Pitkäkestoisten ympäristömelumittausten käyttökokemukset – tulokset ja tulosten vertailu melumallinnuksiin kaupunkiympäristössä

PITKÄKESTOISTEN YMPÄRISTÖMELUMITTAUSTEN

KÄYTTÖKOKEMUKSET

TULOKSET JA TULOSTEN VERTAILU MELUMALLINNUKSIIN KAUPUNKIYMPÄRISTÖSSÄ

Jaakko Rouhiainen Pitkäkestoisten ympäristömelumittausten käyttökokemukset – tulokset ja tulosten vertailu melumallinnuksiin kaupunkiympäristössä Pro Gradu -tutkielma

Ympäristötieteet Itä-Suomen yliopisto, ympäristötieteidenlaitos

Huhtikuu 2020

ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta ympäristötiede ympäristöbiologia

Tekijän nimi: Jaakko Rouhiainen - Pitkäkestoisten ympäristömelumittausten

käyttökokemukset - tulokset ja tulosten vertailu melumallinnuksiin kaupunkiympäristössä Pro Gradu -tutkielma 81 sivua, 22 liitettä (17 sivua)

Tutkielman ohjaajat: FM Erkki Pärjälä ja FT Jani Leskinen Huhtikuu 2020

________________________________________________________________________

avainsanat: Ympäristömelu, melumittaus, kaupunkiympäristö, tieliikennemelu, Munisense

Tämän tutkielman aiheena oli pitkäkestoisten ympäristömelumittausten käyttökokemukset, tulokset ja tulosten vertailu melumallinnuksiin kaupunkiympäristössä. Tutkielman tarkoituksena oli selvittää hollantilaisvalmisteisen Munisense-melunmittausjärjestelmän soveltuvuutta kaupunkiympäristössä tapahtuviin ympäristömeluselvityksiin ja tarkastella mittaustulosten edustavuutta yleisesti sekä verrattuna Kuopion kaupungin tuottamiin ympäristönsuojelulain 151 § mukaisiin EU-meluselvityksen melumallinnuksiin. Käytetty mittalaitteisto rakentuu 4G-yhteyttä käyttävän reititinyksikön sekä siihen radioverkkoyhteydellä kytkeytyvien mittalaiteyksiköiden kokonaisuudesta. Tutkimuksen käytössä oli yksi reititin- ja yksi melumittariyksikkö. Kohdealueena oli Kuopion kaupungin taajama, josta valittiin viisi mittauspistettä edustamaan erityyppisiä ympäristömelun lähteitä.

Kohteet valittiin sen perusteella, että sijainti edustaisi melumaisemaltaan pääasiassa melunlähdettä, jonka mittaamista haluttiin testata, sekä kohteesta löytyisi sähköliittymä laitteistolle. Kohteet edustivat tieliikenne-, raideliikenne-, sekä teollisuusmelua. Tutkimus suoritettiin kesän ja syksyn 2019 aikana, mittaukset kestivät 14 – 41 vuorokautta ympärivuorokautisena mittauksena kussakin kohteessa. Mittaustulokset sekä äänitallenteet tallentuivat laitteiston valmistajan tarjoamaan verkkopalveluun. Kenttäkokeiden aikana saatiin selville laitteiston heikkoudet, jotka liittyivät pääasiassa käytetyn tiedonsiirtoprotokollan rajoitteisiin, jonka takia verkkopalveluun tallentuneessa äänitteessä oli ajoittaisia katkoksia ja tallenteen äänenlaatu oli heikko. Melumallinnuksiin vertaillessa mittaustulosten todettiin olevan tie- ja raideliikennemelua edustaneissa kohteissa yhtäläisiä mallinnusten kanssa.

Kahdessa teollisuusuuteen liittyneessä kohteessa arvot erosivat mallinnuksista ja tämän pääteltiin johtuneen muista melunlähteistä, jotka eivät liittyneet suoranaisesti melumallien mallintamiin teollisuusmelulähteisiin. Tämän perusteella mittausten edustavuuden tarkkailu onnistui hyvin verkkoportaalin ominaisuuksien avulla. Laitteiston todettiin soveltuvan ympäristömelumittauksiin ja tulosten olevan käyttökelpoisia meluselvityksiä tehdessä, etenkin jos on tarpeen tehdä pitkäkestoisia mittauksia, joissa paikalla ei olla jatkuvasti seuraamassa mittauksen etenemistä.

UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND, Faculty of Science and Forestry, environmental sciences, environmental biology

Author: Jaakko Rouhiainen - Experiences of the long-term noise measurements - results and comparability of the results to noise pollution maps of the areas

Pro Gradu 81 pages, 22 appendices (17 pages)

Thesis supervisors: FM Erkki Pärjälä and FT Jani Leskinen April 2020

________________________________________________________________________

key words: Environmental noise, noise measurement, urban environment, traffic noise, Munisense

The topic of this thesis is the user experience of long-term environmental noise measurements, presentability and comparison of the results with noise modelling in an urban environment. The purpose of this thesis was to investigate the suitability of the Dutch-made Munisense noise measurement system for environmental noise surveys in the urban environment, and to examine the representativeness of the measurement results in general and in comparison, with the noise modelling produced by the EU noise survey. The measuring equipment used in this work consists of a networked 4G router unit and measuring unit connected to it via a radio network connection. The target area was the urban area of Kuopio, where five measurement points were selected to represent different types of environmental noise sources. The sites represented street, motorway, industrial, factory and railroad noise. The sites were selected on the basis that the location represented mainly the source of noise to be measured, and an electrical connection to the equipment was found. The study was conducted during the summer and autumn of 2019, with measurements lasting 14 to 41 days as a 24/7 measurement periods. Measuring data and voice recordings were stored in a network service provided by the hardware manufacturer. Field tests revealed hardware weaknesses, mainly related to the limitations of the communication protocol used, which resulted in intermittent interruptions in the recording stored on the online services. When compared to noise modelling, the measurement results were found to be generally equivalent to the modelling. However, in two industrial sites, the values differed from the modelling. It was concluded that this was due to other sources of noise which were not directly related to the noise sources modelled by the noise models. The equipment was found to be suitable for environmental noise measurements and the results to be useful for noise measurements, especially if long-term measurements are needed where the progress of the measurement is not continuously monitored.

ESIPUHE

Tämän pro gradu -tutkielman kokeellinen osuus suoritettiin 2019 vuoden toukokuun ja lokakuun välisenä ajanjaksona Kuopion kaupunkialueella Kuopion kaupungin alueellisten ympäristönsuojelupalveluiden alaisuudessa. Tekstiosuus ja analyysit valmistuivat talven 2019- 2020 aikana. Kokeen alustavia järjestelyjä suoritettiin kesän 2018 aikana mittalaitteiston asennukseen ja toimivuuteen liittyvän testauksen muodossa. Työn tarkoituksena oli selvittää Munisense-melunmittausjärjestelmän soveltuvuutta kaupungin tarpeisiin pitkäaikaisia melumittauksissa, tarkastella melumittaustulosten edustavuutta ja vertailla saatuja tuloksia tie- ja raideliikennemelusta tehtyihin melumallinnuksiin. Kiitokset osoitan työn ohjaajille Erkki Pärjälälle, joka toimii Kuopion kaupungin alueellisten ympäristönsuojelupalveluiden ympäristönsuojelutarkastajana ja toimi työn kokeellisen osuuden sekä kirjoittamisen aikana ohjaajana ja Itä-Suomen yliopistolla toimivalle tutkijatohtorille Jani Leskiselle, joka toimi ohjaajana kirjoittamisen aikana. Osoitan myös yleiset kiitokset Kuopion kaupungille ja kaikille työtä avustaneille henkilöille sekä eritoten suuret kiitokset mahdollisuudesta työskennellä ja tehdä tämä Pro gradu -tutkielma ympäristönsuojelupalveluiden alaisuudessa.

LYHENTEET JA MÄÄRITELMÄT

dB(A) A-painotettu äänenvoimakkuustaso, joka mukailee ihmisen kuuloaistia

Desibeli (dB) logaritminen yksikkö, joka kuvaa äänenvoimakkuutta Emissio (Lw) melulähteen säteilemä äänienergia (dB)

INSIGHTNOW™ Munisensen nimitys melumittarin, reitittimen ja verkkoportaalin yhdistelmälle.

Keskiäänitaso (LAeq) vakioäänitaso, jolla on sama energia kuin tarkastettavalla melulla, tehollinen keskiarvo mittausjaksolta

Luonnon äänet ääniä, joilla on luonnollinen lähde kuten eläimet ja sääilmiöt Melu/yhdyskuntamelu ihmisen toimintojen tuottamaa ääntä, jonka ihminen kokee

häiritseväksi tai sillä on terveysvaikutuksia Melupäästö melulähteen tuottama ääni

Munisense-järjestelmä nimitys tässä työssä käytetylle Hollannissa valmistetulle melua mittaavalle laitteistolle

Verkkoportaali pilvipalvelu johon laitteiston keräämä data tallentuu ja jonka kautta käytetään kaikkia laitteiston ominaisuuksia selainkäyttöliittymällä.

Spektri kuvaa äänen sisältämää taajuusjakaumaa

Taustamelu varsinaisen äänimaiseman taustalla oleva äänitaso, esimerkiksi tieliikennemelu

Radiolinkki / radioyhteys melumittarin ja reitittimen välinen Zigbee-yhteys, jonka kautta äänite ja muu data siirtyy melumittarilta reitittimelle.

