Mesurer le comportement de commutation de la lumière à l'aide d'un enregistreur de données d'occupation et de lumière

Résumé

Cet article décrit une procédure d'utilisation et de déploiement d'un enregistreur de données d'occupation et de lumière qui permet de recueillir des données sur le comportement de commutation de lumière des participants dans les paramètres de terrain.

Résumé

En raison des écarts entre les comportements pro-environnementaux autodéclarés et observés, les chercheurs suggèrent l'utilisation de mesures plus directes du comportement. Bien que l'observation comportementale directe puisse augmenter la validité externe et la généralisation d'une étude, elle peut prendre du temps et faire l'objet d'un biais d'expérimentation ou d'observateur. Pour résoudre ces problèmes, l'utilisation d'enregistreurs de données comme alternative à l'observation naturelle peut permettre aux chercheurs de mener de vastes études sans interrompre les comportements naturels des participants. Cet article décrit l'un de ces outils, l'enregistreur de données d'occupation et de lumière, avec sa description technique, son protocole de déploiement et ses informations sur ses applications possibles dans le domaine des expériences psychologiques. Les résultats de l'essai de la fiabilité de l'enregistreur par rapport à l'observation humaine sont fournis en même temps qu'un exemple des données recueillies au cours d'une mesure de 15 jours dans les toilettes publiques (N - 1 148) qui comprend : 1) les changements d'occupation des chambres; 2) changements de lumière d'intérieur ; et 3) le temps d'occupation des chambres.

Introduction

L'une des mesures les plus couramment utilisées du comportement pro-environnemental en psychologie sont les auto-déclarations sous forme d'enquêtes, d'entrevues ou de questionnaires¹. Parmi les raisons indiquées pour cette tendance, il y a simplement la difficulté de mener des expériences sur le terrain, qui nécessitent généralement une bonne quantité de ressources et une opérationnalisation précise^2,3. Cependant, le compromis en vaut la peine puisqu'il est bien établi que le fait de s'appuyer sur des mesures d'autodéclaration peut être trompeur dans la prédiction du comportement objectif^4,5,6.

Tout en essayant d'éviter ce problème, les chercheurs qui se concentrent sur l'étude du comportement d'économie d'énergie utilisent généralement des données d'observation (catégorisation nominale des événements observés, par exemple, allumer/éteindre les lumières) ou résiduelles (preuves quantifiables d'un comportement passé, par exemple, la consommation d'énergie en kWh) comme mesures des variables dépendantes⁷. Bien que les deux types de mesures soient précieux, les données d'observation sont le plus couramment utilisées dans les expériences sur le terrain^2,3,8, en particulier lorsque leurs variables dépendantes concernent le comportement de commutation de la lumière.

Avant d'obtenir des données d'observation, les chercheurs devraient tenir compte de plusieurs questions méthodologiques, qui sont : 1) la représentativité de l'échantillon; 2) le nombre d'observateurs afin d'exclure d'éventuelles erreurs humaines; 3) accord inter-observateurs afin d'exclure les biais des expérimentaux; 4) l'emplacement des observateurs, qui doit être dissimulé afin de réduire la possibilité d'être repéré par les participants; 5) codage d'observation clairement et spécifiquement défini; 6) prétest des mesures d'observation; 7) la formation des observateurs; et 8) l'établissement d'un calendrier systématique de l'observation⁹. Même si la plupart des questions mentionnées ont déjà été abordées — par exemple celles qui concernent l'analyse de fiabilité¹⁰ ou le codage des données d'observation¹¹— il semble que toutes ne reçoivent pas beaucoup d'attention dans les articles qui décrivent des expériences sur le comportement de commutation de la lumière.

Une analyse de quatre études^12,13,14qui ont été choisies pour leur similitude dans le contexte expérimental (toutes concernaient le comportement de commutation de lumière dans les salles de bains publiques/toilettes) a montré que même si les détails de l'emplacement dans chacune des études étaient précis, les détails de mesure d'observation variaient. Étant donné que chaque étude utilisait l'observation naturaliste, la collecte d'informations sur le comportement des participants qui étaient le sexe opposé des observateurs n'était pas toujours possible¹⁴ en raison d'interférences possibles ou de violation des normes sociales (par exemple, si un expérimentateur masculin devait entrer dans les toilettes d'une femme ou vice versa). Dans certains cas, les données précises sur le sexe des participants n'ont pas été fournies¹⁵. Cela semble être une limitation lorsque l'on tient compte du fait que le genre peut être un facteur important dans la prévision du comportement pro-environnemental¹⁶.

