מדידת התנהגות החלפת אור באמצעות תפוסה ולוגר מידע קל

Summary

מאמר זה מתאר הליך לשימוש ופריסה של תפוסה ולוגר נתונים קל המאפשר איסוף נתונים אודות התנהגות מיתוג המשתתפים בהגדרות שדה.

Abstract

בשל הסתירות שבין התנהגות עצמאית שדווחה ונצפתה כלפי הסביבה, החוקרים מצביעים על שימוש באמצעים ישירים יותר של התנהגות. למרות שהתבוננות התנהגותית ישירה עשויה להגביר את התוקף והיכולת העצמית של מחקר, היא עשויה לגזול זמן רב ולהיות כפופה לנספנים או למתבונן. כדי לטפל בסוגיות אלה, השימוש בחוטבי הנתונים כחלופה להתבוננות טבעית יכול לאפשר לחוקרים לנהל מחקרים רחבים מבלי להפריע להתנהגויות הטבעיות של המשתתפים. מאמר זה מתאר אחד מהכלים הללו – התפוסה ולוגר הנתונים הקלים-עם התיאור הטכני שלה, פרוטוקול הפריסה ומידע אודות היישומים האפשריים שלו בניסויים פסיכולוגיים. תוצאות בדיקת המהימנות של הרשם בהשוואה להתבוננות האנושית מסופקת לצד דוגמה של הנתונים שנאספו במהלך מדידה של 15 יום בשירותים ציבוריים (N = 1,148) הכולל: 1) תפוסת חדרים; 2) שינויי אור מקורים; ו-3) זמן תפוסת חדרים.

Introduction

אחד האמצעים הנפוצים ביותר של התנהגות פרו-סביבתית בפסיכולוגיה הם דוחות עצמית בצורה של סקרים, ראיונות, או שאלונים¹. בין הסיבות המסומנות למגמה זו היא פשוט הקושי בביצוע ניסויי שדה, שבדרך כלל דורשים כמות נכבדה של משאבים והפעלה מדויקת של^2,3. עם זאת, העסקת החליפין שווה את המאמץ מאז הוא מבוסס היטב כי הסתמכות על צעדים הדיווח עצמית יכול להיות מטעה בחיזוי של התנהגות אובייקטיבית^4,5,6.

בעוד מנסה להימנע בעיה זו, חוקרים המתמקדים התנהגות שימור האנרגיה בדרך כלל להשתמש בתצפית (סיווג נומינלי של אירועים נצפו, למשל, הפעלה/כיבוי אורות) או שיורית (ראיות הניתנות לשינוי של התנהגות בעבר, למשל, צריכת האנרגיה kWh) נתונים כמידות של משתנים תלויים⁷. למרות ששני סוגי המידות הם יקרי ערך, נתוני תצפית משמשים בדרך כלל בניסויי שדה^2,3,8, במיוחד כאשר המשתנים התלויים שלהם דואגים להתנהגות החלפת אור.

לפני קבלת נתוני תצפית, על החוקרים לשקול מספר בעיות מתודולוגיים, שהן: 1) ייצוג לדוגמה; 2) מספר המשקיפים על מנת לשלול טעויות אנושיות אפשריות; 3) הסכם בין-משקיף על מנת להוציא ממנו את ההטיה; 4) מיקום משקיף, אשר צריך להיות חבוי על מנת לצמצם את האפשרות להיות מזוהה על ידי המשתתפים; 5) באופן ברור ומוגדר במפורש קידוד; 6) מבדק מקדים של אמצעי תצפית; 7) הדרכת משקיף; ו-8) הקמת תזמון שיטתי של תצפית⁹. למרות שרוב הסוגיות שהוזכרו כבר טופלו-למשל אלה שנוגעים בניתוח מהימנות¹⁰ או קידוד נתונים¹¹— נראה כי לא כולם מקבלים תשומת לב רבה במאמרים המתארים ניסויים על התנהגות מיתוג אור.

ניתוח של ארבעה מחקרים^12,13,14,15 שנבחרו לדמיון שלהם בהקשר ניסיוני (כולם מודאגים התנהגות החלפת אור בשירותים ציבוריים/חדרי שירותים) הראו כי למרות פרטי המיקום בכל אחד המחקרים היו מדויקים, מדידת התצפית פרטים מגוונת. מאחר שכל מחקר העסיק התבוננות טבעית, איסוף מידע לגבי התנהגות המשתתפים שהיו המין השני של משקיפים לא תמיד היה אפשרי¹⁴ בשל הפרעה אפשרית או הפרה של נורמות חברתיות (למשל, אם ניסויים זכרים היו להיכנס לשירותי נשים או להיפך). בחלק מהמקרים לא סופקו הנתונים המדויקים של מינים של המשתתפים¹⁵. זה נראה מגבלה כאשר לוקחים בחשבון כי מין יכול להיות גורם חשוב בניבוי התנהגות פרו-סביבתית¹⁶.