Vuorokauden

keskiäänitaso (LDEN) EU-direktiivin määrittelemä vuorokauden keskiäänitaso ilta- ja yöajan painotuksella

Äänitallenne reaaliaikaisesti verkkoon tallentuva äänite mikrofonin havaitsemasta äänestä

SISÄLLYSLUETTELO

1. JOHDANTO ...

2. KIRJALLISUUSKATSAUS ...………..…………

2.1. ÄÄNI JA MELU ………..………..………... 10

2.2. ÄÄNEN LEVIÄMINEN YMPÄRISTÖSSÄ ………. 11

2.3. MELUN TERVEYS- JA YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET ………... 17

2.4. MELUN MITTAAMINEN ……….. 21

2.5. MITTAUSTULOSTEN EDUSTAVUUS JA LUOTETTAVUUS ………... 26

2.6. YMPÄRISTÖMELUN OHJEARVOT JA MELULLE ALTISTUMINEN SUOMESSA ……..………... 30

3. TYÖN TAVOITTEET

4. AINEISTO JA MENETELMÄT

4.1. KOHTEIDEN JA MELUPARAMETRIEN VALINTAKRITEERIT ….... 34

4.2. MITTAUSJÄRJESTELYT ………. 36

4.3. MITTAUSLAITTEISTO ……….... 36

4.4. MITTAUSLAITTEISTON OHJELMISTO ……….. 40

4.5. KÄYTTÖTAPAUKSET JA MITTAUSKOHTEET ………. 42

4.5.1. KYS:n mittapiste ……….. 44

4.5.2. Itkonniemen mittapiste ……….... 45

4.5.3. Tasavallankadun mittapiste ……….... 46

4.5.4. Keilakujan mittapiste ……….. 47

4.5.5. Ranta-Toivalan mittapiste ………... 48

5. TULOKSET

5.1. KYS:N MITTAPISTE ………. 50

5.2. ITKONNIEMEN MITTAPISTE ……….... 53

5.3. TASAVALLANKADUN MITTAPISTE ………... 56

5.4. KEILAKUJAN MITTAPISTE ………... 57

5.5. RANTA-TOIVALAN MITTAPISTE ……… 58

5.6. MITTAUSTULOSTEN VERTAILUA KOHTEIDEN VÄLILLÄ ……….. 60

5.7. LAITTEISTON TOIMINTAVARMUUS JA KÄYTTÖKOKEMUKSET ……… 63

5.8. EU-MELUSELVITYKSEN MELUMALLINNUKSET VERTAILUA

VARTEN ..………. 65

6. TULOSTEN TARKASTELU

6.1 LAITTEISTO ………... 67

6.2 OHJELMISTO ………. 69

6.3 MITTAUSTULOKSET ………... 70

6.4 MELUMALLINNUKSIIN VERTAILU ……… 72

6.5 VUOROKAUSI- JA VIIKKOVAIHTELU ………... 73

7. JOHTOPÄÄTÖKSET

8. LÄHDELUETTELO

•

LIITTEET

1. JOHDANTO

Tämän Pro gradu -tutkielman lähtökohtana oli tarve selvittää Kuopion kaupungin alueellisten ympäristönsuojelupalveluiden käyttöönsä hankkiman Munisense-melumittausjärjestelmän soveltuvuutta kaupunkiympäristössä tapahtuviin pitkäaikaisiin melumittauksiin. Munisense- melumittausjärjestelmä koostuu mobiiliverkkoyhteydellä pilvipalveluun tietoa siirtävästä reitittimestä ja siihen langattomasti yhdistyvistä melumittareista. Yhteen reitittimeen voidaan yhdistää useita mittalaitteita, ketjuttaen mittalaitteita kattamaan suurenkin alueen. Tässä työssä käytettiin minimikokoonpanoa, joka koostuu reitittimestä ja yhdestä melumittarista. Laitteisto on suunniteltu toimimaan sekä akku-, että verkkovirralla.

Melu on ihmisen ja ihmisten toimintojen tuottamaa ääntä, joka voi aiheuttaa terveyshaittoja tai yleistä häiriintymistä eritoten meluisilla alueilla asuvien ihmisten keskuudessa ja melulle herkille yksilöille (Kliuchko, Heinonen-Guzejev et al. 2016). Tyypillisiä kaupunkiympäristön melunlähteitä ovat tie- ja raideliikenne, rakennustyöt, ulkoilmatapahtumat sekä erilaiset moottorit ja ilmanvaihtojärjestelmät. Melumittauksia tehdään tyypillisesti tilanteissa, joissa esimerkiksi meluvalituksen tai muun tarpeen pohjalta selvitetään melutasoja kohteessa.

Munisenseä käytettäessä täytyy etsiä kohteesta mitattavaa melua edustava mittapiste, josta löytyy sähköliittymä laitteistolle sekä riski joutua ilkivallan kohteeksi on matala.

Työn tavoitteina oli saada käytännön kokemusta Munisense-laitteiston soveltuvuudesta ympäristömelumittauksiin, pohtia järjestelmän soveltuvuutta ympäristömeluselvityksiin, arvioida laitteistoa, ohjelmistoa ja yleistä luotettavuutta. Ohjelmiston osalta haluttiin eritoten selvittää, kuinka hyvin mittaustulokset siirtyvät pilvipalveluun, kuinka käyttökelpoista äänitallennetta mittari tallentaisi sekä miten saadut tulokset palvelisivat tehtäviä meluselvityksiä edustavuuden, laadun ja valittavien parametrien osalta. Vertailu saatujen mittaustulosten ja Kuopion kaupungin ympäristönsuojelulain 115 §:n mukaisen tie-, raide- ja teollisuusmelun EU-meluselvityksen mallinnusten välillä oli olennainen osa työn tavoitteita.

Tutkimustavoitteena oli myös selvittää laitteiston yleistä käyttökelpoisuutta ja seikkoja, joita tulee ottaa huomioon tulevia mittauksia suunnitellessa kyseisellä mittauskokoonpanolla.

2. KIRJALLISUUSKATSAUS

Ääni on paineenvaihtelua väliaineessa, joka aiheuttaa kuuloaistimuksen ja ääntä tutkivaa tiedealaa kutsutaan akustiikaksi. Näin ollen ääntä ei voi esiintyä tyhjiössä. Väliaine voi olla esimeriksi nestettä, kaasua, kiinteää ainetta, usein ilmaa. Ääniaallot etenevät pitkittäisenä aaltoliikkeenä kaasussa. Kiinteässä aineessa voi esiintyä myös poikittaisia ääniaaltoja.

Kuuloaistimus syntyy, kun ääniaallot aiheuttavat ulommissa kuuloelimissä reaktion, joka tuottaa kuuloaistimuksen tajunnassa.

Äänellä on ominaisuuksia kuten voimakkuus (äänenpaine, dB) ja korkeus (taajuus, Hz). Matalia alle 16 Hz ääniä kutsutaan infraääniksi ja korkeita yli 20 kHz ääniä kutsutaan ultraääniksi.

(Murphy, King 2014)

Melutasoa kuvataan desibelillä (dB), joka on logaritminen mittayksikkö, jossa mitattua suuretta verrataan yleisesti sovittuun referenssitasoon. 3 dB lisäys melutasoon tarkoittaa melun energian kaksinkertaistumista, 10 dB lisäys kymmenkertaistumista ja 20 dB lisäys energian satakertaistumista, ja niin edelleen. Ihmiskorva havaitsee pienimmillään 2 – 3 dB muutokset ja 10 dB muutos koetaan noin melun kaksinkertaistumisena. (Murphy, King 2014)

Ympäristön ei-toivottuja tai terveysvaikutuksia aiheuttavia ihmisen toiminnoista syntyviä ääniä kutsutaan yleisesti meluksi. Luonnonääniä kuten tuulen suhina, lintujen laulu tai aaltojen kohina, ei kutsuta meluksi. (Murphy, King 2009, Elert 2019)

Ympäristömelu on ihmisperäistä melua, joka viittaa ihmisien ulkoilmassa tapahtuvalle melualtistukselle, jonka lähteitä ovat esim. liikenne, teollisuus ja vapaa-ajan aktiviteetit.

Ympäristömelu on määriteltävissä yhdeksi saasteen muodoksi, joka on määritelmänä hyödyllinen, koska se kuvastaa myös ihmisen luontaista karttamisreaktiota saasteita kohtaan.

Määritelmän mukaan saasteita pitää kontrolloida, säädellä tai vähentää koska niillä on negatiivisia vaikutuksia ihmiseen ja ihmisen sekä ympäristön vuorovaikutukseen.(Murphy, King 2014)

Melu koostuu lähes aina useista eri taajuuksista, joiden osuudet vaihtelevat ajan suhteen. Näin muodostuu kullekin melunlähteelle tyypillinen melu, joka voi olla esimerkiksi jaksottaista, jatkuvaa, tasaista, vaihtelevaa tai iskumaista. Erityyppisiä melua voi esiintyä yksittäisinä komponentteina tai samaan aikaan toistensa kanssa päällekkäin. Ympäristömelua arvioidessa

voikin esiintyä hankaluuksia, jos halutaan erotella tietty melupäästö äänimaisemassa, joka koostuu useantyyppisistä ja toisiaan peittävistä melunlähteistä ja melutapahtumista. Melun spektri tarkoittaa äänenvoimakkuuden jakaumaa taajuuden suhteen ja se voidaan esittää kapeakaistaisen spektrianalyysin avulla, tai esimerkiksi jakamalla melu terssi- ja oktaavikaistoihin. Terssikaista saadaan jakamalla oktaavikaistat geometrisesti kolmeen yhtä suureen osaan. Melu voidaan luokitella kapeakaistaiseksi, mikäli terssin tasot ovat yli 5 dB korkeammat viereisiin tersseihin verrattuna. (Murphy, King 2014)

Mikäli melusta on kuulohavainnoin tai mittauksin eroteltavissa melun häiritsevyyttä lisääviä lyhytkestoisia ja useasti päivä- tai yöaikaan toistuvia ääniä, voidaan melu luokitella impulssimaiseksi. (Ympäristöministeriö 2018) Muita impulssimaiselle melulle tunnusomaisia piirteitä ovat nopea ja suuri äänitason kasvu äänitapahtuman alussa, lyhyt äänitason vakio- osuus nousun jälkeen sekä nopeuden ja keston suhteen vaihteleva äänitason vaimentuminen signaalin lopussa. (Sosiaali- ja terveysministeriö 2005)

2.2. ÄÄNEN LEVIÄMINEN YMPÄRISTÖSSÄ

Äänen leviämiseen äänilähteestä sen ympäristöön vaikuttaa useat tekijät, jotka voivat vaimentaa tai vahvistaa ääntä erilaisien mekanismien kautta. Sää, kuten tuulensuunta ja ilmakerrosten lämpötilat vaikuttaa merkittävästi melun leviämiseen jo noin 25 metrin päässä melunlähteestä kasvaen etäisyyden suhteen. Myötätuuli voi myötävaikuttaa äänen etenemiseen, vastatuuli ja sivusta tuleva tuuli voivat vaimentaa melua ja tyynellä säällä ääni leviää joka suuntaan lähes tasapuolisesti riippuen äänilähteen suuntaavasta vaikutuksesta ja muista ympäristöoloista. Ilmamassojen kerrostuneisuus (lämpötilagradientti), eli eri lämpötilan omaavat ilmakerrokset voivat vaikuttaa melua vahvistavasti tai vaimentavasti riippuen onko lämpötilagradientti nouseva vai laskeva korkeuden suhteen maanpinnasta katsottuna (kuva 1).

