Medición del comportamiento de conmutación de luz mediante un registrador de datos ligero y de ocupación

Resumen

En este artículo se describe un procedimiento para usar e implementar un registrador de datos ligero y de ocupación que permite recopilar datos sobre el comportamiento de conmutación de luz de los participantes en la configuración de campo.

Resumen

Debido a las discrepancias entre el comportamiento proambiental autoinformado y observado, los investigadores sugieren el uso de medidas de comportamiento más directas. Aunque la observación directa del comportamiento puede aumentar la validez externa y la generalización de un estudio, puede llevar mucho tiempo y estar sujeta a un sesgo de experimentador u observador. Para abordar estos problemas, el uso de registradores de datos como alternativa a la observación natural puede permitir a los investigadores realizar estudios amplios sin interrumpir los comportamientos naturales de los participantes. Este artículo describe una de estas herramientas, el registrador de datos ligero y de ocupación, con su descripción técnica, protocolo de implementación e información sobre sus posibles aplicaciones en experimentos psicológicos. Los resultados de la prueba de la fiabilidad del registrador en comparación con la observación humana se proporcionan junto con un ejemplo de los datos recopilados durante una medición de 15 días en el baño público (N 1.148) que incluye: 1) cambios de ocupación de la habitación; 2) cambios de luz en interiores; y 3) tiempo de ocupación de la habitación.

Introducción

Una de las medidas más utilizadas de comportamiento proambiental en psicología son los autoinformes en forma de encuestas, entrevistas o cuestionarios¹. Entre las razones indicadas para esta tendencia se encuentra simplemente la dificultad para llevar a cabo experimentos de campo, que normalmente requieren una cantidad justa de recursos y una operacionalización precisa^2,3. Sin embargo, la compensación vale la pena el esfuerzo ya que está bien establecido que confiar en medidas de auto-informe puede ser engañoso en la predicción del comportamiento objetivo^4,5,6.

Al tratar de evitar este problema, los investigadores que se centran en el estudio del comportamiento de conservación de energía generalmente utilizan datos observacionales (categorización nominal de eventos observados, por ejemplo, encendido/apagado de luces) o residuales (evidencia cuantificable de un comportamiento pasado, por ejemplo, consumo de energía en kWh) como mediciones de variables dependientes⁷. Aunque ambos tipos de mediciones son valiosos, los datos observacionales se utilizan con mayor frecuencia en los experimentos de campo^2,3,8, especialmente cuando sus variables dependientes se refieren al comportamiento de conmutación de luz.

Antes de obtener datos observacionales, los investigadores deben considerar varias cuestiones metodológicas, que son: 1) representatividad de la muestra; 2) el número de observadores para excluir posibles errores humanos; 3) acuerdo entre observadores para excluir el sesgo de los experimentadores; 4) la ubicación del observador, que debe ocultarse a fin de reducir la posibilidad de ser visto por los participantes; 5) codificación de observación definida clara y específicamente; 6) prueba previa de las medidas de observación; 7) capacitación de observadores; y 8) establecer el calendario sistemático de la observación⁹. A pesar de que la mayoría de los problemas mencionados ya se abordaron, por ejemplo, aquellos que se refieren al análisis de confiabilidad¹⁰ o a la codificación de datos observacionales^11,parece que no todos reciben mucha atención en artículos que describen experimentos sobre el comportamiento de conmutación de luz.

Un análisis de cuatro estudios^12,13,14,15 que fueron elegidos por su similitud en el contexto experimental (todos ellos se referían a la conducta de conmutación de luz en baños públicos / baños) mostró que aunque los detalles de ubicación en cada uno de los estudios eran precisos, los detalles de medición de la observación variaron. Dado que cada estudio empleó observación naturalista, la recopilación de información sobre el comportamiento de los participantes que eran el sexo opuesto de los observadores no siempre fue posible¹⁴ debido a una posible interferencia o violación de las normas sociales (por ejemplo, si un experimentador masculino entrara en un baño de mujeres o viceversa). En algunos casos, no se proporcionaron los datos precisos de los géneros de los participantes¹⁵. Esto parece ser una limitación al tener en cuenta que el género puede ser un factor importante en la predicción del comportamiento proambiental¹⁶.

