Spatio-Temporal Analysis of Urban Acoustic Environments with Binaural Psycho-Acoustical Considerations for IoT-based Applications

Sound pleasantness or annoyance perceived in urban soundscapes is a major concern in environmental acoustics. Binaural psychoacoustic parameters are helpful to describe generic acoustic environments, as it is stated within the ISO 12913 framework. In this paper, the application of a Wireless Acoustic Sensor Network (WASN) to evaluate the spatial distribution and the evolution of urban acoustic environments is described. Two experiments are presented using an indoor and an outdoor deployment of a WASN with several nodes using an Internet of Things (IoT) environment to collect audio data and calculate meaningful parameters such as the sound pressure level, binaural loudness and binaural sharpness. A chunk of audio is recorded in each node periodically with a microphone array and the binaural rendering is conducted by exploiting the estimated directional characteristics of the incoming sound by means of DOA estimation. Each node computes the parameters in a different location and sends the values to a cloud-based broker structure that allows spatial statistical analysis through Kriging techniques. A cross-validation analysis is also performed to confirm the usefulness of the proposed system.Ingeniería, Industria y Construcció

Análisis del campo sonoro y la molestia de la contaminación acústica en ciudades mediante el uso de redes de sensores.

En la constante evolución en la que viven las ciudades actuales, la preocupación por la contaminación acústica y la concienciación sobre el ruido se han incrementado en los últimos años. El aumento de los niveles de contaminación acústica ha hecho que se ponga más atención en el ruido y sus efectos en las personas, y cómo éstas pueden estar de afectadas, ya no de manera directa con problemas de salud, pero sí en cómo el ruido afecta más subjetivamente de una manera negativa en la calidad de vida, percibiéndose como molestia acústica. Los decibelios se llevan midiendo desde hace décadas, pero la molestia percibida por las personas originada por el ruido se ha empezado a estudiar más recientemente. La tendencia de las ciudades actuales a un cambio de modelo, adoptando el concepto de ciudad inteligente, ha hecho que éstas se empiecen a valer de una serie de herramientas tecnológicas para su avance y desarrollo. El crecimiento de las ciudades busca ser sostenible, a la vez que ser capaz de aumentar la calidad de vida de las personas que viven en ellas, siendo por ello necesarias nuevas fuentes de información sobre todos los aspectos de la ciudad y sus ciudadanos. Esta tesis se enfoca en el uso de las tecnologías actuales de las redes de sensores y de los dispositivos de Internet of de las Cosas y cómo se pueden usar estas tecnologías para la evaluación del ambiente sonoro de las ciudades, con el objetivo de poder evaluar la sensación de molestia que tendrían los habitantes de esas ciudades. En el pasado, las redes de sensores se han utilizado en muchos campos, y en la acústica han sido utilizadas en diversas aplicaciones. Normalmente, estas aplicaciones se enfocan en la adquisición de niveles de presión sonora, y diversos parámetros estadísticos relacionado con estos niveles, pero las sensaciones de las personas no quedan englobadas en su totalidad con estos parámetros. Es por ello que en este trabajo se ha propuesto la implementación en dispositivos acústicos autónomos del cálculo de parámetros psicoacústicos con el objetivo de aportar contribuciones en este campo de investigación. Para acercar aún más los análisis de estos dispositivos a la respuesta humana, se ha diseñado un sistema que realiza de manera previa una adaptación de las señales capturadas para emular la señal binaural que captaría el sistema auditivo humano. Esto se hace por medio de la captación de señales monofónicas a través de un sistema de array de micrófonos en el dispositivo y procesando estas señales. Posteriormente, se ha implementado un proceso que permite calcular la molestia sonora provocada por la señal binaural sintetizada en la fase anterior. Finalmente, se ha llevado a cabo una evaluación del dispositivo en varias aplicaciones tanto reales como de laboratorio. En estas pruebas se pone en funcionamiento el dispositivo propuesto en este trabajo de investigación, con el objetivo de estudiar el ambiente sonoro. También se compara la precisión de cómo el dispositivo es capaz de evaluar la molestia acústica a la que pueden estar expuestas las personas con respecto a los métodos de evaluación clásicos. En general, los resultados muestran que el uso de las tecnologías de las redes de sensores acústicos y su implantación en ciudades es una herramienta de utilidad para conocer más sobre éstas. Además, la creación de un nuevo dispositivo que es capaz de evaluar por medio de parámetros psicoacústicos la sensación subjetiva de molestia acústica abre las puertas a obtener información valiosa sobre la calidad de vida de los habitantes de las ciudades.Ingeniería, Industria y Construcció

Intelligent Urban data monitoring for smart cities

Urban data management is already an essential element of modern cities. The authorities can build on the variety of automatically generated information and develop intelligent services that improve citizens daily life, save environmental resources or aid in coping with emergencies. From a data mining perspective, urban data introduce a lot of challenges. Data volume, velocity and veracity are some obvious obstacles. However, there are even more issues of equal importance like data quality, resilience, privacy and security. In this paper we describe the development of a set of techniques and frameworks that aim at effective and efficient urban data management in real settings. To do this, we collaborated with the city of Dublin and worked on real problems and data. Our solutions were integrated in a system that was evaluated and is currently utilized by the city. © Springer International Publishing AG 2016