Ääni etenee hitaammin viileämmässä lämpötilassa, lisäksi viileän ilmakerroksen päällä oleva lämpimämpi inversiokerros voi taittaa ääntä takaisin maata kohden äänen suuremman etenemisnopeuden takia, vaikuttaen melutasoihin. Mikäli maanpinnassa oleva ilmakerros on ylempää kerrosta lämpimämpi, leviää ääni tehokkaammin ilmakehän suuntaan. (Murphy, King 2014)

Suomen olosuhteissa otollisimmat olosuhteet äänen leviämiseen ovat talviöiden aikana ja heikoimmat kesäaikaan iltapäivisin, johtuen ilman kerrostuneisuuden ääntä taivuttavista

ominaisuuksista (kuva 1). Tuuli- ja lämpötilagradienttien vaihtelun on arvioitu vaikuttavan jopa

±10 dB äänenpainetasoihin. Ilman absorptio vaikuttaa alle 500 metrin etäisyyksillä lähinnä yli 500 Hz taajuuksiin vaimentavasti, pitkillä etäisyyksillä matalat taajuudet vaimenevat korkeita taajuuksia selvästi vähemmän, eikä ilma yksistään toimi kovinkaan hyvänä ääntä vaimentavana tekijänä. Lyhyillä etäisyyksillä ja pitkillä aallonpituuksilla absorptio voi olla lähes merkityksetöntä. Lisäksi suhteellinen kosteus ja lämpötila vaikuttavat tuloksiin. Matala suhteellinen kosteus yhdistettynä matalaan lämpötilaan aiheuttavat pienimmän absorption.

Erilaiset olosuhteet voivat vaikuttaa suuresti ilman absorptioon ja suurimmillaan vuorokauden aikana tapahtuvat vaihtelut ovat kesäaikaan. Tieliikenne- tai raideliikennemelua tarkasteltaessa ilman absorptio on merkityksetöntä johtuen lyhyestä mittausetäisyydestä ja melun taajuusjakaumasta. (Eurasto 2002)

Kuva 1 Lämpötilan vaikutus äänen taittumiseen ilmakerroksista

Ääni leviää ympäristössä suoraan ilmaäänenä, kiinteää ainetta pitkin johtuen ja heijastusten kautta. Melunlähde voi olla pistemäinen tai viivamainen ja lähde voi olla suuntaava tai ympärisäteilevä. Etäisyys vaikuttaa melun vaimenemiseen riippuen lähteen tyypistä.

Levitessään äänienergia hajaantuu yhä suuremmalle pinta-alalle, josta seuraa äänen intensiteetin pieneneminen, tätä kutsutaan hajaantumisvaimennukseksi.

Hajaantumisvaimennuksen vuoksi viivamaisen melunlähteen melutasot vaimenevat 3 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa ja pistemäisen lähteen tasot vaimenevat 6 dB etäisyyden kaksinkertaistuessa (kuva 2). Pitkien etäisyyksien päästä viivamainen lähde näyttäytyy pistemäisenä lähteenä. (Murphy, King 2014)

Kuva 2 Melun vaimeneminen etäisyyden suhteen, eli melun hajaantumisvaimennus

Maanpinta vaikuttaa melun leviämiseen joko heikentävästi tai vahvistavasti (kuva 3). Pehmeä pinta heijastaa äänen vastakkaisvaiheisena, jolloin ääniaallot voivat kumota toisensa ja kova pinta saman vaiheisena, jolloin ääniaallot voivat vahvistaa toisiansa. Pehmeä pinta käyttäytyy kovan pinnan tapaisesti, mikäli ääniaallot ovat matalataajuisia ja aallot kulkevat lähes maanpinnan suuntaisesti. Maanpinnasta heijastuvat ääniaallot voivat yhdessä muita reittejä tulevien ääniaaltojen yhteisvaikutuksesta joko vahvistua enintään 6 dB tai heikentyä jopa 30 dB. Hyvin lähellä maanpintaa kulkevat ääniaallot voivat vaimeta absorption seurauksena, matalat taajuudet omaavat pidemmän aallonpituuden, joten ne vaimenevat heikommin toisin kuin korkeataajuiset ääniaallot, jotka absorboituvat paremmin ympäristöön. (Björk 1995)

Kuva 3 Maanpinnan kovuuden vaikutus melun leviämiseen

Maastonmuodot ja esteet, kuten kasvillisuus, meluvallit ja rakennukset vaikuttavat melun leviämiseen vaimentavasti. Ääniaaltojen taittumista esteen ylitse tai sivuitse kutsutaan diffraktioksi ja esimerkiksi puiden lehdistä siroamista tai heijastumista kutsutaan refraktioksi, jotka molemmat vaimentavat melua. Ääniaalto voi heijastua ja taittua erilaisista rajapinnoista aiheuttaen vaihe-eroja ääneen. Äänen aallonpituus eli taajuus vaikuttaa sen fysikaaliseen käyttäytymiseen, matalat taajuudet lävistävät helpommin esteitä ja taittuvat korkeita taajuuksia paremmin esteiden ylitse ja ohitse. Kasvillisuuden aiheuttama vaimennus tapahtuu enimmäkseen yli 1000 Hz taajuuksilla. Kasvillisuusvyöhyke voi toimia henkisesti rauhoittavana tekijänä melulle altistuvan kohteen ja melunlähteen välillä poistamalla näköyhteyden. Kasvillisuuden täytyy olla riittävän tiheä ja vyöhykkeeltään minimissään 20 – 30 metriä, jotta vaimennus on merkittävä. (Björk 1995)

Yleisesti ottaen kasvillisuus ei ole kovinkaan tehokas melunvaimennukseen, ottaen huomioon tarvittavat paksuudet kasvillisuusvyöhykkeelle sekä vuodenaikojen vaikutukset kasvillisuuden tiheyteen. Kasvillisuuden vaikutuksesta on kuitenkin ristiriitaisia tuloksia, joidenkin mukaan 50 metriä syvä metsävyöhyke vaimentaisi jopa 8-10 dB, joidenkin mukaan 3 – 6 dB ja eräs tutkimus toteaa vaimennuksen olevan merkittävä vasta yli 100 metrisillä metsävyöhykkeillä.

(Eurasto 2002)

Kuva 4 esittää Björkin ja Toivosen (Björk, Toivonen 2009) tekemän tutkimuksen tuloksia äänen vaimenemisesta suomalaisessa metsämaastossa, joka eroaa hieman ISO 9613-2 - standardin metsävaimennuksesta ollen tätä heikompi, johtuen erityyppisten metsien fyysisistä eroavaisuuksista. Esimerkiksi vanha kuusimetsä eroaa nuoresta lehtipuumetsiköstä tiheyden ja aluskasvillisuuden suhteen, joten kasvillisuuden aiheuttamalle vaimennukselle ei ole yksiselitteistä ja tarkkaa vastausta.

Kuva 4 Suomalaisen metsämaaston meluvaimennus eri taajuuksilla (Björk, Toivonen 2009)

Keinotekoiset meluvallit ja -seinät (kuva 5) sijoitetaan yleensä mahdollisimman lähelle melulähdettä, tai melusta kärsivää kohdetta, jotta vaimennuksesta saavutetaan maksimaalinen hyöty. Mitä korkeampi melueste on, sen suurempi vaimennus saavutetaan. Meluesteet vaimentavat parhaiten korkeataajuisia ääniä, matalataajuiset äänet taittuvat helpommin esteiden ohitse ja läpäisevät ne paremmin. Meluesteitä on usean tyyppisiä, yleisimpinä erilaiset maavallit ja seinämäiset rakennelmat. Maavallien toimintaperiaate perustuu ensisijaisesti melun absorbointiin, ja ne ovat yleensä halvempia kuin muut ratkaisut, mutta vievät palon tilaa.

Meluseinät ovat ohuempia rakennelmia, usein vähintään 2 metriä korkeita. Meluesteen riittävä

korkeus onkin melun vaimennuksen kannalta tärkein yksittäinen tekijä. Meluseiniä käytetään kohteissa, joissa tavoitellaan merkittävää melun vaimennusta ja saatavilla oleva tila ei riitä maavallin rakentamiseen. Meluseinän paksuuden kasvattamisesta ei ole juurikaan hyötyä, koska riittävä eristävyys korkeampien taajuuksien osalta saavutetaan ohuellakin rakenteella, eikä läpimenevän komponentin lisävaimennus ole käytännössä merkittävää. (Liikenneviraston ohjeita 16/2010)

Kuva 5 Meluesteen ja maastonmuotojen vaikutus äänen vaimenemiseen (Tiihinen, Hänninen 1997)

2.3. MELUN TERVEYS- JA YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET

Euroopan komission raportissa vuodelta 2007 todetaan melusaasteen huolestuttavan kyselytutkimuksien mukaan kansalaisia yhtä paljon kuin ilmaston lämpenemisen (CALM 2007). WHO:n mukaan tieliikennemelu on toisiksi suurin ympäristöterveyden stressikuormitusta aiheuttavista tekijöistä kuudessa Euroopan valtiossa. Kaupunkialueilla epätoivotut äänet johtuvat pääasiassa tieliikennemelusta, mutta myös raide- ja ilmailuliikenne sekä teollisuus aiheuttaa omat selkeät melupäästönsä. (WHO 2011) 44 % eurooppalaisista uskoo melusaasteen vaikutusten olevan merkittäviä ihmisten terveyteen (European commission 2010). Melusaaste voi muun muassa ärsyttää, häiritä unta, aiheuttaa verisuonisairauksia, tinnitusta ja lapsien kognitiivisten kykyjen heikentymistä. Yksi kolmesta eurooppalaisesta häiriintyy melusta päivittäin päiväsaikaan, sekä yksi viidestä häiriintyy liikennemelusta yöaikaan nukkuessaan. (WHO 2011) Koska ympäristömelu on useimmiten alle 70 dB(A) tasoista melua, on viimeiset vuosikymmenet tutkittu lähinnä ympäristömelun ja muihin kuin kuulovaurioihin liittyvien terveyshaittojen suhdetta. Pitkäaikaisten melualtistusten on todettu nostavan stressihormonitasoja, verenpainetta ja sykettä. (Babisch 2002)

Pitkittynyt altistus korkeille melutasoille voi johtaa pysyviin kuulovaurioihin, suurin osa tämänkaltaisista melualtistuksista johtuu työperäisestä melualtistuksesta. Alle 70 dB melutasojen on todettu olevan turvallisia, eivätkä edes pitkät altistumiset aiheuta kuulonalenemaa. Yli 8 tunnin altistus 85 dB(A) äänentasoille voi aiheuttaa kuulovaurion.