Las mayores diferencias, sin embargo, surgieron en la descripción de los observadores y los tiempos de medición. Aunque estas descripciones serán naturalmente diferentes sobre la base de la ubicación experimental, el número exacto de observadores no siempre se proporcionó¹⁴. Además, la ubicación exacta de los observadores no fue explícita^12,14,15, lo que dificulta la realización de posibles replicaciones y garantiza que los participantes no sean conscientes de ser observados. En cuatro artículos analizados, sólo uno proporcionó una descripción detallada de la ubicación del observador¹³.

Además, los tiempos exactos de los intervalos de observación sólo fueron proporcionados por un estudio^12, mientras que otros estudios describieron los tiempos generales de estudio (con una descripción general de cuántas veces en cada día de estudio tuvo lugar la observación)^13,15 o no la describieron en absoluto¹⁴. Esto puede volver a impedir la replicación y el establecimiento de si el calendario de observación fue sistemático y suficiente a los efectos del estudio.

Las limitaciones de estos experimentos se presentan como directrices y puntos importantes que deben tenerse en cuenta en futuras investigaciones. En ningún caso se pretendía socavar la importancia de estos estudios. Las áreas indicadas deben ser consideradas para maximizar la operacionalización del estudio con el fin de facilitar las replicaciones, que desempeñan un papel importante en la psicología^17,18, y simplificar la conducción de experimentos de campo. Sin embargo, es cuestionable si todas las cuestiones mencionadas pueden tratarse mejorando los métodos de observación que, en última instancia, se basan en observadores humanos.

Por estas razones, la ocupación y el registrador de datos ligeros (ver Tabla de Materiales)es una herramienta valiosa que se puede utilizar eficazmente para recopilar información sobre un tipo particular de comportamientos de conservación de energía, conmutación de luz, sin las limitaciones de uso de observadores o restricciones éticas (el registrador no recopila los datos audiovisuales). En general, el objetivo de este artículo es presentar la descripción técnica y las posibilidades de un modelo de la ocupación y el registrador de datos ligeros. Para el conocimiento de los autores, este es el primer intento de presentar esta herramienta a fondo en el contexto de su uso en experimentos de campo en psicología.

Descripción técnica de los madereros
El modelo de registrador de datos de ocupación/luz (ver Tabla de Materiales)que se utilizó para este artículo estaba equipado con una capacidad de memoria estándar de 128 kB. El registrador pesa 30 g y su tamaño es de 3,66 cm á 8,48 cm á 2,36 cm. Detalles adicionales y el manual del producto se pueden encontrar en el sitio web del fabricante¹⁹.

Los botones de control, el sensor de luz y la bandeja de la batería se encuentran en el panel superior. El panel frontal consta del sensor de ocupación y una pantalla LCD, mientras que el panel posterior está equipado con imanes y bucles de montaje(Figura 1). El puerto USB 2.0 se encuentra en el panel inferior, para permitir la conexión del registrador al ordenador con un cable USB con el fin de permitir la configuración antes de la implementación y para obtener posteriormente lecturas utilizando el paquete de software de análisis dedicado a este registrador de datos.

El umbral del sensor de luz integrado (fotocélula) es superior a 65 lx, que funciona con diferentes tipos de luz (LED, CFL, fluorescente, HID, incandescente, natural) que se pueden encontrar en la mayoría de los espacios públicos. En general, el registrador interpreta los cambios de estado de la luz (ON/OFF) dependiendo de la intensidad de la señal de luz, más precisamente, si cae por debajo o se eleva por encima de los niveles del umbral de calibración. También debe tenerse en cuenta que el sensor está asegurado de la detección falsa de los estados ON y OFF por un nivel de histéresis incorporado de aproximadamente 12,5%¹⁹.

Un sensor de movimiento determina si la habitación está ocupada o desocupada. Con el uso de un sensor infrarrojo piroeléctrico (PIR), detecta el movimiento de las personas por su temperatura corporal (que difiere de la temperatura del entorno). El rango de detección del registrador discutido tiene un máximo de 5 m y la versión extendida del registrador tiene un rango de 12 m. El rendimiento de detección horizontal funciona hasta 94o (47o) y vertical hasta 82o (41o).