ההבדלים הגדולים ביותר, עם זאת, הופיעו בתיאור של משקיפים וזמני מדידה. למרות שתיאורים אלה יהיו שונים באופן טבעי על בסיס המיקום הניסיוני, מספר המשקיפים המדויק לא תמיד סיפק¹⁴. יתר על כן, המיקום המדויק של משקיפים לא היה מפורש^12,14,15 מה שמקשה על ניהול שכפולים אפשריים ולוודא כי המשתתפים אינם מודעים להיות נצפתה. על פני ארבעה מאמרים שנותחו, רק אחד סיפק תיאור מפורט של מיקומו של המתבונן¹³.

יתר על כן, הזמנים המדויקים של מרווחי התצפית סופקו רק על ידי מחקר אחד¹² ואילו מחקרים אחרים תיארו את זמני הלימודים הכוללים (עם תיאור כללי של כמה פעמים בכל יום לימודים התקיים התצפית)^13,15 או לא תיאר את זה בכלל¹⁴. זה יכול שוב לעכב את השכפול ולקבוע אם התזמון התצפיות היה שיטתי ומספיק למטרות של מטרות המחקר.

המגבלות של ניסויים אלה מוצגים כהנחיות ונקודות חשובות שיש לקחת בחשבון במחקר עתידי. בשום מקרה זה לא נועד לערער את החשיבות של מחקרים אלה. האזורים המצוינים צריכים להיחשב למקסם את הפעלת המחקר כדי להקל על שכפולים, אשר לשחק תפקיד חשוב בפסיכולוגיה^17,18, ולפשט את ההולכה של ניסויים בשדה. עם זאת, מוטלת בספק אם ניתן לטפל בכל הסוגיות המוזכרות באמצעות שיפור שיטות ההתבוננות המסתמכות בסופו של דבר על משקיפים אנושיים.

מסיבות אלו, התפוסה ולוגר הנתונים הקלים (ראו טבלת חומרים) הוא כלי רב ערך שניתן להשתמש בו ביעילות כדי לאסוף מידע על סוג מסוים של התנהגויות שימור אנרגיה, החלפת אור, ללא מגבלות של שימוש במשקיפים או הגבלות אתיות (הרשם אינו אוסף את הנתונים הקוליים). בסך הכל, מטרת מאמר זה היא להציג את התיאור הטכני והאפשרויות של מודל אחד של התפוסה ולוגר נתונים קלים. לידיעת המחברים, זהו הניסיון הראשון להציג את הכלי הזה ביסודיות בהקשר של השימוש בו בניסויי שדה בפסיכולוגיה.

תיאור טכני של חוטבי עצים
המודל של תפוסת/לוגר נתונים באור (ראה טבלת חומרים) ששימש למאמר זה היה מצויד קיבולת זיכרון סטנדרטית של 128 kB. לוגר משקולות 30 גרם וגודלו הוא 3.66 ס"מ × 8.48 ס"מ × 2.36 ס"מ. פרטים נוספים ומדריך המוצר ניתן למצוא באתר האינטרנט של היצרן¹⁹.

לחצני בקרה, חיישן האור ומגש הסוללה ממוקמים בלוח העליון. הפאנל הקדמי מורכב חיישן התפוסה מסך LCD, בעוד הפאנל האחורי מצויד מגנטים להרכבה ולולאות (איור 1). יציאת ה-USB 2.0 ממוקמת בפאנל התחתון, כדי לאפשר את החיבור של הרשם למחשב באמצעות כבל USB כדי לאפשר הגדרת לפני הפריסה וכלה במועד מאוחר יותר לקבל קריאות באמצעות חבילת תוכנת ניתוח המוקדש לרישום נתונים זה.

חיישן אור משולב (photocell) סף גדול מ 65 lx, אשר עובד עם סוגי אור שונים (LED, CFL, פלורסנט, HID, ליבון, טבעי) שניתן למצוא ברוב החללים הציבוריים. בסך הכל, הרשם מפרש את שינויי מצב האור (הופעל/כבוי) בהתאם לעוצמת האות האור, באופן מדויק יותר, בין אם הוא יורד למטה או עולה מעל לרמות של סף הכיול. יצוין גם כי החיישן מאובטח מפני זיהוי כוזב של מדינות ON ו-OFF על ידי רמת היסטרזיס מובנית של כ ± 12.5%¹⁹.