(Murphy, King 2014) Suomessa alempi toiminta-arvo melulle on 80 dB (A) mitattuna ilman kuulosuojaimia, jolloin työntekijälle on tarjottava henkilökohtaiset kuulosuojaimet työnantajan puolesta. Ylempi toiminta-arvo on 85 dB (A) mitattuna ilman kuulosuojaimia, jolloin työntekijän on käytettävä kuulosuojaimia. Raja-arvolla 87 dB (A) mitattuna kuulosuojainten kanssa on työnantajan alettava toimenpiteisiin melutasojen alentamiseen. (Valtioneuvoston asetus työntekijöiden suojelemisesta melusta aiheutuvilta vaaroilta 85/2006)

Meluherkkyys ei kuvasta yksilön herkkyyttä saada kuulovaurio, eikä se liity kuulontutkimuksella mitattuun kuulokykyyn, vaan kyseessä on yksilöllisten psykologisten ominaisuuksien ja hermoston herkkyyden yhdistelmä. Meluherkät yksilöt ovat usein herkkiä monenlaisille ympäristötekijöille ja ärsykkeille. Meluherkät ovat alttiimpia saamaan negatiivisia terveysvaikutuksia melualtistuksesta, kuten unihäiriöitä, verenpaineen nousua ja

kognitiivisten toimintojen häiriöitä. (Kjellberg 1990, Heinonen-Guzejev 2015, Belojevic, Jakovljevic 2001)

Melulle altistuminen voi olla suoraa ja epäsuoraa (kuva 6), suora altistus tarkoittaa välitöntä kuulohermojen reagoimista äänelle, epäsuora altistus on tietoisuuden synnyttämä reaktio kuullun äänen vuoksi, joka tapahtuu usein tunneperäisesti. Epäsuora altistus on subjektiivinen kokemus ja melunlähteen tyyppi (esimerkiksi musiikkilaji) voi vaikuttaa kokemukseen negatiivisesti tai positiivisesti (Babisch, Pershagen et al. 2013). Sekä suora että epäsuora altistuminen voivat aiheuttaa psykologisia stressireaktioita, jotka eroavat tietoisuuden synnyttämästä reaktiosta kroonisemmalla luonteellaan. Tästä voi seurata erilaisia negatiivisia terveysvaikutuksia pitkäaikaisaltistuksen seurauksena. (WHO 2009)

Kuva 6 Melualtistuksen suora ja epäsuora reitti (Babich 2002 mukaillen)

Myös alhaiset melutasot voivat aiheuttaa stressiä, ärsytystä ja psykologisia reaktioita, mikäli kohdehenkilö kokee äänen häiritseväksi. Esimerkiksi hiljainen puheensorina tai syömisen äänet voivat muutoin hiljaisessa tilassa aiheuttaa suurta ärsytystä yksilötasolla (Raw, Griffiths 1988).

Merkittävimmät ympäristömelun terveysvaikutukset liittyvät ärsytykseen ja unen häiriintymiseen. Molemmat voivat mahdollisina stressitekijöinä aiheuttaa terveyshaittoja, jotka vaihtelevat epämukavuuden tunteesta aina sydän ja verisuonitautien riskin kohoamiseen ja jopa kuolemaan. (Murphy, King 2014) Matalataajuuksinen melu koetaan usein muun tyyppistä melua häiritsevämmäksi, esimerkiksi 55 dB(A) melutasolla tuulivoimaloiden ja lentokoneiden melu koetaan jopa 5 kertaa ärsyttävämmäksi kuin teollisuus-, tieliikenne- tai raideliikennemelu.

(Murphy, King 2014)

Kapeakaistainen melu voi olla häiritsevämpää kuin tasainen vastaavan äänienergian sisältävä melu. Tämä johtuu siitä, että kapea kaistainen melu erottuu selkeämmin muusta äänimaisemasta ja voi olla psyykkisesti ärsyttävämpää, koska sen tyyppistä melua voi olla vaikeampi poissulkea tietoisuudesta. Impulssimainen, kuten esimerkiksi ampuma-aseiden aiheuttama melu on lyhytkestoista suurenergistä melua. Impulssimainen melu voi kantaa kauas ja aiheuttaa lähietäisyydellä kuulovaurioita, vaikka laskennallinen vuorokausialtistus jäisikin matalaksi.

Lisäksi kapeakaistaisen melun tavoin impulssimainen melu on selkeämmin melumaisemasta erottuvaa ja voi säikyttää tai rasittaa mikäli melua kantautuu esimerkiksi ampumaradalta vapaa- ajan asunnolle. (Murphy, King 2014)

32 - 35 dB tasot voivat aiheuttaa fysiologisia terveysvaikutuksia, esim. verenkiertoelimistöön, uneen ja aivotoimintaan. Yli 42 dB tasot alkavat vaikuttamaan uneen aiheuttaen heräämisiä, vaikeuksia nukahtaa, unen pirstoutumista, unen lyhenemistä ja lisääntynyttä liikehdintää unen aikana. Hyvinvointiin vaikuttavat pääasiassa yli 42 dB tasot, jotka myös altistavat tarpeelle käyttää uneen vaikuttavia lääkkeitä. Yleisesti ottaen tieliikennemelu aiheuttaa eniten ärsytystä ihmisten keskuudessa, seuraavaksi suurin ärsytystä aiheuttava tekijä on naapurien aiheuttama melu. (WHO 2009)

Kuvassa 7 esitetään melun terveysvaikutukset koostettuna eri äänenvoimakkuuksilla keskiäänitason, huipputason ja enimmäistason suhteen. Kuvasta nähdään terveysvaikutusten alkavan jo melko alhaisilla, alle 40 dB tasoilla.

Kuva 7 Melun terveysvaikutukset keskiäänitason, huipputason ja enimmäistason suhteen (Jauhiainen, Vuorinen et al. 2007)

Terveysvaikutukset eläimiin ovat samankaltaisia kuin ihmisillekin, eläinten stressitasot voivat kasvaa ja uni häiriintyä. Tämän lisäksi melusaaste voi vaikuttaa eläinten saalistukseen peittämällä saaliseläinten äänet, vaikeuttamalla ääneen perustuvaa suunnistusta ja saalistusta, peittämällä pariutumiseen ja varoittamiseen liittyvät äänet. Monet lintulajit välttelevät meluisia alueita ja tämän takia niiden parittelu- ja pesimäalueet voivat muuttua. Tämän seurauksena alkuperäisen alueen ekosysteemi voi häiriintyä, mikäli avainlajeja katoaa liikaa. Melusaaste voi haitata myös vesieläinten elämää samoista edellä mainituista syistä. Monien kalalajien poikaset suunnistavat merissä riuttojen ominaisen äänimaiseman avulla, merien äänisaaste johtuu pääasiassa laivoista ja näiden aiheuttaman melun takia kalanpoikaset saattavat suunnistaa selviytymisen kannalta epäedullisemmille riutoille. (Kunc, Schmidt 2019)

Melusaaste voi vaikuttaa epäsuorasti myös kasvikuntaan, mikäli kasvien pölyttyminen ja siementen leviäminen häiriintyy näitä toimintoja edesauttavien eläinlajien kartellessa meluisampia alueita. Osa kasvilajeista kärsii melusaasteesta ja osa hyötyy, riippuen eläimien käytöksen muutoksista. (Francis, Kleist et al. 2012) Lisäksi laboratoriokokeissa on havaittu erityyppisten ääniaaltojen vaikuttavan kasvien kasvuun, jonka epäiltiin johtuvan ääniaaltojen aiheuttamasta ilmamassojen liikehdinnästä kasvien ympärillä (Collins, Foreman 2001).

2.4. MELUN MITTAAMINEN

Melua mitataan melumittareilla, jotka tuottavat numeraalisen lukeman mittauspisteessä vallitsevasta äänenpainetasosta. Käsikäyttöinen melumittari (kuva 8) on pienikokoinen mittalaite. Käsimittarin etuja ovat helppo liikuteltavuus, paristokäyttöisyys ja käytön yksinkertaisuus. Huonoja puolia ovat mahdolliset datan tallennuksen rajoitteet ja tallentuvien parametrien muokkauksen puute sekä tietoliikenneyhteyksien puuttumisesta johtuva epävarmuus laitteen toiminnasta, mikäli mittalaite jätetään itsekseen mittaamaan esimerkiksi useamman päivän ajaksi kohteeseen. Melumittari koostuu mikrofonista, esivahvistimesta, esivahvistimen signaaleja tulkitsevasta elektroniikasta sekä näyttölaitteesta. Modernit melumittarit pystyvät tallentamaan sekä mittaustulokset että äänitteen mittauksesta, riippuen mittarin mallista. Modernit pienikokoiset melumittarit voivat olla hyvin monipuolisia laitteita ja esimerkiksi erilaiset suotimet ja taajuusanalyysit voivat kuulua mittarin ohjelmistoon perustoimintojen lisäksi. (Murphy, King 2014)

Kuva 8 Esimerkkikuva käsikäyttöisestä melumittarista, Norsonic 140 käsimittari tuulisuojalla varustettuna. Kyseistä mallia käytetään Munisensen rinnalla Kuopion kaupungin meluselvityksiin (Norsonic 2017)

Kiinteät ympäristömelua mittaavat laitteet (kuva 9) ovat pitkäaikaismittauksia varten suunniteltuja melumittalaitteistoja, jotka voidaan asentaa esimerkiksi tieliikenne-, teollisuus- tai lentomelua mittaamaan ja ne ovat etähallittavia tietoliikenneyhteyden kautta.

