie. Aplikacja wyposażona została w atrakcyjny wizualnie interfejs graficzny, umożliwiający Użytkownikom łatwą, intuicyjną nawigację, szybkie uzyskanie pomocy oraz objaśnień dotyczących metodyki działania programu. Ponadto, aplikacja wyposażona została w szereg pomocy naukowych, objaśniających zagrożenia wynikłe z nadmiernej ekspozycji na hałas. Ważnym elementem programu jest również moduł ankietowy, umożliwiający pozyskiwanie wiedzy o klimacie akustycznym, w jakim funkcjonują ludzie narażeni na hałas. Aplikacja skonstruowana została w sposób umożliwiający pracę w trybie on-line i off-line.
Multimedialny System Monitorowania Hałasu tworzy wygodne w użytkowaniu rozwiązanie modelowe, umożliwiające definiowanie wielu nowoczesnych usług z zakresu technologii społeczeństwa informacyjnego. Przykładowo, umieszczenie stacji monitorujących w zakładach produkcyjnych pozwoli na badanie narażeń na stanowiskach pracy, a montaż stacji w szkołach umożliwił badanie hałasu w czasie przerw, co jest jednym z powodów pogarszania się słuchu u dzieci. Monitorowanie sąsiedztwa dyskotek poprawi zapobieganie zakłóceniom spokoju i w efekcie wpłynie na zmniejszenie liczby wpływających skarg.
Możliwości zastosowań
Istnieje wiele różnych obszarów, w których mogą być wykorzystane efekty opracowanych rozwiązań:
- ciągły monitoring klimatu akustycznego na dowolnym stanowisku pracy,
- wyznaczanie dawki hałasu oraz określanie skutków słuchowych wywołanych przez hałas,
- weryfikacja numerycznych map hałasu przez rzeczywisty pomiar w wybranych punktach,
- tworzenie dynamicznych map hałasu obrazujących rzeczywisty stan zagrożenia hałasem w wybranych przedziałach czasowych (uzyskane wyniki pomiarowe można uśredniać w dowolnych przedziałach czasowych oraz porównywać je pomiędzy sobą),
- realizacja ustawowych wymagań dotyczących udostępniania informacji o stopniu zagrożenia hałasem społeczeństwu (hałas w miastach, hałas drogowy i kolejowy),
- wdrażanie polityki przeciwhałasowej i prozdrowotnej przez ukazywanie negatywnych skutków hałasu oraz sposobów przeciwdziałania,
- zwiększenia ogólnego poziomu wiedzy na temat hałasu i jego skutków w społeczeństwie.
Do głównych sposobów wykorzystania opracowanego rozwiązania należy zaliczyć:
- instalację systemów pomiarowych w miejscach zagrożonych hałasem,
- sprawdzenie skuteczności podjętych działań w zakresie ograniczenia hałasu,
- prowadzenie badań naukowych nad optymalizacją sterowania ruchem drogowym, wpływem hałasu na zdrowie mieszkańców,
- możliwość planowania przestrzennego w oparciu o dostępne, rzeczywiste dane pomiarowe,
- zastosowanie systemu internetowego jest efektywnym sposobem na pozyskanie opinii mieszkańców na temat zagrożeń hałasem oraz oczekiwań w zakresie jego zwalczania.
Przykładowe uzyskane do chwili obecnej wyniki praktyczne
Multimedialny System Monitorowania Hałasu tworzy szereg współpracujących ze sobą elementów funkcjonalnych. Należą do nich:
- autonomiczne stacje pomiarowe wyposażone w wszechpogodowy mikrofon pomiarowy,
- serwer zapewniający komunikację pomiędzy urządzeniami pomiarowymi, a bazą danych oraz administratorem systemu, za pomocą specjalnie opracowanych protokołów,
- baza danych wyników pomiarów oraz informacji uzupełniających,
- cyfrowy model terenu do symulacji propagacji dźwięku w przestrzeni otwartej,
- opracowania informatyczne umożliwiające tworzenie dynamicznych map hałasu z wykorzystaniem modułów obliczeniowych, które zostały opracowane w ramach projektów europejskich (HARMONOISE oraz IMAGINE),
- moduł umożliwiający prezentację na stronach internetowego serwisu hałasowego obliczoną mapę hałasu (w tym aplikacja do prezentacji wpływu hałasu na słuch),
- hałasowy serwis WWW,
- dodatkowe programy do sterowania i nadzoru stacji pomiarowych.