חיישן תנועה קובע אם החדר כבוש או ריק. עם שימוש של חיישן האינפרא אדום (פיר) פירואלקטריים, הוא מזהה את התנועה של אנשים על ידי טמפרטורת הגוף שלהם (אשר שונה מן הטמפרטורה של הסביבה). טווח הזיהוי של לוגר הנדון יש מקסימום של 5 m ואת הגירסה המורחבת של לוגר יש טווח של 12 מ ' ביצועי הזיהוי האופקי עובד עד 94 ° (± 47 °), ו אנכית עד 82 ° (± 41 °).

המודל המתואר של תפוסת/לוגר נתונים אור כבר אומת לצד קוד פתוח מדעי בניין חיישנים ומופיע לספק מדידה אמינה של עוצמת אור ותפוסת תדירות²¹. יתר על כן, מודלים אלה של הרועצים הוכחו שימושי במחקר בסביבה מובנית, בדיוק בתאורה יישומים^22,23,24.

Protocol

המחקר אושר על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת SWPS למדעי החברה ומדעי הרוח בוורשה (מספר 46/2016).

1. בחירת אתר ניסיוני לפריסה לאוגר

1. בחר אתר ניסיוני מקורה שיאפשר הרכבה לוגר בסמיכות למקור האור (לאיתור שינויי אור נאותים), כמו גם לאסוף את הנתונים על ההתנהגות לגבי המצב תפוסת החדר (לגילוי תנועה נאותה) של משתתפים בודדים (כלומר, אחד בכל פעם).
2. לבסס את השימוש המיועד של החדר ואת המשתמשים המיועדים שלו (זכרים, נשים או משותף).
   הערה: דוגמה לאתר ניסיוני יכולה להיות שירותים ציבוריים בעלי מקום פנוי, בשל העובדה שסוג זה של חדר הוא לעתים קרובות וביקורים בודדים של המשתמשים בו. יתר על כן, ברוב המקרים, אפשר לציין אם החדר הוא ביקר על ידי זכרים או נקבות, בהתבסס על ייעודו.
3. בקר באתר שנבחר ורשום את הסוג/המספר של מקורות האור הפועלים יחד עם מתגי האור שלהם. בדוק אם מקורות אור מרובים נשלטים על-ידי מתגי אור אחד או מרובים.
4. בדוק את האפשרויות של טעינת הרשם ליד מקור האור. ודא כי המקום של הרכבה לוגר אינו בסמיכות לכל סוג של מקורות חימום (למשל, מחממי, חלונות או מראות) כדי להבטיח שרק חום הגוף של משתמשי החדר יירשמו.
5. השג את ההרשאות הנדרשות בכתב מבעל האתר לצורך התקנת הרשם וניהול הניסוי. לספק לבעל האתר את פרטי הניסוי, הסוג של חוטבי העצים ויישומו בצורה כתובה.