Kuva 9 Esimerkkikuva kiinteisiin pitkäaikaisiin tai pysyviin ympäristömelumittauksiin tarkoitetusta melumittarista (EMS verkkosivusto)

Nykyään melun kuvaamiseen käytetään yleisesti kolmea taajuuspainotusta, A-, C- ja Z- painotusta. A-painotusta käytetään ympäristö- ja sisämelua mitatessa sekä työterveyteen liittyvissä tilanteissa, koska se ilmaisee melutasojen ja kuulovaurion riskin suhdetta.

Kansainvälinen standardi IEC 61672 määrittelee A-painotuksen ISO 226:2003 standardin yhdenvertaisten äänenvoimakkuuksien käyrästöön pohjautuen. (IEC 60651, IEC 60804, IEC 61672, ANSI S1.4). Alun perin A-taajuuspainotus johdettiin Fletcher-Munsonin yhdenvertaisten äänenvoimakkuuksien käyristä, ja sen otti ensimmäisenä käyttöönsä American National Standards Institute (ANSI) vuonna 1936. Vuonna 1956 muodostettiin Robinson- Dadson käyrästö Fletcher-Munsonin käyrästön pohjalta, josta johdettiin nykyään käytössä oleva standardikäyrästö ISO 226:2003 Robinson-Dadsonin käyrästöön kohdistuneen kritiikin vuoksi. (Pierre, Maguire 2004)

A-painotusta on kritisoitu useiden maiden toimielinten ja tutkijoiden toimesta vuosien varrella, koska sen kehittämiseen ja testaamiseen käytettiin ensisijaisesti yksittäin esiintyviä äänensävyjen ja nuotteja, eikä se sen vuoksi täysin sopisi monenlaisia äänensävyjä ja taajuuksia sisältävän melun kuvaamiseen. Japanin, Saksan, Tanskan, Yhdistyneiden kansakuntien ja Pohjois-Amerikan yhteisprojektissa muodostettiin uudet painotuskäyrät, jotka standardoitiin ISO 226:2003 standardiksi. Uudet käyrät eroavat eritoten matalien taajuuksien osalta, joissa eroa syntyy jopa 10 – 15 dB verrattuna Robinson-Dadsonin käyriin. Kun verrataan uutta standardikäyrästöä alkuperäisiin Fletcher-Munsonin 40-fonin käyriin, joista johdetut Robinson-

Dadsonin käyrästöt uusi standardi korvaa, voidaan todeta alkuperäisen Fletcher-Munsonin käyrästön olleen lähempänä uutta standardia, kuin Robinson-Dadsonin käyrästön. (Mellert, Richter et al. 2003)

A-taajuuspainotus ei vastaa täydellisesti ihmisen kuuloa vaan on sen yksinkertaistettu versio, jonka kehityksessä huomioitiin analogisten virtapiirien suunnittelun ja toteutuksen kalleus.

Toisin kuin ihmisen kuulo, A-taajuuspainotuksen käyrä ei muutu äänenvoimakkuuden funktiona. A-painotuksella on myös rajoituksensa kuvata oikein ääntä, joka sisältää pääasiassa voimakkaita matalien taajuuksien ääniä. Sillä on myös ongelmia kuvata äänenpaineen ja kohdehenkilön subjektiivisen äänenvoimakkuuden kokemisen suhdetta etenkin korkeilla äänenpainetasoilla. Alun perin A-painotuksen kanssa samaan aikaan kehitettyä B-painotusta onkin esitetty mahdolliseksi korvaajaksi sen mitattujen äänentasojen ja subjektiivisen äänentason arvioinnin yhteneväisyyden vuoksi, mutta B-painotusta ei ole kehitetty tai käytetty käytännössä vuosikymmeniin. (Pierre, Maguire 2004)

C-painotus soveltuu impulssimelun mittaukseen, kuten ampuma-ase melu ja Z-painotus on lineaarinen, jonka vuoksi se soveltuu esimeriksi mikrofonien ja äänentoistolaitteiden suorituskyvyn testaukseen ja mittaukseen. Nimensä mukaisesti lineaarinen painotus ei sisällä taajuuskorjauksia (kuva 10). (Murphy, King 2014)

Kuva 10 A-, C- ja Z-taajuuspainotusten graafinen esitys(Murphy, King 2014)

Mittarien aikapainotuksilla (fast, slow, impluse tai aikaikkunan asettaminen millisekuntien mukaan) voidaan vaikuttaa millaisella aikaikkunalla melumittari mittaa melua, melun tyypin mukaan. Esimerkiksi vanhemmilla viisarinäyttöä käyttävillä melumittareilla täytyi käyttää impulssimelulle omaa hidasta asetustaan, koska nopeasti liikkuvaa viisaria olisi muuten vaikea tulkita. (Murphy, King 2014)

Melumittarit luokitellaan kolmeen eri tarkkuusluokkaan. 0-luokan mittarit tarkimpia laboratorioissa käytettäviä referenssimittareita, 1-luokan mittarit (tarkkuus 1 kHz taajuudella +/- 1,1 dB IEC61672-1:2013) soveltuvat seurantatutkimuksiin ja määräaikaiskokeissa käytettyjen mittareiden pitää olla 2-luokan (tarkkuus 1 kHz taajuudella +/- 1,4 dB IEC61672- 1:2013) vaatimusten tasoa. Ero tarkkuudessa 1-luokan ja 2-luokan mittarien välillä kasvaa eritoten, kun liikutaan pois 1 kHz taajuusalueelta, joiden epätarkkuus kasvaa mataliin ja korkeisiin taajuuksiin mentäessä. (IEC 61672 Melumittausten standardi 2014)

Ympäristömelua kuvataan erilaisilla painotetuilla keskiäänitasoilla, enimmäisäänitasoilla ja pysyvyystasoilla, joissa voidaan käyttää erilaisia taajuus- ja aikapainotuksia. Keskiäänitaso (Leq) kuvaa vakioäänitasoa, jonka äänienergia vastaa mitattua äänisignaalia (kuva 11, kaava 1).

Muita keskiäänitasosta johdettuja suureita ovat esimerkiksi päivä- ja yöajan keskiäänitasot, ja LDEN, joka kuvaa vuorokauden keskiäänitasoa niin, että ilta-aikaa (klo. 19-22) painotetaan +5 dB ja yöaikaa (klo. 22-07) painotetaan +10 dB näiden ajanjaksojen aikana koetun melun häiritsevyyden korostuneisuuden vuoksi (kuva 12, kaava 2). (Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiiviin 2002/49/EY) LA90 ja LA10 kuvaavat melun pysyvyystasoja, hiljaisinta ja meluisinta kymmentä prosenttia. (kuva 11). Näitä käytetään eritoten tieliikennemelun ja taustamelun kuvaamiseen. (Murphy, King 2014)

Kuva 11 Leq, LA10 ja LA90 mittasuureiden graafinen periaatekuvaaja, poikkiviivat kuvaavat ekvivalenttitasoja kullekin parametrille. (Murphy, King 2014)

Kuva 12 LDEN mittasuureen periaate graafisena esityksenä (Murphy, King 2014) 𝐿_{𝐴𝑒𝑞,𝑇} = 10𝑙𝑜𝑔₁₀1

𝑇∫ (𝑝(𝑡) 𝑝0 )

2

𝑑𝑡[𝑑𝐵(𝐴)]

𝑇 0

(1)

𝐿_𝐷𝐸𝑁 = 10𝑙𝑜𝑔₁₀(1

24) (12,10

𝐿_{𝑝ä𝑖𝑣ä}

10 + 4,10^{𝐿𝑖𝑙𝑡𝑎10+5}+ 8,10

𝐿_𝑦ö+10

10 ) [𝑑𝐵(𝐴)] (2)

Ympäristömeluselvityksiin käytettävien mittareiden tulee olla keskiäänitasojen määrittämiseen kykeneviä vähintään 2-luokan, mutta mieluiten 1-luokan melumittareita. Melumittarin pitää hallita erilaiset aikapainotukset, nopea (F), hidas (S) ja impulssi (I). Mittalaitteet ja käytetyt kalibraattorit tulee kalibroida aika-ajoin tarkkuuskalibraattorilla. Mittalaitteet tulee kalibroida ennen mittausten aloittamista ja mittausten loputtua. Tällä pyritään pitämään mittaustulokset luotettavina ja tarkistamaan ettei mittatarkkuudessa ole tapahtunut liukumaa mittausten aikana.

Ulkona tehtävissä mittauksissa tulee aina käyttää mittarille suositeltua tuulisuojaa. Näitä periaatteita noudattamalla pyritään saamaan riittävän tarkka arvio melulähteen alueelle muodostamista melutasoista. Melumittaajan täytyy olla ammattitaitoinen ja hänen täytyy tehdä tarvittavat muistiinpanot kohteiden, mahdollisten häiriötekijöiden ja säätilan osalta.

(Ympäristöministeriö 1995)

Ennen varsinaisten mittausten aloittamista määritellään tulevan mittauksen tavoitteet sekä mitä halutaan mitata, jonka pohjalta suunnitellaan mittausaikataulu ja käytettävät metodit. Sopiva ajankohta edustaa sellaisia vallitsevia olosuhteita, jotka vastaavat melulähteen tyypillisiä olosuhteita kyseisessä mittapisteessä. Mittauksen keston tulee olla riittävä, riippuen melun tyypistä ja saatavilla olevista esitiedoista, jotta saadaan edustavat tulokset.

(Ympäristöministeriö 1995)

Sääolosuhteet tulee ottaa huomioon, koska esimerkiksi tuuli vaikuttaa äänen kantavuuteen ja jakautumiseen alueella, ja sade voi aiheuttaa muutoksia taustameluun ja vaikuttaa äänen siroamiseen. Mittaukset pitää pyrkiä tekemään olosuhteissa, joissa melun leviäminen on otollista mittauspisteen suuntaan. Joskus edustavan mittauksen edellytyksenä on useampana ajankohtana suoritetut mittaukset, joskus mittauksia on siirrettävä. (Ympäristöministeriö 1995)

2.5. MITTAUSTULOSTEN EDUSTAVUUS JA LUOTETTAVUUS

Melumittaukset edustavat mittaushetken olosuhteiden, mittaajan osaamisen ja muiden muuttujien summaa. Esimerkiksi tieliikennemelua mitatessa tuloksiin vaikuttaa suuri joukko muuttujia sekä melunlähteiden että ympäristön olosuhteiden osalta. Tieliikenteen määrä, tien pinta, ajoneuvojen tyyppi, nopeus ja tien kaltevuus vaikuttavat osaltaan melupäästöihin ja niiden suuntautumiseen. Mittapisteen etäisyys tiestä, sääolosuhteet, meluesteet, kasvillisuus ja rakennukset ovat esimerkkejä ympäristön tuloksiin vaikuttavista muuttujista. Käytetty melumittari, taustamelu, mittauksen kesto ja käytetty aikavakio vaikuttavat lopullisiin tuloksiin.