Działanie opracowanego systemu, z wyróżnieniem poszczególnych elementów funkcjonalnych zobrazowano na rys. 1.
Rys. 1. Schemat funkcjonalny Multimedialnego Systemu Monitorowania Hałasu
Skonstruowane stacje pomiarowe, rozlokowane w różnych punktach miasta, dokonują ciągłego pomiaru poziomów hałasu oraz automatyczne wyznaczają parametry charakteryzujące wybrane źródło hałasu tj. droga, linia kolejowa. Parametry ruchu pojazdów (prędkość, liczba pojazdów, rodzaj pojazdu), pozyskane na drodze analizy obrazu pochodzącego z kamery, są czasowo zsynchronizowane z pomiarem hałasu. Umożliwiają dokładne i automatyczne określanie poziomu emisyjnego źródła hałasu (droga, linia kolejowa). Kompletne dane są przesyłane na drodze komunikacji bezprzewodowej do bazy danych, z wykorzystaniem autorskiego protokołu komunikacyjnego, w dwóch interwałach czasowych (minutowym i godzinowym). Możliwe jest zatem dokładne śledzenie zmian w natężeniu ruchu i poziome hałasu pochodzącego z analizowanego źródła.
Aplikacja do aktualizacji mapy hałasu (zgodnie z ustalonym harmonogramem) pobiera aktualne dane o poziomie hałasu i opisie źródła hałasu z bazy danych i wyznacza poziomy emisyjne hałasu dla poszczególnych źródeł. W kolejnym kroku, w oparciu o numeryczny model terenu miasta, obejmujący rzeźbę terenu, rodzaj podłoża, przeszkody (budynki, ekrany akustyczne), punkty w których należy obliczyć wartości poziomu ciśnienia akustycznego, oraz algorytmy do modelowania propagacji dźwięku, wyznaczane zostają poziomy immisyjne hałasu na rozpatrywanym obszarze. W ten sposób przygotowane dane podlegają następnie procesowi wyznaczania konturów (linii o tym samym poziomie hałasu) i są przygotowywane do opublikowania w internetowym systemie GIS, jako dodatkowa warstwa informacyjna. Od tej chwili nowa, zaktualizowana mapa hałasu jest dostępna dla wszystkich zainteresowanych nią Użytkowników Internetu.
Aplikacja do aktualizacji mapy hałasu (zgodnie z ustalonym harmonogramem) pobiera aktualne dane o poziomie hałasu i opisie źródła hałasu z bazy danych i wyznacza poziomy emisyjne hałasu dla poszczególnych źródeł. W kolejnym kroku, w oparciu o numeryczny model terenu miasta, obejmujący rzeźbę terenu, rodzaj podłoża, przeszkody (budynki, ekrany akustyczne), punkty w których należy obliczyć wartości poziomu ciśnienia akustycznego, oraz algorytmy do modelowania propagacji dźwięku, wyznaczane zostają poziomy immisyjne hałasu na rozpatrywanym obszarze. W ten sposób przygotowane dane podlegają następnie procesowi wyznaczania konturów (linii o tym samym poziomie hałasu) i są przygotowywane do opublikowania w internetowym systemie GIS, jako dodatkowa warstwa informacyjna. Od tej chwili nowa, zaktualizowana mapa hałasu jest dostępna dla wszystkich zainteresowanych nią Użytkowników Internetu.