Les plus grandes différences, cependant, sont apparues dans la description des observateurs et les temps de mesure. Même si ces descriptions seront naturellement différentes en fonction de l'emplacement expérimental, le nombre précis d'observateurs n'a pas toujours été fourni¹⁴. En outre, l'emplacement exact des observateurs n'était pas explicite^12,14,15, ce qui rend difficile la conduite des réplications possibles et de s'assurer que les participants ne sont pas au courant d'être observés. Sur quatre articles analysés, un seul a fourni une description détaillée de l'emplacement de l'observateur¹³.

En outre, les temps exacts des intervalles d'observation n'ont été fournis que par une étude^12, tandis que d'autres études ont décrit les temps d'étude globaux (avec une description générale du nombre de fois par jour d'étude où l'observation a eu lieu)^13,15 ou ne l'ont pas décrite du tout¹⁴. Cela peut à nouveau empêcher la reproduction et établir si le moment d'observation était systématique et suffisant aux fins des objectifs de l'étude.

Les limites de ces expériences sont présentées comme des lignes directrices et des points importants qui devraient être pris en considération dans les recherches futures. En aucun cas, il n'était destiné à miner l'importance de ces études. Les domaines indiqués devraient être pris en considération pour maximiser l'opérationnalisation des études afin de faciliter les réplications, qui jouent un rôle important dans la psychologie^17,18, et de simplifier la conduction des expériences sur le terrain. Cependant, on peut se demander si toutes les questions mentionnées peuvent être traitées en améliorant les méthodes d'observation qui, en fin de compte, reposent sur des observateurs humains.

Pour ces raisons, l'enregistreur de données d'occupation et de lumière (voir Tableau des matériaux) est un outil précieux qui peut être utilisé efficacement pour recueillir des informations sur un type particulier de comportements d'économie d'énergie, de commutation de lumière, sans les limitations de l'utilisation d'observateurs ou de restrictions éthiques (le bûcheron ne recueille pas les données audiovisuelles). Dans l'ensemble, le but de cet article est de présenter la description technique et les possibilités d'un modèle de l'enregistreur de données d'occupation et de lumière. À la connaissance des auteurs, il s'agit de la première tentative de présenter cet outil à fond dans le contexte de son utilisation dans des expériences de terrain en psychologie.

Description technique des bûcherons
Le modèle d'enregistrement des données d'occupation/lumière (voir Tableau des matériaux)qui a été utilisé pour cet article était équipé d'une capacité de mémoire standard de 128 kB. Le bûcheron pèse 30 g et sa taille est de 3,66 cm à 8,48 cm et 2,36 cm. Des détails supplémentaires et le manuel du produit peuvent être trouvés sur le site Web du fabricant¹⁹.

Les boutons de commande, le capteur de lumière et le plateau de la batterie sont situés sur le panneau supérieur. Le panneau avant se compose du capteur d'occupation et d'un écran LCD, tandis que le panneau arrière est équipé d'aimants et de boucles de montage (Figure 1). Le port USB 2.0 est situé sur le panneau inférieur, pour permettre la connexion de l'enregistreur à l'ordinateur avec un câble USB afin de permettre la mise en place avant le déploiement et d'obtenir plus tard des readouts en utilisant le logiciel d'analyse dédié à cet enregistreur de données.

Le seuil intégré de capteur de lumière (photocellule) est supérieur à 65 lx, qui fonctionne avec différents types de lumière (LED, CFL, fluorescent, HID, incandescent, naturel) qui peuvent être trouvés dans la plupart des espaces publics. Dans l'ensemble, l'enregistreur interprète les changements d'état de la lumière (ON/OFF) en fonction de la force du signal lumineux, plus précisément, qu'il tombe en dessous ou s'élève au-dessus des niveaux du seuil d'étalonnage. Il convient également de noter que le capteur est protégé contre la fausse détection des états ON et OFF par un niveau d'hystérèse intégré d'environ 12,5 %¹⁹.