Esimerkiksi mitatessa tieliikennemelua paikassa, jossa liikennemäärät ovat vähäisiä, täytyy mittauksen kestää yli tunnin, jotta tulos olisi kyseistä tietä edustava. Melumittauksen virhe pienenee mitä useampia ajoneuvoja kulkee mittapisteen ohitse, 70 ohikulkeneen ajoneuvon mittaus tuottaa alle 1 dB virheen 75 % luottamustasolla, kun taas 170 ohikulkenutta ajoneuvoa tuottaa alle 1 dB:n mittavirheen 90 % luottamustasolla. (Prezelj, Murovec 2017)

Mittausten ja mallinnusten epävarmuus kasvaa nopeasti suhteessa etäisyyteen melunlähteestä ja etenkin melumittauksissa mitattavaa melunlähdettä lähempänä olevien muiden äänilähteiden vaikutuksen mahdollisuus tuloksiin korostuu. Lisäksi, kaikissa arviointimenetelmissä on omat rajoituksensa. Yleisesti käytetyssä laskentamallissa ISO 9613-2:1996 etäisyys rajoitetaan 1000 metriin (Standard ISO 9613-2:1996) ja Nord2000 mallissa etäisyys on validoitu 200 metriin asti (Nord2000). Mallinnettujen melutasojen epävarmuus voidaan ilmaista standardina vaihteluvälinä. Jokainen melumallinnuksen arvo koostuu monen muuttujan vaikutusten summasta. Monen muuttujan summien epävarmuuden arvioimiseen on olemassa omat metodinsa, jotka ottavat huomioon myös epävarmuustekijät vaimennuksen mallinnuksessa.

(Probst 2005)

Melumittauksia ja melumallinnuksia käytetään usein täydentämään toinen toistaan, painottuen kuitenkin mittausten melumalleja täydentävään luonteeseen. Tieliikennemelun tapauksessa melumalli, joka kattaa edellisessä kappaleessa mainitut muuttujat mallintaa mittauksia vastaavat tulokset tyypillisesti ±3 dB vaihteluvälin sisällä. Melumittauksia voidaan parhaiten käyttää tilanteisiin, joissa halutaan nopea käsitys senhetkisestä melutilanteesta, esimerkiksi meluvalitusta selvitettäessä. Melumallinnuksia voidaan käyttää tilanteissa, joissa halutaan saada käsitys alueen melutasoista suuremman aikaikkunan aikana, esimerkiksi vuositasolla.

Lisäksi melumalleilla on mahdollista kuvata vain yhden melunlähteen melutasoja ympäristöönsä, siinä missä melumittaukset ovat aina koko alueen melumaiseman summia.

(Prezelj, Murovec 2017)

Melumittaukset, joissa mitataan esimerkiksi teollisuuslaitoksen aiheuttamia melutasoja lähimmän asuinrakennuksen edustalla kestävät tyypillisesti muutamista tunneista enimmillään päiviin tai viikkoihin. Näin ollen mitatut arvot ovat vain pieni otanta alueen vuotuisista melutasoista. Edellä mainittujen muuttujien vuoksi saatuja tuloksia ei voida ottaa ehdottomana faktana, vaan tuloksia tarkastellessa pitää pyrkiä kriittiseen päättelyyn olosuhteiden vaihtelun vaikutuksista. (Murphy, King 2014)

Melumittauksen riittävä kesto riippuu mittauksen tavoitteista, melunlähteen ominaisuuksista ja vaaditusta mittatarkkuudesta. Esimerkiksi Italiassa tieliikennemeluselvityksiltä vaaditaan yhden viikon mittausjakso, jossa mitataan LAeq tunnin keskiarvoina, raideliikennemelua mitatessa sen sijaan vaaditaan vain 24 tunnin mittausjakso (Brambilla 2001). Irlannissa tieliikennemeluselvitys sisältää kolme 15 minuutin LA10 mittausta, mitattuna kolmena perättäisenä tuntina kello 10-17:00 välisenä aikana, sekä yhden 24 tunnin mittauksen. (National Roads Authority 2004)

Mittauksen keston ja edustavuuden oikean suhteen määrittäminen vaatii syvällistä ymmärrystä melumittauksista ja kohteen melupäästöistä, jotta kunkin kohteen vaatimukset tulee huomioitua. Onkin suositeltavaa ottaa harkintaan LDEN ja Lyö, joka kuvaa yöajan klo. 22-07 melutasoja, parametrien selvittäminen meluselvityksiä tehdessä, niiden pitkäaikaismelua edustavan luonteen vuoksi. Nämä parametrit kuvaavat pitkäaikaisia keskiäänitasoja eikä näitä yleensä mitata ympäristömeluselvityksissä. (Probst 2005)

Espanjassa tehdyn tutkimuksen mukaan, satunnaisten päivien strategia, jossa on yhdeksän satunnaisesti valittua mittauspäivää pitkin vuotta, tuottaa hyvän arvion pitkäaikaisesta tieliikennemelun keskiäänitasosta (Gaja, Gimenez et al. 2003). Iso-Britanniassa tehty tutkimus sen sijaan suosittelee, että kahden viikon mittausjaksot ovat yleensä riittävät, jotta pitkäaikaisvaihtelujen vaikutus tulee otettua huomioon (Alberola, Flindell et al. 2005).

Tuulivoimalamelua mitatessa, vähintään viikon mittausjaksojen todetaan olevan riittäviä poissulkemaan epäsuotuisien olosuhteiden vaikutukset (Department of Trade and Industry, U K 1996, Paviotti, M. et al 2006).

Suomen olosuhteet ovat vaihtelevampia kuin keski-Euroopan maiden, esimerkiksi vuosikeskiarvoja käyttäessä tieliikenteen vuosikeskiäänitaso voi vaihdella yli 3 dB verrattuna kesäajan melutasoihin. Tieliikennemelun mittausohjeen mukaan melumittaus pitää suorittaa tien ollessa kuiva, jäätön ja lumeton (Tielaitos 1993). Suomen olosuhteissa tallaisia kelejä esiintyy lähinnä kesäaikaan.

Nastarenkaiden käyttö vaikuttaa todellisiin vuosikeskiarvoihin, nastarenkaat voivat nostaa keskiäänitasoja jopa 3 – 6 dB. Pohjois- ja Etelä-Suomen välillä voi vallita samaan aikaan hyvin erilaiset sääolosuhteet, tienpinnat voivat olla kuivia, märkiä, jäisiä tai lumisia sekä nastarenkaiden käytössä voi esiintyä eroja. Erilaiset nopeusrajoitukset kesä- ja talviaikaan vaikuttavat osaltaan liikenteen melupäästöihin, nopeuden tiputus 100 km/h nopeudesta nopeuteen 80 km/h voi tiputtaa melutasoja 2,5 – 2,9 dB ajoneuvotyypin mukaan. Ruohon

peittämä maa absorboi 200 – 1000 Hz taajuuksia lumen peittämää maata paremmin, sen sijaan luminen maa absorboi alle 160 Hz taajuuksia paremmin. Yli 1000 Hz taajuuksilla mittaustulokset ovat lähes identtiset. Vuodenaikojen vaihtelun on arvioitu aiheuttavan Suomessa esimerkiksi noin 65 metrin etäisyydelle vähintään 3 dB poikkeaman. Edellä mainituista seikoista johtuen melumittauksia tehdessä ja tuloksia tulkitessa tulisikin pohtia tulosten edustavuutta sekä vuodenaikojen ja sääolosuhteiden vaikutusten suhteen. (Eurasto 2002)

Suomenkaltaisissa olosuhteissa voikin olla tarpeellista pitäytyä melumallinnuksissa ja käyttää mittauksia vain täydentävinä toimenpiteinä edellä mainittujen seikkojen takia. Melumalleja voitaisiin myös validoida mittauksilla ympäri Suomea eri vuodenaikoina, mutta tämänkaltainen suuritöinen projekti ei välttämättä palvele tarkoitustaan.

Pitkäaikaisia melumittausselvityksiä voidaan suorittaa tunnetulla epävarmuudella, kun käytetään vakiintuneita alue- tai maakohtaisten ohjeistusten mukaisia toimintatapoja.

Nykyisten laskentamallien epävarmuus perustuu pahimman mahdollisen tilanteen skenaarioon, eli tilanteeseen, jossa melun vaimentuminen olosuhteiden osalta on vähäisintä. Jos melupäästöjä yliarvioidaan, voi tästä seurata ylimääräisiä kustannuksia esimerkiksi laajempien meluisiksi luokiteltujen alueiden, meluselvitysten ja meluntorjuntaan investoimisen osalta ja mahdollisesti tarpeellista rajoitetumpien toiminta-aikojen suhteen. Toisaalta on myös olemassa ympäristö- ja sääolosuhteita, joissa mittaukset ja laskentamallit tuottavat toisistaan selvästi eroavat melutasot. Joissain tapauksissa mittauksiin perustuvat tilastolliset mallit luovat tunnetulla epävarmuudella tietokonemallinnuksia tarkemman kuvan. Melumallinnukset voivat ottaa huomioon yksinkertaisia ympäristöparametrejä ja muuttujia kuten tuulen nopeus ja suunta, sekä monimutkaisempia kuten lämpötilavähete, joka kuvaa ilmakehän lämpötilan laskemista korkeuden suhteen tilanteessa, jossa ilma on hyvin sekoittunutta ja Pasquillin ilmakehän turbulenssien luokitusta. Mitä kattavammat ja yksityiskohtaisemmat tiedot malliin syötetään, sen tarkempi malli epävarmuuksista saadaan, laskentavaatimusten kasvamisen kustannuksella. Vuodenaikojen vaihtelut vuosineljännesten välillä olivat ±10 dB ja vuorokauden ajan mukaan vaihteluita löytyi ±15 dB verran. Merkittävimmät melun leviämiseen vaikuttavat tekijät ovat vaakasuuntainen tuuli, lämpötilagradientit. (Maijala 2013)

Melumittausten tarkkuus riippuu käytetyistä metodeista, tekijöiden osaamisesta ja saatavilla olevan tiedon määrästä. Lisäksi haittaa arvioidessa pitää ottaa huomioon melun subjektiivinen luonne, vaikka melutasot olisivatkin sallituissa rajoissa, voivat jotkut yksilöt häiriintyä. Myös

melun laadulla ja altistujan suhtautumisella on vaikutuksia, kuinka häiritseväksi melu koetaan.