El modelo descrito de registrador de datos de ocupación/luz ha sido validado junto con los sensores de ciencia de construcción de código abierto y parece proporcionar una medición fiable de la intensidad de la luz y la frecuencia de ocupación²¹. Además, estos modelos de madereros se han demostrado útiles en la investigación del entorno construido, precisamente en aplicaciones de iluminación^22,23,24.

Protocolo

El estudio fue aprobado por el comité de ética de la Universidad SWPS de Ciencias Sociales y Humanidades en Varsovia (número 46/2016).

1. Elegir un sitio experimental para la implementación del maderero

1. Elija un sitio experimental interior que permita montar el registrador cerca de la fuente de luz (para una detección adecuada de los cambios de luz), así como recopilar los datos sobre el comportamiento relativo al estado de ocupación de la habitación (para una detección de movimiento adecuada) de participantes individuales (es decir, uno a la vez).
2. Establecer el uso previsto de la habitación y sus usuarios designados (hombres, mujeres o co-ed).
   NOTA: Un ejemplo de un sitio experimental podría ser un baño público de un solo puesto debido al hecho de que este tipo de habitación es visitada con frecuencia e individualmente por sus usuarios. Además, en la mayoría de los casos, es posible especificar si la habitación es visitada por hombres o mujeres, en función de su designación.
3. Visite un sitio elegido y observe el tipo / número de fuentes de luz en funcionamiento junto con sus interruptores de luz. Compruebe si varias fuentes de luz están controladas por uno o varios interruptores de luz.
4. Compruebe las posibilidades de montar el registrador junto a la fuente de luz. Asegúrese de que el lugar de montaje del registrador no esté cerca de ningún tipo de fuentes de calefacción (por ejemplo, calentadores, ventanas o espejos) para asegurarse de que solo se registrará el calor corporal de los usuarios de la habitación.
5. Adquiera los permisos escritos necesarios del propietario del sitio para la instalación del registrador y la realización del experimento. Proporcione al propietario del sitio los detalles del experimento, el tipo de los registradores y su aplicación en forma escrita.