2. לוגר תצורה לפני הפריסה

1. הורד והתקן את התוכנה הייעודית (ראה טבלת חומרים) הזמינה עבור פלטפורמות Windows/Mac לשיגור, קריאה והתוויית נתונים מרושמי נתונים.
   הערה: בנוסף, ניתן למצוא תיאור מפורט עם דרישות המערכת הבסיסיות ומדריך התוכנה באתר האינטרנט של היצרן (ראה טבלת חומרים).
2. חבר את האוגר באמצעות כבל USB למחשב (חבר את הקצה הגדול יותר של כבל ממשק ה-USB ליציאת USB במחשב והקצה הקטן יותר של כבל ממשק ה-USB ליציאה בהתקן).
3. הפעל את התוכנה.
4. לחץ על סמל השיגור בסרגל הכלים (או בחר פקודת הפעלה מתפריט ההתקן) הפותחת את חלון ההתקנה של הרועצים.
   הערה: אפשרות זו לא תהיה זמינה כאשר הרשם אינו מחובר למחשב. חלון השיגור לוגר מחולק לשלושת הסעיפים הבאים: 1) לוגר מידע המציג מודל, מספר סידורי, מספר פריסה ורמת הסוללה הנוכחית של האוגר הנבחר; 2) רשימת החיישנים הזמינים עבור הרשם; ו-3) תצורת הפריסה. מממשק זה, ניתן להגדיר תכונות ספציפיות שיקבע את תצורת הרשם לפני הפריסה, כגון אלה שהוזכרו קודם לכן: תצורת חיישן, קביעת תצורה של מסנני תצוגת נתונים, רישום התחלה/הפסקה ותצוגה של מסך ה-LCD.
5. הזן שם עבור ההשקה אשר ישמש כשם הקובץ המהווה ברירת מחדל במהלך הקריאה והשמירה של הנתונים שנרשמו על-ידי הרשם.
6. בחר את חיישן האור . הגדר את המדידה כרישום מצב ביומן מתוך הרשימה הנפתחת ובחר את תיאור המצב כבוי/מחוץ לרשימה הנפתחת.
7. בחרו בחיישן התפוסה . הגדר את המדידה כיומן רישום מהרשימה הנפתחת, ובחר בתיאור המצב הפנוי/כבוש מתוך הרשימה הנפתחת.
   הערה: ניתן להגדיר את התצורה של ערוצי האכלוס והחיישן הקלים לרישום שינויי מצב או זמן ריצה. בקביעת שינוי המצב, עבודת הרשם היא תלוית-אירוע. בעת בדיקת כל שניה עבור שינוי מדינה, הרשם ירשום רק ערך שנחתם בזמן (כמה זמן יימשך אירוע, תאריך ושעה) כאשר השינוי במצב יתרחש. מצד שני, על הגדרת תצורת זמן ריצה, הרשם בודק ומתעד את מצב החיישנים פעם בשניה.
8. לחץ על לחצן המסננים כדי לאפשר חישוב אוטומטי של ערכים נוספים (לדוגמה, מקסימום, מינימום, ממוצע או סכום כולל).
   הערה: שלב 2.8 הוא אופציונלי ומשמש לסינון נתונים עבור כל סדרה בזמן הבדיקה של הרועצים.
   1. בחר את סוג החיישן של בחירה. בחר את סוג המסנן ואת מרווח הזמן שישמש.
   2. ערוך את השם ולחץ על יצירת סידרה חדשה. לחץ על בוצע.
9. לחץ על לחצן מתקדם כדי לגשת למאפייני החיישן.
   1. בחר את חיישן האור . בחרו ' קבע לרגישות מרבית לכיול ' ולחצו על הלחצן ' שמור '.
      הערה: כברירת מחדל, ניתן לכייל את חיישן האור אוטומטית במיקום שבו הרישום נפרס באמצעות לחצן הבקרה הממוקם בלוח העליון. על-ידי לחיצה פשוטה על לחצן הכיול, בעוד שבאתר הפריסה, מסך ה-LCD של העצים יציג את עוצמת האות של האור הנמצא תחת פיקוח (השתמש באפשרות זו כאשר רמות האור באתר הנסיוני אינן ידועות לפני הפריסה). הרגישות של החיישנים יכולה להיות מותאמת גם דרך האפשרות "קבע מקסימום/מינימום רגישות"-אם רמות האור במקום הפריסה ידועות מראש. צורות כיול אלה מבטיחות בדיקה מדויקת של שינויי אור בין מדינות ON ו-OFF.
   2. בחרו בחיישן התפוסה . בחר ערך זמן קצוב קבוע מראש (כלומר, 10 ס מ; 1 דקות; 2 דקות; 5 דקות) או בחר מותאם אישית והזן ערך בדקות ושניות במידת הצורך. לחץ על לחצן שמור .
      הערה: ערך הזמן הקצוב מציין את תקופת חוסר הפעילות הדרושה לחיישן כדי לשקול את השטח הריק. כברירת מחדל, תכונה זו מוגדרת ל-1 דקות.
10. בחר מתי לשגר את הרשם, בהתאם לתוכנית הניסיונית: 1) באופן מיידי; 2) במרווחי זמן (זמינים בעת רישום זמן ריצה); 3) בתאריך/שעה שצוינו; או 4) באמצעות לחצן start (התחל) באופן ידני.
11. בחר כאשר לוגר צריך להפסיק את הרישום: 1) כאשר הזיכרון מתמלא; 2) להפסיק בתאריך/שעה שצוינו; 3) עצור באופן ידני או 4) לעולם לא יפסיק-וכתוצאה מכך הנתונים החדשים ביותר להחליף את הישן ביותר.
12. לחץ על לחצן התחל בעת סיום התצורה. נתקו את הרשם מהמחשב.