Esimerkiksi ulkoilmatapahtumien musiikkilaji voi olla joillekin mieluista ja jotkut kokevat sen erittäin häiritsevänä, koska eivät pidä kyseisestä musiikkilajista. (Kjellberg 1990, Heinonen- Guzejev 2015, Belojevic, Jakovljevic 2001)

Tehtyjä mittauksia pitäisikin käsitellä enemmänkin työkaluina, jotka täydentävät tehtyjä meluselvityksiä, sen sijaan, että niitä käytettäisiin esimerkiksi tarkentamaan melumallinnuksia (Paviotti, M. et al 2006).

2.6. YMPÄRISTÖMELUN OHJEARVOT JA MELULLE ALTISTUMINEN SUOMESSA

Ympäristömelua arvioidessa on käytössä erilaisia standardeja ja asetuksia. Suomessa käytetään valtioneuvoston päätöksessä (Valtioneuvoston päätös 993/1992) annettuja ympäristömelun yleisiä ohjearvoja, missä määritellään erityyppisille melunlähteille ja häiriintyville kohteille sallitut melutasot ulkona eri vuorokaudenajat huomioon ottaen (Taulukko 1). Ampumamelulle on annettu omat ohjearvonsa päätöksessä (Valtioneuvoston päätös 53/1997).

Suomessa käytetty ohjearvo asuinalueilla vallitsevalle ympäristömelulle on 55 dB päiväaikaan ja 45-50 dB yöaikaan (Valtioneuvoston päätös 993/1992). Ohjearvot on määritelty kesäolosuhteiden mukaan, jolloin ihmiset viettävät enemmän aikaa ulkona. Huonojen sääolojen sekä talven aikaan ihmiset viettävät yleensä enemmän aikaa sisätiloissa. Pohjoisten olosuhteiden takia pohjoismaissa rakennukset ovat vankempia ja paremmin eristettyjä kuin etelämpänä, jolloin voidaan päätellä, että mikäli kesäaikaan ei ylitetä ulkoalueiden ohjearvoja, ei talviaikaan tapahdu sisämelun ohjearvojen ylityksiä. Jos nykyisistä ohjearvoista poiketen kuvattaisiin koko vuoden keskiarvoja, voitaisiin päätyä tilanteeseen, jossa kesäisissä olosuhteissa sallittaisiin tietyin paikoin nykyistä suurempia melutasoja. Pohjoisissa olosuhteissa pitäisikin käyttää ohjearvoja, jotka ottavat tarkemmin ja paremmin huomioon vuodenaikojen ja siitä seuraavien lieveilmiöiden vaikutuksen melutasoihin. Yhtenä ratkaisuna esitetään vuoden jakamista kesä- ja talvikauteen meluun liittyvien tutkimusten osalta. (Eurasto 2002)

Taulukko 1 Melun yleiset ohjearvot ulkona taajamassa (vnp 993/1992) Alueen kuvaus Päiväajan (klo 07-22)

keskiäänitason ohjearvot

Yöajan (klo 22-07) keskiäänitason

ohjearvot Asumiseen käytettävät

alueet, virkistysalueet taajamissa

ja niiden välittömässä läheisyydessä sekä hoito- ja oppilaitoksia palvelevat alueet

55 dB 45 - 50 dB

Loma-asumiseen käytettävät alueet, leirintäalueet,

virkistysalueet taajamien ulkopuolella ja

luonnonsuojelualueet

45 dB 40 dB

Taulukossa 2 on kerrottu merkittävimpiä melulähteitä, joille suomalaiset altistuvat. Tärkeimmät ympäristömelun lähteet ovat tieliikenne ja raideliikenne, jotka yhdessä kattavat noin 95 % melualtistuksista. Tieliikennemelu kattaa 85 % altistuksista, jakautuen noin 55 % katumeluun ja 30 % maantiemeluun. Tieliikennemeluun vaikuttavat tienpinnan kunto, liikennemäärät, ajonopeus, raskaiden ajoneuvojen osuus, tien kaltevuus sekä erinäiset jarrutuksia ja kiihdytyksiä aiheuttavat rakenteet kuten risteykset, pysäkit ja hidasteet. Noin 10 % melualtistuksista johtuu raideliikenteestä, jonka melutasoihin vaikuttavat liikenteen tyyppi (rahti, matkustus), liikennemäärät, erityyppiset veturit ja junien kokonaispituudet, nopeus, kiskojen pinnat ja hidastavat tekijät kuten asemat, ratapihat, vaihteet, sillat ja kurvit. (Saarinen, Kivipelto et al. 2013)

Taulukko 2 Merkittävimmät melulähteet, joille ihmiset altistuvat Suomessa (Saarinen, Kivipelto et al. 2013)

Merkittävimmät melulähteet Arvio altistuneista (henkilöä)

2011 2003 1998

Maantiet (LAeq 7-22) 285 000 350 000 320 000

Kadut (LAeq 7-22) 500 - 600 000 405 900 560 000

Rautatiet (LAeq 22 - 7) 110 000 (yö) 48 500 35 000

Lentoliikenne (LDEN) 25 000 22 800 65 000

Siviili-ilmailu 15 500 13 500

Sotilasilmailu 9 600 10 400

Vesiliikenne ja satamat (LAeq 7-22) ~300 300 500

Teollisuus (LAeq 7-22) < 5000 5 000 5 000

Siviiliampumaradat (LAImax) < 3000 3 000 7 000

Sotilasampumaradat 2500

Moottoriurheiluradat (LAeq 7-22) < 2000 2 500 2 000

Yhteensä 1 032 000 - 932

000

838 000 994 500

3. TYÖN TAVOITTEET

Tämän Pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää Kuopion kaupungin ympäristönsuojelupalveluiden käyttöön hankkiman Munisense-melunmittausjärjestelmän soveltuvuutta kaupunkiympäristössä tapahtuviin pitkäkestoisiin melumittauksiin. Työn hypoteesina oli, että laitteisto soveltuisi kyseiseen käyttötarkoitukseen, koska laitteiston mittatarkkuus, ohjelmiston ominaisuudet sekä kohtuullisen helppo siirreltävyys riittäisivät ympäristömeluselvityksien tarpeisiin. Työssä paneuduttiin erilaisiin käyttötilanteisiin, jollaisiin kyseistä laitteistoa voitaisiin oikeissa meluselvityksissä soveltaa. Järjestelmän tallentaman äänitteen, verkkoportaalin ominaisuuksien ja käytön sekä datan ulosviennin toimivuuden ja käytettävyyden selvittäminen kuului osaksi tutkielman kokeellista osuutta. Pitkäaikaisten melumittausten edustavuutta selvitettiin vertailemalla tuloksia EU-meluselvityksen melumallinnuksiin. Lisäksi tuloksia verrattiin asetuksiin, joilla määritellään aluekohtaiset ohjearvot sallituille melutasoille

Kiteytettynä tämän Pro gradu -tutkielman päätavoitteet olivat:

- Saada käytännön kokemusta Munisense-laitteiston soveltuvuudesta ympäristömelumittauksiin

- Pohtia kyseisen melumittausjärjestelmän soveltuvuutta ympäristömeluselvityksiin - Verrata saatuja tuloksia EU-meluselvityksen melumallinnuskarttoihin

- Arvioida laitteistoa ja ohjelmistoa yleisellä tasolla - Tarkastella mittaustuloksia yleisellä tasolla

4. AINEISTO JA MENETELMÄT

Tässä tutkielmassa käytetty melumittauslaitteiston kokoonpano koostui yhdestä Munisense melumittarista ja yhdestä Munisense 4G reitittimestä, sekä Futech:n valmistamista kolmijaloista joihin laitteet kiinnitettiin. Laitteistoa ohjattiin Munisensen verkkoportaalin käyttöliittymällä tietokoneiden ja mobiililaitteiden avulla verkkoyhteyden kautta. Tarvittaessa tuloksia käsiteltiin ulkopuolisilla taulukkolaskentaohjelmistoilla sekä kuvankäsittelyohjelmilla.

4.1. KOHTEIDEN JA MELUPARAMETRIEN VALINTAKRITEERIT

Tutkielman kokeellinen osuus suoritettiin kenttätyönä viidessä erityyppistä kaupunkimelua edustavassa kohteessa. Yhteisiä vaatimuksia kohteiden valinnalle olivat sähköliittymän saatavuus, pääasiassa kulloinkin kiinnostuksen kohteena olevaa melua edustava sijainti ja ilkivallalta suojautuminen. Mittapisteiden etsintä aloitettiin pohtimalla, minkä tyyppisessä tilanteessa ja millaista melua haluttaisiin mitata. Tutkimukseen päätettiin ottaa tie- ja raideliikenne- sekä teollisuusmelua edustavia kohteita ja sopivia kohteita kartoitettiin usealta eri alueelta. Seuraavaksi kunkin alueen yleiskuvaa tutkittiin kartoista ja ilmakuvista Taavi- paikkatietojärjestelmässä sekä Google maps-palvelussa.

Mikäli kuvissa näkyi lupaavan oloisia kohteita, kuten erilaiset rakennukset, parvekkeet tai muut maantasoa korkeammalla sijaitsevat rakennelmat, mentiin paikanpäälle katsomaan, olisiko jokin kyseisistä paikoista soveltuva mittarin sijoitukselle, sekä arvioitiin altistumista ilkivallalle ja sähköliittymän saatavuutta. Hyvin soveltuvia kohteita ovat esimerkiksi tässä tutkimuksessa käytetyt ilmanlaadunseurantaan tai muuhun tarkoitukseen käytetyt sähköistetyt kontit, rakennusten parvekkeet sekä muut kiinteät tai puolikiinteät rakennelmat, joissa on saatavilla verkkovirtaa ja fyysistä suojaa laitteistolle. Fyysistä suojaa tarjoavat esimerkiksi erilaiset aitaukset, valvontakamerat ja korkealla sijaitsevat kohteet.