2. Configuración del registrador antes de la implementación

1. Descargue e instale el software dedicado (consulte Tabla de materiales)disponible para plataformas Windows/Mac para iniciar, leer y trazar datos de registradores de datos.
   NOTA: Además, puede encontrar una descripción detallada con los requisitos básicos del sistema y el manual del software en el sitio web del fabricante (consulte la Tabla de materiales).
2. Conecte el registrador a través del cable USB al ordenador (conecte el extremo más grande del cable de interfaz USB en un puerto USB del ordenador y el extremo más pequeño del cable de interfaz USB en el puerto del dispositivo).
3. Inicie el software.
4. Haga clic en el icono Iniciar de la barra de herramientas (o seleccione Iniciar comando en el menú del dispositivo) que abre la ventana de configuración de los registradores.
   NOTA: Esta opción no estará disponible cuando el registrador no esté conectado al ordenador. La ventana del registrador de lanzamiento se divide en las tres secciones siguientes: 1) información del registrador que presenta el modelo, el número de serie, el número de despliegue y el nivel de batería actual del registrador seleccionado; 2) lista de los sensores disponibles para el registrador; y 3) configuración de despliegue. Desde esta interfaz, se pueden establecer características específicas que configurarán el registrador antes del despliegue, como las mencionadas anteriormente: configuración del sensor, configuración de filtros de visualización de datos, registro de inicio/parada y visualización de la pantalla LCD.
5. Introduzca un nombre para el lanzamiento que se utilizará como nombre de archivo predeterminado durante la lectura y guardar los datos registrados por el registrador.
6. Seleccione el sensor de luz. Establezca la medición en Log State en la lista desplegable y elija la descripción de estado off/on en la lista desplegable.
7. Seleccione el sensor de ocupación. Establezca la medición en Log State en la lista desplegable y elija la descripción de estado desocupada/ocupada en la lista desplegable.
   NOTA: Los canales de la ocupación y del sensor de luz se pueden configurar para registrar los cambios de estado o el tiempo de ejecución. En la configuración de cambio de estado, el trabajo del registrador depende de eventos. Al comprobar cada segundo si hay un cambio de estado, el registrador solo registrará un valor con marca de tiempo (cuánto dura un evento, fecha y hora) cuando se produce el cambio de estado. Por otro lado, en la configuración de tiempo de ejecución, el registrador comprueba y registra el estado del sensor una vez cada segundo.
8. Haga clic en el botón Filtros para habilitar el cálculo automático de valores adicionales (por ejemplo, máximo, mínimo, promedio o total).
   NOTA: El paso 2.8 es opcional y sirve para filtrar los datos de cada serie durante la lectura de los registradores.
   1. Seleccione el tipo de sensor de elección. Seleccione el tipo de filtro y el intervalo que desea utilizar.
   2. Edite el nombre y haga clic en Crear nueva serie. Haga clic en Listo.
9. Haga clic en el botón Avanzado para acceder a las propiedades del sensor.
   1. Seleccione el sensor de luz. Seleccione Establecer la máxima sensibilidad para la calibración y haga clic en el botón Guardar.
      NOTA: De forma predeterminada, el sensor de luz se puede calibrar automáticamente en la ubicación donde se desplegará el registrador mediante el botón de control situado en el panel superior. Simplemente pulsando el botón de calibración, mientras está en el lugar de implementación, la pantalla LCD de los registradores mostrará la intensidad de la señal de la luz que se está monitoreando (utilice esta opción cuando se desconozcan los niveles de luz en el sitio experimental antes del despliegue). La sensibilidad de los sensores también se puede ajustar mediante la opción "Establecer la sensibilidad máxima/mínima" - si los niveles de luz en el lugar de despliegue se conocen de antemano. Estas formas de calibración garantizan una lectura precisa de los cambios de luz entre los estados ON y OFF.
   2. Seleccione el sensor de ocupación. Seleccione un valor de tiempo de espera preestablecido (es decir, 10 s; 30 s; 1 min; 2 min; 5 min) o seleccione Personalizado e introduzca un valor en minutos y segundos si es necesario. Haga clic en el botón Guardar.
      NOTA: El valor de tiempo de espera especifica el período de inactividad necesario para que el sensor tenga en cuenta el área desocupada. De forma predeterminada, este atributo se establece en 1 min.
10. Seleccione cuándo iniciar el registrador, dependiendo del plan experimental: 1) inmediatamente; 2) a intervalos (disponible al registrar el tiempo de ejecución); 3) en una fecha/hora especificada; o 4) utilizando manualmente el botón de inicio.
11. Seleccione cuándo el registrador debe detener el registro: 1) cuando se llena la memoria; 2) detenerse en una fecha/hora especificada; 3) detener manualmente o 4) nunca detenerse, lo que resulta en el más reciente datos sobrescribiendo el más antiguo.
12. Haga clic en el botón Inicio al finalizar la configuración. Desconecte el registrador del ordenador.

3. Despliegue del registrador en la configuración de campo

1. Visite el sitio experimental antes de la hora en que el registrador comenzará a grabar los datos.
2. Equipar el registrador con un tubo de luz de fibra óptica adicional (ver Tabla de Materiales) conectándolo a la parte posterior del registrador, con el fin de filtrar cualquier luz ambiental (procedente de ventanas o reflejos de espejo) y asegurar las lecturas más precisas.
   NOTA: El tubo de luz mide 30,48 cm de largo y se puede doblar para acceder a áreas de difícil acceso, lo que también puede ser útil para ocultar el registrador de la vista de cualquier usuario de la habitación.
3. Monte el registrador con el tubo de luz junto a la fuente de luz designada con el uso de: 1) cuatro imanes incorporados en la parte posterior del registrador que pueden fijarlo a una superficie magnética; 2) tira adhesiva que se puede fijar a la parte posterior del registrador para montarlo en paredes u otras superficies planas; 3) cualquier cinta de doble cara para pegar el registrador a una superficie; o 4) la correa de gancho y lazo que se puede utilizar a través de los bucles de montaje en ambos lados del registrador para montarlo en una superficie curva.
   NOTA: La elección del método de montaje depende del tipo de superficie en la que se montará el registrador.
4. Deje el sitio experimental para el tiempo del registro de datos establecido o planificado.
5. Después de terminar la grabación, vuelva a visitar el sitio experimental y retire el registrador con el fin de la lectura de datos.