3. פריסת הרשם בהגדרות השדה

1. בקר באתר ניסיוני לפני הזמן הרשם יתחיל להקליט את הנתונים.
2. צייד את האוגר עם צינור אור אופטי סיבים נוספים (ראה טבלת חומרים) על-ידי חיבורם לחלק האחורי של הרשם, על מנת לסנן את כל תאורת הסביבה (הנובעת מחלונות או השתקפויות המראה) ולהבטיח את הקריאות המדויקות ביותר.
   הערה: צינור האור הוא 30.48 ס מ ארוך והוא יכול להיות מכופף כדי לקבל גישה לאזורים קשה להגיע, אשר יכול להיות שימושי גם בהסתרת הרשם מהמראה של כל משתמש בחדר.
3. הר הרשם עם צינור האור ליד מקור האור המיועד עם השימוש: 1) ארבעה מגנטים מובנים על גב הרשם שיכול לצרף אותו למשטח מגנטי; 2) הדביק רצועה שניתן לחבר לחלק האחורי של הרשם כדי לטעון אותו על קירות או משטחים שטוחים אחרים; 3) כל קלטת דו צדדית כדי לדחוף את הרשם למשטח; או 4) רצועת וו-ולולאה אשר ניתן להשתמש באמצעות לולאות הרכבה משני צדי הרשם כדי לטעון אותו משטח מעוקל.
   הערה: בחירת שיטת ההרכבה תלויה בסוג המשטח שאליו תיטען הרשם.
4. השאר את האתר הנסיוני בזמן הגדרת רישום הנתונים או התכנון.
5. לאחר סיום ההקלטה, לבקר באתר ניסיוני להסיר את הרשם למטרת בדיקה נתונים.

4. בדיקה מידע

1. חבר את הרשם באמצעות כבל USB למחשב והפעל את חבילת תוכנת הניתוח המוקדשת לאוגר הנתונים (ראה טבלת חומרים).
2. לחץ על לחצן ההתקן בדיקה מלוח הבקרה או בחר באפשרות בדיקה מתפריט ההתקן, אשר יאפשר לאוגר לבטל את טעינת הנתונים שנאספו.
3. בחר מיקום ושם קובץ או קבל את המיקום והשם המהווים ברירת מחדל כדי לשמור את הנתונים. לחץ על שמור ובחר את החיישנים ו/או האירועים שיוצגו בגרף ולחץ על התוויה.
4. בחר את הסידרה להצגה בנתוני הטבלה וההתוויה. לחץ על לחצן ' הכל או ללא ' כדי לבחור או לבטל את הבחירה בכל הסדרות, או לחץ על תיבות הסימון כדי לבחור או לבטל את הבחירה בסידרה בודדת.
   הערה: נתוני הטבלה מוצגים מספרית באמצעות מסננים נוספים שהוגדרו לפני הפריסה. כל עמודה מקבילה לסוג הנתונים שנאספו. לדוגמה, העמודה המסומנת כ"אור" מציגה את המופעים של החלפת אור, ואילו הטור המסומן "תפוסת" מציג את המידע על נוכחות התנועה בשדה שבו נפרס הרשם. בכל אחת מהעמודות, השינויים במדינה מוצגים בצורה דיכוטובית (המספר "0" מייצג את מצב האור של כבוי בעמודת "האור" וחוסר תנועה בעמודת "התפוסה").
5. בחרו באפשרות ' ייצוא נתוני טבלה ' מלוח הבקרה. בחרו תיקיית יעד לייצוא.
   הערה: ניתן לבצע בדיקה לנתונים ולייצא אותו לטקסט, לערכים המופרדים באמצעות פסיקים או לקבצי גיליון אלקטרוני. אפשרויות אחרות, כגון התוויית נתונים, זמינות גם הן; עם זאת, בשל העובדה כי רוב החוקרים לעבוד על נתונים מיוצאים ולהשתמש בחבילות סטטיסטיות, החלטנו להציג את בסיס הנתונים הבסיסי ביותר. לקבלת מידע נוסף, התייחס המדריך לעצים¹⁹.

תוצאות

מבחן המהימנות של העצים בהשוואה להתבוננות אנושית
כדי לבחון את האמינות של הרשם בהשוואה להתבוננות האנושית, נערך מבחן בשדה של 4 שעות בשירותים בודדים הממוקמים בקמפוס האוניברסיטה. שני משקיפים זכרים חיכו מחוץ לשירותים (במרחק של כ -5 מ' מהדלת הקדמית) והקליטו באופן עצמאי את אופן הפעולה של...

Discussion

כאשר מתכננים להשתמש ביותר מאתר אחד (עבור פריסה לוגר) באותו זמן, יש להבטיח כי בכל אתר יש פריסה אדריכלית זהה כדי להוציא את האפשרות של התרחשות דפוסי התנהגות שונים מהמשתתפים (כלומר, כתוצאה ממועדי האכלוס ואפשרויות החלפת אור). אתר מתאים צריך להיות מצויד במקור אור אחד או יותר עם מתג אור אחד בלבד, גל...

Materials

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