Koska tutkielman kokeellinen osuus suoritettiin valvomattomissa kenttäolosuhteissa, tuli häiriöäänien mahdollinen vaikutus mittaustuloksiin ottaa myös huomioon viimeistään mittaustuloksia käsitellessä. Häiriöäänet huomioitiin arvioimalla kunkin kohteen yleistä melumaisemaa, jonka perusteella pääteltiin kohteen pääasiallinen melunlähde. Esimerkiksi

tieliikennemelukohteissa, joiden lähellä ei sijainnut juurikaan muuta melua tuottavaa toimintaa, ei todennäköisesti esiintyisi liiemmin tuloksia vääristäviä melupäästöjä.

Teollisuusmelua mitatessa kohteissa, joissa keskimääräiset melutasot jäävät todennäköisesti kohtuullisen mataliksi pitkien etäisyyksien vuoksi, joudutaan arvioimaan mitattavaa melunlähdettä lähempänä sijaitsevien kohteiden potentiaalinen vaikutus mittaustuloksiin.

Esimerkiksi mittapisteen sijoittaminen yksityisasunnon pihaan herätti kysymyksiä asukkaiden toimien vaikutuksista melutasoihin. Mittalaitteisto tallentaa havaitsemansa äänet pilvipalveluun, joten mittapaikkoja valitessa tulee ottaa myös yksityisyydensuoja huomioon, mikäli laitteisto sijoitetaan esimerkiksi yksityisasunnon pihaan tai parvekkeelle.

Mittausaineiston keruuta suunnitellessa valittiin sellaiset meluparametrit, joita käytetään yleisesti ympäristömelumittauksissa. Kyseisiä parametrejä käytetään käsimittareilla mittauksia tehdessä ja näin ollen niiden valinta oli oleellista. Taulukossa 3 esitetään viisi käyttöön valittua meluparametriä. Koska Munisense-järjestelmä tallentaa kaiken datan pilveen, voidaan meluparametrejä valikoida mittausdatasta myös jälkikäteen. Tämän vuoksi parametrien valintaa ei tarvinnut tehdä lopullisesti, mikäli tutkimuksen aikana olisi haluttu lisätä joitain parametrejä tarkasteltavaksi.

Taulukko 3 Tutkielmaa varten tarkasteltavaksi valitut meluparametrit

Meluparametri Selite

LAeq,T A-painotettu jatkuva keskiäänitaso ajan T suhteen LA90,T A-painotettu äänitaso, joka ylittyy 90 % mittauksen

ajasta. (90 % pysyvyystaso)

LA10,T A-painotettu äänitaso, joka ylittyy 10 % mittauksen ajasta. (10 % pysyvyystaso)

LDEN A-painotettu vuorokauden keskiäänitaso ilta- ja yö- painotuksella

LAFmax A-painotettu enimmäisäänitaso

4.2. MITTAUSJÄRJESTELYT

Kun laitteisto oli saatu asennettua uuteen mittapisteeseen, siirrettiin laitteiston sijainti verkkoportaalissa uuteen mittapisteeseen. Verkkoportaalissa luotiin mittapisteille omat profiilinsa, jossa ilmeni pisteen fyysinen sijainti sekä muita kohteeseen liittyviä tietoja.

Seuraavaksi tarkistettiin verkkoportaalin kautta laitteiston virransaanti. Itse laitteistossa ei ole ilmaisimia onko verkkovirta kytketty vai ei, joten on tärkeää tarkistaa kytkentöjen toimivuus paikan päällä.

Verkkovirran varmistamisen jälkeen mittalaite kalibroitiin verkkoportaalin kautta mobiililaitteen ja kalibraattorin avulla. Lopuksi mittalaitteiden asennuspaikka valokuvattiin ja kuva lisättiin verkkoportaaliin kyseisen mittapisteen tietoihin. Mittalaitteiston toimintaa tarkkailtiin mittausjaksojen aikana verkkoportaalin kautta päivittäin ja osassa kohteita käytiin paikan päällä katsomassa, ettei paikalla ole tapahtunut ilkivaltaa tai luonnonvoimien aiheuttamia ongelmia esimerkiksi johdotuksen suhteen.

Kohteissa, joissa voidaan tahattomasti nauhoittaa esimerkiksi asukkaiden ääntä, tulee kertoa selkeästi kiinteistön asukkaille mittalaitteiston äänitteen tallentamisesta, johon voi tallentua myös yksityishenkilöiden keskusteluja ja muita läheisyydessä syntyviä ääniä. Äänitallenteen käyttö on tärkeää kohteissa, joissa voi esiintyä asukkaiden tai muiden äänilähteiden tuottamia ääniä, jotka eivät liity itse melunlähteeseen. Näin voidaan varmistaa esimerkiksi raportoinnin yhteydessä ilmoitettavien lukemien liittyvän itse kohteeseen eikä johonkin ulkopuoliseen melua tuottavaan seikkaan kuten keskusteluihin tai ruohonleikkureihin.

4.3. MITTAUSLAITTEISTO

Munisense-laitteisto on hollantilaisen Munisense B.V. yrityksen valmistama ja hallinnoima mittalaitejärjestelmä, johon kuuluu melumittarien lisäksi muun muassa ilmanlaadun, vedenlaadun ja vedenpinnankorkeuteen sekä säätilaan liittyvien parametrien seurantaan erikoistuneita laitteita. Mittalaite ja 4G-reititin on tarkoitettu asennettaviksi puolikiinteisiin tai kiinteisiin rakennelmiin, tätä tarkoitusta varten valittiin kesän 2018 aikana tarkoitukseen sopivat kolmijalat. Kyseinen malli on Futech:n valmistama ja on säädettävissä kolmen metrin korkeuteen saakka (kuva 13).

Kuva 13 Futech kolmijalka, jota käytettiin mittarin ja reitittimen asennuksiin (Futech verkkosivusto 2020)

Asennuspisteen tulee olla tarpeeksi tukeva, jottei luonnonvoimat esimerkiksi kaada tai heiluta mittaria ja sen johtoja aiheuttaen häiriöitä mittaustuloksiin. Vankkarakenteinen kolmijalka antaa laitteistolle tukevan, säädettävän alustan, joka on kuitenkin siirrettävissä helposti kohteesta toiseen ja menee pieneen tilaan kuljetuksen ajaksi. Tässä tutkielmassa käytettiin yhtä Munisense melumittaria ja yhtä reititintä.

Munisense-melumittausjärjestelmä (kuva 14) on ikään kuin käsimittarin ja kiinteän mittarin välimuoto, jota voidaan käyttää pidempiaikaisiin mittauksiin kiinteästi esimerkiksi valotolppaan tai siirrettävälle jalustalle asennettuna. Sitä voidaan liikutella tarpeen mukaan erilaisten kohteiden välillä vaivattomammin, kuin suurikokoisempia kiinteitä mittausasemia.

Koska laitteisto ei sisällä varsinaista näyttöä tai säätimiä, ei sitä voida kuitenkaan käyttää käsimittarin tapaan.

Kuva 14 Munisense-melumittausjärjestelmä, vasemmalla melumittari ja oikealla 4G- reititinyksikkö sekä lisäakku

Munisensen INSIGHTNOW™-sarjan melumittarit (kuva 15) ovat 1-luokan tai 2-luokan sertifioituja melumittareita, jotka soveltuvat myös jatkuvatoimiseen pitkäaikaismittaukseen.

Niiden avulla voidaan seurata melutapahtumia reaaliaikaisesti tai jälkikäteen tallenteista erilaisia parametreja käyttäen. Verkkoportaalin ohjelmistoa voidaan myös muokata valmistajan tukeen yhteyttä ottamalla, esimerkiksi jos tarvitaan jotain meluparametria mitä verkkoportaalista ei löydy tai jonkin ominaisuuden toiminnassa ilmenee puutteita.

Järjestelmä koostuu kahdesta tai useammasta komponentista, jotka verkottuvat keskenään käyttäen Zigbee-radiolinkkiä. Zigbee on lyhyen kantaman tietoliikenneverkko, jonka avulla pystytään ainakin teoriassa luomaan jopa 65 000 laitteen verkko. Signaalin teoreettinen kantama suoralla näköyhteydellä on jopa 300 metriä, se toimii 2,4 GHz taajuudella ja kykenee

siirtämään tietoa maksimissaan 250 kt/s nopeudella. Suppein kokoonpano koostuu reitittimestä, joka lähettää mittaustulokset Munisensen pilvipalvelimelle mobiiliverkkoyhteydellä, sekä siihen yhdistyneestä mittalaitteesta, esimerkiksi melumittarista. Samaan verkkoon voidaan kytkeä langattomasti enimmillään 250 metrin mittalaitevälein maksimissaan 40 Munisensen valmistamaa laitteita, joita yksi reititin hallinnoi ja toimii siltana laitteiden muodostaman sisäverkon ja ulkoisen internetyhteyden välillä.

Mittalaite ja reititinyksikkö sisältävät integroidun akuston ja niihin voidaan liittää ulkoinen akkuyksikkö (kuva 15, vasen alanurkka). Sisäisellä akulla mittarille luvataan 10 vuorokauden käyttöaika, jota voidaan valmistajan mukaan pitkittään 50 päivään käyttäen lisäakkua.

Valmistaja lupaa reitittimelle 24 tuntia toiminta-aikaa sisäisen akun varassa, jota voidaan pitkittää saatavilla olevalla lisäakustolla noin kahteen päivään. Saatavilla on myös laitteistoon liitettävä aurinkopaneeli (kuva 15, oikea alanurkka), joka ei kuitenkaan Suomen leveysasteilla ole käytännössä riittävä ylläpitämään tarvittavaa jännitteentasoa akustossa, vaan tämän avulla voitaisiin korkeintaan viivyttää akkujen tyhjentymistä.

Kuva 15 Munisense melumittari tuulisuojalla ja ilman tuulisuojaa, lisäakkupaketti sekä aurinkopaneeli (Munisense verkkosivu)