 |
BMe Kutatói pályázat |
|
Villamosmérnöki Tudományok Doktori Iskola
BME VIK, Híradástechnikai Tanszék
Témavezető: Dr. Augusztinovicz Fülöp
Környezeti zaj valós idejű forrás-szelektív monitorozása és térképezése
A kutatási téma néhány soros bemutatása
A modern életforma – az urbanizáció, a motorizált közlekedés és a gépesített gyártás – velejárója a környezeti zaj, amely egyben az emberi életminőségre gyakorolt jelentős hatása miatt a környezetvédelem egyik kiemelt területe. A zajvédelem egy olyan aránylag fiatal, de dinamikusan fejlődő iparág, amely folyamatos fejlesztésre ösztönzi a résztvevő gyártókat, szakértőket és szabályzói testületeket, a technológiai fejlődés pedig kutatási programok sorait generálta az elmúlt években. A környezeti zaj elleni védelem elengedhetetlen eszköze az ellenőrzés, melynek napjainkban elérhető leghatékonyabb formái a valós idejű monitorozás és a zajtérképezés. A zajellenőrzés területén pedig még számos olyan kiaknázatlan lehetőség rejlik, melyek új perspektívákat nyithatnak meg a zajvédelem előtt.
A kutatóhely rövid bemutatása
A BME Híradástechnikai tanszékén belül működő akusztikai laboratórium a tanszék és támogatói segítségével biztosít hátteret diákjai fejlődéséhez, valamint a tanszék számos hazai és európai projektjéhez. A laboratórium része a jól felszerelt hangstúdió és süketszoba, valamint az akusztikai mérésekhez és modellezésekhez szükséges eszközök széles választéka. Tevékenysége kiterjed többek közt a rezgés-, jármű-, és teremakusztikára, véges-elemes modellezésre és a digitális stúdiótechnikára.
A kutatás történetének, tágabb kontextusának bemutatása
2007-ben, a budapesti 4-es metróvonal építési zajmonitorozó rendszerének telepítése során merült fel elsőként az igény arra, hogy a mérési eredményeket ne csupán diagramokon, de zajtérképeken is demonstrálhassuk a megrendelő, illetve a lakosság felé. Ez azonban az akkor rendelkezésre álló technológia segítségével nem volt kivitelezhető. Hamar kiderült, hogy a valósidejű zajtérképezésnek nem csak a metróépítés, de számos más építőipari projekt során is hasznát venné az ipar, így arra bátorítottak, hogy kezdjek bele egy ezzel foglalkozó kutatásba. Mivel a kutatást nem csak az ipar, de a zajvédelmi szakma és az akusztikai tudományos körök is támogatták, egy évvel a villamosmérnöki diplomám megszerzése után elkezdtem doktori tanulmányaimat a „Zajtérképek valós idejű frissítése zajmonitorozás segítségével” című kutatási témában.
2009-ben, a zajtérkép-frissítés elméleti alapjainak lefektetését követően derült fény arra, hogy a rendelkezésre álló zajmérő műszerek segítségével – melyek a eredő zajszintet mintavételezik, illetve dolgozzák fel – csak speciális esetekben, illetve komoly költséggel lehetséges a frissítéshez szükséges mérési adatok előállítása. Ennek oka, hogy az esetek nagy többségében a vizsgált zajforrásokon túl számos más domináns zajforrás működik a mérés helyszínén, melyek hozzájárulása az eredő zajszinthez a mérésből nem szűrhető ki. Ez vezetett a kutatási téma kibővítéséhez a „forrás-szelektív zajmonitorozás” problémájával.
2011-ben, miután megfogalmazódott a forrás-szelektív zajmonitorozás elméleti háttere, illetve elvégeztem az elméletet alátámasztó laboratóriumi méréseket, a kutatási területet mindenképpen bővíteni kellett annak érdekében, hogy az eredményeket egy pilot projekt során is kipróbálhassuk. Viszonylag rövid keresés után végül a BME falai közt leltem támogatókra a Tudástranszfer iroda (TTI) és az Információs Társadalom- és Trendkutató Központ (ITTK) szervezeteinél, előbbi az innováció szabadalmi és üzlettervezési költségeit biztosította, utóbbi a piackutatás és egy széleskörű valorizáció elkészítését támogatta egyaránt EU-s forrásokból. Ennek eredményeként megkezdődött a prototípus fejlesztése, illetve az innováció piaci bevezetése, ami remélhetőleg hosszú ideig biztosítani fogja a témában fellelhető számos további kutatás-fejlesztési feladat elvégzéséhez szükséges forrásokat.