4. Lectura de datos

1. Conecte el registrador a través del cable USB al ordenador e inicie el paquete de software de análisis dedicado al registrador de datos (consulte Tabla de materiales).
2. Haga clic en el botón Leer dispositivo del panel de control o seleccione Lectura en el menú del dispositivo, lo que permitirá al registrador descargar los datos recopilados.
3. Elija una ubicación y un nombre de archivo o acepte la ubicación y el nombre predeterminados para guardar los datos. Haga clic en Guardar y seleccione los sensores y/o eventos que desea mostrar en un gráfico y haga clic en Trazar.
4. Seleccione la serie que desea ver en los datos de la tabla y trazar. Haga clic en el botón Todo o Ninguno para seleccionar o anular la selección de todas las series, o haga clic en las casillas de verificación para seleccionar o anular la selección de series individuales.
   NOTA: Los datos de la tabla se presentan numéricamente mediante filtros agregados que se establecieron antes de la implementación. Cada columna corresponde al tipo de datos recopilados. Por ejemplo, la columna etiquetada como "luz" presenta las ocurrencias de conmutación de luz, mientras que la columna etiquetada como "ocupación" presenta la información sobre la presencia de movimiento en el campo donde se desplegó el registrador. En cada columna, los cambios de estado se presentan dicotómicamente (el número "0" representa el estado de luz de apagado en la columna "luz" y la falta de movimiento en la columna "ocupación").
5. Seleccione Exportar datos de tabla en el panel de control. Elija la carpeta de destino para la exportación.
   NOTA: Es posible realizar una lectura de datos y exportarla a texto, valores separados por comas u archivos de hoja de cálculo. Otras opciones, como el trazado de datos, también están disponibles; sin embargo, debido al hecho de que la mayoría de los investigadores trabajan en datos exportados y utilizan paquetes estadísticos, decidimos presentar la lectura de datos más básica. Para obtener más información, consulte el manual de registradores¹⁹.

Resultados

Prueba de fiabilidad de los madereros en comparación con la observación humana
Con el fin de probar la fiabilidad del maderero en comparación con la observación humana, se llevó a cabo una prueba de campo de 4 horas en un baño masculino de un solo puesto ubicado en el campus de la Universidad. Dos observadores masculinos esperaron fuera del baño (aproximadamente 5 m de la puerta principal) y registraron de forma independiente el comportamiento de los visitantes en términos de tasas de ocupaci?...

Discusión

Al planear el uso de más de un sitio (para la implementación del registrador) al mismo tiempo, debe asegurarse de que cada sitio tiene un diseño arquitectónico idéntico con el fin de excluir la posibilidad de que se produzcan diferentes patrones de comportamiento de los participantes (es decir, resultantes de los tiempos de ocupación y las posibilidades de conmutación de luz). Un sitio adecuado debe estar equipado con una o más fuentes de luz con un solo interruptor de luz correspondiente, visible para el ocupant...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
HOBO Occupancy/Light (5m Range) Data Logger	ONSET	UX90-005	As advertised by Onset - The HOBO UX90-005 Room Occupancy/Light Data Logger is available in a standard 128 KB memory model (UX90-005) capable of 84,650 measurements and an expanded 512KB memory version (UX90-005M) capable of over 346,795 measurements. For details and other products visit: https://www.onsetcomp.com/products/data-loggers/ux90-005
HOBO Light Pipe	ONSET	UX90-LIGHT-PIPE-1	An optional fiber optic attachment or light pipe that eliminates effects of ambient light to ensure the most accurate readings. For details visit: https://www.onsetcomp.com/support/manuals/17522-using-ux90-light-pipe-1
HOBOware	ONSET	-	Setup, graphing and analysis software for Windows and Mac. There are two versions of HOBOware: HOBOware (available for free) and HOBOware Pro (paid version which allows for additional analysis with different loggers). Each of them are dedicated to HOBO loggers. For details visit: https://www.onsetcomp.com/products/software/hoboware