Un capteur de mouvement détermine si la pièce est occupée ou inoccupée. Avec l'utilisation d'un capteur infrarouge pyroélectrique (PIR), il détecte le mouvement des personnes par leur température corporelle (qui diffère de la température de l'environnement). La plage de détection de l'enregistreur discuté a un maximum de 5 m et la version étendue de l'enregistreur a une portée de 12 m. Les performances de détection horizontale s'accumulent jusqu'à 94 degrés (47 degrés) et verticales jusqu'à 82 degrés (41 degrés).

Le modèle décrit d'enregistreur de données d'occupation/lumière a été validé aux côtés des capteurs de sciences du bâtiment Open Source et semble fournir une mesure fiable de l'intensité lumineuse et de la fréquence d'occupation²¹. En outre, ces modèles de bûcherons ont été montrés utiles dans la recherche sur l'environnement bâti, précisément dans les applications d'éclairage^22,23,24.

Protocole

L'étude a été approuvée par le comité d'éthique de l'Université des sciences sociales et humaines du SWPS à Varsovie (numéro 46/2016).

1. Choix d'un site expérimental pour le déploiement des bûcherons

1. Choisissez un site expérimental intérieur qui permettra de monter l'enregistreur à proximité de la source de lumière (pour une détection adéquate des changements de lumière) ainsi que de recueillir les données sur le comportement concernant l'état d'occupation de la pièce (pour une détection adéquate des mouvements) de participants individuels (c.-à-d. un à la fois).
2. Établir l'utilisation prévue de la salle et de ses utilisateurs désignés (hommes, femmes ou co-ed).
   REMARQUE : Un exemple de site expérimental pourrait être une toilette publique à un seul décrochage en raison du fait que ce type de pièce est fréquemment et individuellement visité par ses utilisateurs. En outre, dans la plupart des cas, il est possible de préciser si la salle est visitée par des hommes ou des femmes, en fonction de sa désignation.
3. Visitez un site choisi et notez le type / nombre de sources lumineuses fonctionnelles avec leurs interrupteurs. Vérifiez si plusieurs sources de lumière sont contrôlées par un ou plusieurs interrupteurs.
4. Vérifiez les possibilités de montage de l'enregistreur à côté de la source de lumière. Assurez-vous que le lieu de montage des bûcherons n'est pas à proximité de toute forme de sources de chauffage (p. ex., chauffe-eau, fenêtres ou miroirs) afin de s'assurer que seule la chaleur corporelle des utilisateurs de la pièce sera enregistrée.
5. Acquérir toutes les autorisations écrites nécessaires du propriétaire du site pour l'installation de l'enregistreur et la réalisation de l'expérience. Fournir au propriétaire du site les détails de l'expérience, le type des bûcherons et son application sous forme écrite.