A rendszer telepítéséhez előzőleg felmérjük a területet, mely során meg kell határozni azokat a forrásokat, amelyek érzékelhető mértékben befolyásolják a terület egyes pontjaiban fennálló zajterhelést (domináns források); a források ismeretében kijelöljük a mérési ponto(ka)t, ahol a monitorállomás(oka)t elhelyezzük; az állomás(ok) telepítése után létrehozunk egy adatfeldolgozó központot, amely a szenzoros megfigyelési adatok alapján egy algoritmus segítségével forrásösszetevőkre bontja az eredő zajterhelési szinte(ke)t.
Eddigi eredmények
A témában végzett eddigi kutatás során lefektettem a valós idejű zajtérképezési és a forrás-szelektív zajmérési megoldások elméleti alapjait, valamint laborméréseket végeztem az elmélet igazolására. A két feltételezést („1. Az egyes forrásoktól származó zajterhelés térbeli értékeinek időbeli korrelációja”, „2. A több forrástól származó zajterhelés méréssel történő szétválasztása”), az elméleti igazolást, valamint a kísérletek tapasztalatait a Noise Control Engineering Journal (NCEJ) számára megküldött (jelenleg elbírálás alatt álló) folyóiratcikkben összegeztem.
A kutatás mellett mindvégig a zajvédelmi szakmában dolgoztam, 2011-ben megszereztem a Magyar Mérnöki Kamara zaj- és rezgésvédelmi szakértői tevékenységre feljogosító engedélyét. A munkám során lehetőségem volt számos hazai és európai zajvédelmi projektben részt venni, mint a budapesti 4-es metróvonal, a Toulonban épült felszín alatti autópálya, vagy a Birminghamban felújított autópálya híd zajmonitorozása, vagy olyan környezetvédelmi engedélyezési projektekben, mint a hazai M8 és M9 autópályák, a lengyel Varsó-Radom vasútvonal korszerűsítése, vagy a norvég Bergen könnyűvasút-vonal létesítése. A kutatási eredményeket rendszeresen megosztottam a hazai zajvédelmi szakmával az évente rendezett zajvédelmi szemináriumon.
A kutatás során keletkezett innovációról 2012-ben szabadalmi leírás készült „Eljárás és elrendezés környezeti zaj valós idejű, forrás-szelektív monitorozására és térképezésére” címmel, amely beadásra került a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalába (SZTNH). Az innováció hasznosítása érdekében piackutatás és üzleti tervezés történt, valamint előkészítettük a prototípus koncepcióját, és összeállt a fejlesztéshez szükséges csapat (akusztikus mérnök, innováció menedzser, hardver- és szoftverfejlesztő mérnök).
Várható impakt, további kutatás
Nagy lökést jelentett a kutatás számára, hogy a Műegyetem két szervezete is támogatásra érdemesnek találta, illetve hogy az üzleti tanulmányok szerint a piac is érdeklődéssel várja a kutatási eredmények nyomán kifejlesztett termékeket. Reményeim szerint az NCEJ részére megküldött folyóiratcikk legkésőbb a következő év elején megjelenik, és nagyon várom a nemzetközi akusztikai szakma által megfogalmazott kritikákat.
A témában folytatott kutatást mindenképpen érdemes folytatni a továbbiakban is, egyrészről a forrás-szelektív zajmérés minél szélesebb körű alkalmazhatóságát elősegítendő, ami univerzális körülmények között megbízható forrás-azonosítást követel, illetve olyan tanuló algoritmus megalkotása céljából, amely emberi felügyelet nélkül is képes felépíteni a forrás-azonosításhoz elengedhetetlen döntési adatbázist, ami tovább egyszerűsíti a rendszerek telepítését, és bővíti alkalmazhatóságuk körét.
Saját publikációk, hivatkozások, linkgyűjtemény
Kapcsolódó saját publikációk listája:
- GERÉB GÁBOR, MOLITORISZ PÉTER, RONAN LEROY: On-line-Überwachnung beim Bau der U-Bahn-Linie U4 in Budapest: Gebäudemonitoring, Lärm- und Erschütterungsschutz sowie geotechnische und hydrologische Datenerfassung. – BAUTECHNIK 84:(6) pp. 422-425., 2007
- GERÉB GÁBOR: Zajmonitoring szerepe a zajvédelemben – Zajvédelmi szeminárium Sopron, Magyarország, 2007.
- GERÉB GÁBOR: Közlekedési zaj hatástanulmányok Angliában: hagyomány és korszerűség – Zajvédelmi szeminárium Balatonvilágos, Magyarország, 2009
- GERÉB GÁBOR: Valós idejű zajtérkép alkalmazása a környezetvédelemben – Zajvédelmi szeminárium Tiszafüred, Magyarország, 2010.
Linkgyűjtemény: