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Red Inalámbrica de Sensores para Monitoreo de Ruido Ambiental
Conference Paper · October 2016
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Maria Calle
Universidad del Norte (Colombia) 81PUBLICATIONS 400CITATIONS
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IBERSENSOR 2016
Red Inalámbrica de Sensores para Monitoreo de Ruido Ambiental
Galyder Viloria, Johanna Niño, Maria Calle Universidad del Norte
Introducción
La contaminación auditiva puede tener repercusiones en la salud humana. Existen leyes locales e internacionales que determinan los máximos niveles de exposición al ruido (DIRECTIVE 2002/49/EC - relating to the assessment and management of environmental noise, 2002). Sin embargo, los sistemas utilizados para monitorear ruido incluyen sonómetros, cuyo costo puede ser significativo. Estudios previos han presentado diferentes alternativas para solucionar el problema (Segura-Garcia, Felici-Castell, Perez-Solano, Cobos, & Navarro, 2015). Este artículo propone un prototipo de red inalámbrica de sensores que permite medir el nivel de ruido en diferentes lugares simultáneamente. El prototipo incluye un circuito de sensado que presenta errores inferiores a 6 % comparados con un sonómetro American Recorder Technologies SPL- 8810. Por esto, el sistema propuesto puede ser una alternativa adecuada para medir ruido ambiental a un costo reducido.
Métodos
El sistema está conformado por cuatro nodos sensores y un nodo coordinador. Los nodos sensores utilizan un microcontrolador PIC32MX270F256B, un transceiver Xbee Serie 2 de Digi y un módulo de adquisición de señales. Dicho módulo utiliza un micrófono electrect, una etapa amplificadora y una etapa de filtrado con red de ponderación A (Foreman, 1991). El nodo coordinador envía las medidas de ruido procesadas por cada nodo hacia un servidor conectado a Internet. La Figura 1 muestra un nodo sensor. El microcontrolador está instalado debajo del módulo Xbee. El nodo sensor se probó midiendo el nivel de ruido en dBA para diferentes frecuencias dentro de la franja auditiva humana. Luego se compararon los resultados con los del sonómetro comercial.
Resultados
Las pruebas se repitieron 10 veces para cada frecuencia, en un ambiente controlado, donde se minimizaron las fuentes de otros sonidos. La Tabla 1 muestra el máximo porcentaje de error relativo. Como se observa, el máximo valor es de 5.8%, lo cual es apropiado para la medición de ruido ambiental.
IBERSENSOR 2016
Figura 1. Construcción del Nodo Sensor
Tabla 1. Comparación entre las medidas del Nodo y Sonómetro SPL-8810 Frequencia (kHz) % Error (máximo)
1 2.2
2 1.6
3 3.0
5 5.8
Conclusiones
Se desarrolló un sistema para medición de contaminación sonora con componentes sencillos de bajo costo. El sistema presenta un error máximo de 5.8% a 5 kHz, comparado con un sonómetro.
Por lo tanto, el sistema es adecuado para monitorear niveles de ruido acústico. El trabajo futuro debe realizar pruebas de campo del sistema y mejoras en el circuito para disminuir el nivel de error.
Referencias
DIRECTIVE 2002/49/EC -relating to the assessment and management of environmental noise (2002). THE EUROPEAN PARLIAMENT AND THE COUNCIL OF THE EUROPEAN UNION.
Foreman, J. E. K. (1991). Sound Analysis and Noise Control. Boston, MA: Springer US. http://doi.org/10.1007/978-1-4684- 6677-5
Segura-Garcia, J., Felici-Castell, S., Perez-Solano, J. J., Cobos, M., & Navarro, J. M. (2015). Low-Cost Alternatives for Urban Noise Nuisance Monitoring Using Wireless Sensor Networks. IEEE Sensors Journal, 15(2), 836–844.
http://doi.org/10.1109/JSEN.2014.2356342
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