2. Configuration de l'enregistreur avant le déploiement

1. Téléchargez et installez le logiciel dédié (voir Tableau des matériaux) disponible pour les plateformes Windows/Mac pour le lancement, la lecture et l'analyse des données des enregistreurs de données.
   REMARQUE: En outre, une description détaillée avec les exigences du système de base et le manuel du logiciel peut être trouvé sur le site Web du fabricant (voir tableau des matériaux).
2. Connectez l'enregistreur via un câble USB à l'ordinateur (branchez l'extrémité plus grande du câble d'interface USB dans un port USB sur l'ordinateur et l'extrémité plus petite du câble d'interface USB dans le port sur l'appareil).
3. Lancez le logiciel.
4. Cliquez sur l'icône de lancement sur la barre d'outils (ou sélectionnez la commande de lancement dans le menu de l'appareil) qui ouvre la fenêtre de configuration des enregistreurs.
   REMARQUE : Cette option ne sera pas disponible lorsque l'enregistreur n'est pas connecté à l'ordinateur. La fenêtre d'enregistreur de lancement est divisée en trois sections suivantes : 1) Informations d'enregistreur qui présente le modèle, le numéro de série, le numéro de déploiement et le niveau de batterie actuel de l'enregistreur sélectionné ; 2) liste des capteurs disponibles pour l'enregistreur; et 3) la configuration de déploiement. À partir de cette interface, on peut définir des fonctionnalités spécifiques qui configureront l'enregistreur avant le déploiement, telles que celles mentionnées précédemment : configuration du capteur, configuration des filtres d'affichage de données, enregistrement de démarrage/arrêt et affichage de l'écran LCD.
5. Entrez un nom pour le lancement qui sera utilisé comme nom de fichier par défaut lors de la lecture et l'enregistrement des données enregistrées par l'enregistreur.
6. Sélectionnez le capteur De lumière. Définir la mesure pour enregistrer l'état à partir de la liste de déclassement, et choisissez la description de l'état hors / sur de la liste de déclassement.
7. Sélectionnez le capteur d'occupation. Définir la mesure pour enregistrer l'état à partir de la liste de déclassement, et choisissez la description de l'état inoccupée/occupée à partir de la liste de déclassement.
   REMARQUE : Les canaux d'occupation et de capteur de lumière peuvent être configurés pour enregistrer les changements d'état ou le temps d'exécution. Sur le réglage de changement d'état, le travail de l'enregistreur dépend de l'événement. Lors de la vérification de chaque seconde pour un changement d'état, le bûcheron n'enregistrera qu'une valeur horodatée (combien de temps un événement dure, date et heure) lorsque le changement d'état se produit. D'autre part, sur le réglage de configuration de l'exécution, le bûcheron vérifie et enregistre l'état de l'état du capteur une fois par seconde.
8. Cliquez sur le bouton Filtres pour activer le calcul automatique des valeurs supplémentaires (p. ex., maximum, minimum, moyenne ou total).
   REMARQUE : L'étape 2.8 est facultative et sert à filtrer les données pour chaque série pendant la lecture des enregistreurs.
   1. Sélectionnez le type de capteur de choix. Sélectionnez le type de filtre et l'intervalle à utiliser.
   2. Modifier le nom et cliquez sur Créer une nouvelle série. Cliquez sur Fait.
9. Cliquez sur le bouton Advanced pour accéder aux propriétés du capteur.
   1. Sélectionnez le capteur De lumière. Sélectionnez Définir jusqu'à une sensibilité maximale pour l'étalonnage et cliquez sur le bouton Enregistrer.
      REMARQUE : Par défaut, le capteur de lumière peut être auto-calibré à l'endroit où l'enregistreur sera déployé à l'aide du bouton de commande situé sur le panneau supérieur. En appuyant simplement sur le bouton d'étalonnage, tandis que sur le site de déploiement, l'écran LCD des enregistreurs affichera la force du signal de la lumière surveillée (utilisez cette option lorsque les niveaux de lumière dans le site expérimental sont inconnus avant le déploiement). La sensibilité des capteurs peut également être ajustée via l'option "Set to Maximum/Minimum Sensitivity" - si les niveaux de lumière dans le lieu de déploiement sont connus à l'avance. Ces formes d'étalonnage assurent une lecture précise des changements de lumière entre les états ON et OFF.
   2. Sélectionnez le capteur d'occupation. Sélectionnez une valeur de délai d'arrêt préétabli (c.-à-d. 10 s; 30 s; 1 min; 2 min; 5 min) ou sélectionnez Custom et entrez une valeur en quelques minutes et secondes si nécessaire. Cliquez sur le bouton Enregistrer.
      REMARQUE : La valeur de délai d'arrêt spécifie la période d'inactivité requise pour que le capteur considère la zone inoccupée. Par défaut, cet attribut est réglé à 1 min.
10. Sélectionnez quand lancer l'enregistreur, selon le plan expérimental : 1) immédiatement; 2) à intervalles réguliers (disponibles lors de l'enregistrement); 3) à une date/heure spécifiée; ou 4) en utilisant manuellement le bouton de démarrage.
11. Sélectionnez quand l'enregistreur doit cesser d'enregistrer : 1) lorsque la mémoire se remplit ; 2) s'arrêter à une date/heure spécifiée; 3) arrêtez manuellement ou 4) ne vous arrêtez jamais, ce qui entraîne la plus récente saisie de données de la plus ancienne.
12. Cliquez sur le bouton Démarrer à la fin de la configuration. Débranchez le bûcheron de l'ordinateur.

3. Déploiement de l'enregistreur dans les paramètres de terrain

1. Visitez le site expérimental avant le moment où l'enregistreur commencera à enregistrer les données.
2. Équipez l'enregistreur d'un tuyau de lumière à fibre optique supplémentaire (voir Tableau des matériaux)en le connectant à l'arrière de l'enregistreur, afin de filtrer toute lumière ambiante (provenant de fenêtres ou de reflets miroirs) et d'assurer les lectures les plus précises.
   REMARQUE : Le tuyau de lumière mesure 30,48 cm de long et peut être plié pour accéder aux zones difficiles d'accès, ce qui peut également être utile pour cacher le bûcheron de la vue de n'importe quel utilisateur de pièce.
3. Monter le bûcheron avec le tuyau de lumière à côté de la source lumineuse désignée avec l'utilisation de: 1) quatre aimants intégrés à l'arrière de l'enregistreur qui peuvent le fixer à une surface magnétique; 2) bande adhésive qui peut être attachée à l'arrière du bûcheron pour la monter sur les murs ou d'autres surfaces planes; 3) n'importe quel ruban à double face pour coller l'enregistreur à une surface ; ou 4) la courroie de crochet-et-boucle qui peut être employée par les boucles de montage des deux côtés du bûcheron pour la monter à une surface courbée.
   REMARQUE : Le choix de la méthode de montage dépend du type de surface sur laquelle l'enregistreur sera monté.
4. Quitter le site expérimental pour le temps de l'enregistrement des données ou prévu.
5. Après avoir terminé l'enregistrement, revisitez le site expérimental et retirez l'enregistreur aux fins de lecture des données.

4. Lecture des données

1. Connectez l'enregistreur via un câble USB à l'ordinateur et lancez le logiciel d'analyse dédié à l'enregistreur de données (voir Tableau des matériaux).
2. Cliquez sur le bouton de l'appareil Readout à partir du panneau de commande ou sélectionnez Readout dans le menu de l'appareil, ce qui permettra à l'enregistreur de décharger les données recueillies.
3. Choisissez un emplacement et un nom de fichier ou acceptez l'emplacement et le nom par défaut pour enregistrer les données. Cliquez sur Enregistrer et sélectionnez les capteurs et / ou des événements à afficher dans un graphique et cliquez sur Plot.
4. Sélectionnez la série à afficher sur les données de la table et l'intrigue. Cliquez sur le bouton Tout ou Aucun pour sélectionner ou désélectionner toutes les séries, ou cliquez sur les cases à cocher pour sélectionner ou désélectionner des séries individuelles.
   REMARQUE : Les données de table sont présentées numériquement à l'aide de filtres ajoutés qui ont été définis avant le déploiement. Chaque colonne correspond au type de données recueillies. Par exemple, la colonne étiquetée « lumière » présente les occurrences de commutation de lumière, tandis que la colonne étiquetée « occupation » présente l'information sur la présence de mouvement dans le champ où l'enregistreur a été déployé. Dans chaque colonne, les changements d'état sont présentés de façon dichotomise (le nombre «0» représente l'état de lumière de l'off dans la colonne «lumière» et un manque de mouvement dans la colonne «occupation»).
5. Sélectionnez les données de table Export du panneau de contrôle. Choisissez le dossier de destination pour l'exportation.
   REMARQUE : Il est possible d'effectuer une lecture de données et de les exporter vers des fichiers texte, des valeurs séparées par virgule ou des fichiers de feuilles de calcul. D'autres options, telles que le tracé de données, sont également disponibles; cependant, en raison du fait que la plupart des chercheurs travaillent sur les données exportées et utilisent des paquets statistiques, nous avons décidé de présenter la lecture des données les plus élémentaires. Pour plus d'informations, consultez le manuel des bûcherons¹⁹.

Résultats

Test de fiabilité des bûcherons par rapport à l'observation humaine
Afin de tester la fiabilité de l'enregistreur par rapport à l'observation humaine, un essai sur le terrain de 4 h a été effectué dans une toilette masculine à un seul décrochage située sur le campus de l'Université. Deux observateurs masculins ont attendu à l'extérieur des toilettes (environ 5 m de la porte d'entrée) et ont enregistré de façon indépendante le comportement des visiteurs en termes de taux d'occupation/...

Discussion

Lorsque vous prévoyez d'utiliser plus d'un site (pour le déploiement des enregistreurs) en même temps, il faut s'assurer que chaque site a une disposition architecturale identique afin d'exclure la possibilité d'occurrence de différents modèles comportementaux des participants (c.-à-d., résultant des temps d'occupation et des possibilités de commutation de lumière). Un site approprié doit être équipé d'une ou de plusieurs sources lumineuses avec un seul interrupteur correspondant, visible par l'occupant. Da...

matériels

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