本文介绍了一种使用和部署占用率与光照数据记录仪的方法，该记录仪可用于在实地环境中收集参与者开关灯行为的数据。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
由于自我报告的环保行为与实际观察到的环保行为之间存在差异，研究人员建议采用更为直接的行为测量方法。尽管直接行为观察可能提高研究的外部效度和可推广性，但该方法可能耗时较长，并易受实验者或观察者偏差的影响。为解决这些问题，可使用数据记录仪作为自然观察的替代方案，使研究人员能够在不干扰参与者自然行为的前提下开展大范围研究。本文介绍了一种此类工具—— occupancy and light data logger（ occupancy 和光照数据记录仪），内容包括其技术说明、部署方案以及在心理学实验中可能应用的相关信息。文中还提供了该记录仪相对于人工观察的可靠性测试结果，并展示了在公共卫生间（N = 1,148）为期15天的测量过程中所收集数据的示例，包括：1）房间占用状态的变化；2）室内光照状态的变化；3）房间占用时长。
引言
在心理学中，衡量亲环境行为最常用的方法之一是通过调查、访谈或问卷形式的自我报告1。导致这一趋势的原因之一，仅仅是开展实地实验存在困难，而这类实验通常需要大量资源和精确的操作化定义2,3。然而，这种努力是值得的，因为已有充分证据表明，依赖自我报告指标在预测客观行为时可能具有误导性4,5,6。
在试图避免这一问题时，专注于研究节能行为的研究人员通常采用观察性数据（对所观察事件的名义分类，例如开关灯）或残余数据（过去行为的可量化证据，例如以kWh为单位的能耗）作为因变量的测量指标7。尽管这两类测量方法均有价值，但在现场实验中更常使用观察性数据2,3,8，尤其是当其因变量涉及开关灯行为时。
在获取观察数据之前，研究人员应考虑若干方法学问题，包括：1）样本的代表性；2）观察者人数，以排除可能的人为误差；3）观察者间的一致性，以避免实验者偏差；4）观察者的位置，应予以隐蔽，以降低被参与者发现的可能性；5）观察编码的明确定义和具体界定；6）观察测量工具的预测试；7）观察者的培训；以及 8）建立系统化的观察时间安排9。尽管上述大多数问题已有相关研究涉及，例如关于信度分析10或观察数据编码11的研究，但在描述开关灯行为实验的文章中，似乎并非所有这些问题都得到了充分关注。
对四项研究12,13,14,15的分析显示，这些研究在实验背景上具有相似性（均涉及公共卫生间中开关灯行为），尽管每项研究中的地点信息都很明确，但观察测量的细节存在差异。由于这些研究均采用自然观察法，在观察者与参与者性别不同的情况下，获取参与者行为信息并不总是可行的14，因为这可能引发干扰或违反社会规范（例如，男性实验人员进入女性卫生间，或反之）。在某些情况下，研究并未提供参与者性别的具体数据15。考虑到性别可能是预测环境友好行为的重要因素之一，这似乎构成了一定的局限性16。
然而，最大的差异体现在观察者和观察时间的描述上。尽管这些描述会因实验地点的不同而自然存在差异，但并非所有研究都明确提供了观察者的具体人数14。此外，观察者所处的具体位置也未被清晰说明12,14,15，这使得后续可能的重复实验难以开展，并且难以确保参与者未察觉自己正在被观察。在所分析的四篇文章中，仅有一篇对观察者的位置进行了详细描述13。
此外，只有一项研究提供了确切的观察时间间隔12，而其他研究要么仅描述了总体研究时间（并大致说明了每个研究日进行观察的次数）13,15，要么完全未作描述14。这再次可能导致难以重复实验，并无法确定观察时间的安排是否系统且足以实现研究目标。
这些实验的局限性被列为未来研究中应予以考虑的指导原则和重要事项。本意绝非削弱这些研究的重要性。应考虑上述方面，以最大程度地优化研究的操作化，从而促进复制性研究——这在心理学中具有重要作用17,18，并简化实地实验的实施。然而，是否所有提及的问题都能通过改进最终依赖人类观察者的观察方法来解决，仍有待商榷。
基于这些原因，占用与光照数据记录仪（见材料表）是一种有价值的工具，可有效用于收集有关特定类型节能行为（即开关灯行为）的信息，且不受人工观察的局限性或伦理限制的影响（该记录仪不采集音视频数据）。总体而言，本文旨在详细介绍一种占用与光照数据记录仪的技术特性及其应用潜力。据作者所知，这是首次全面介绍该工具在心理学实地实验中的应用。
记录仪技术说明
本文所使用的占用/光照数据记录仪型号（参见材料表）配备标准存储容量为 128 kB。该记录仪重量为 30 g，尺寸为 3.66 cm × 8.48 cm × 2.36 cm。更多详细信息及产品手册可在制造商网站上查阅19。
控制按钮、光传感器和电池仓位于顶板上。前面板包含占用传感器和一个LCD屏幕，而后面板则配有安装磁铁和挂环（图1）。USB 2.0端口位于底板上，用于通过USB线缆将记录仪连接到计算机，以便在部署前进行设置，并在之后使用专用于该数据记录仪的分析软件包获取读数。
集成的光传感器（光敏电阻）阈值大于65 lx，可与大多数公共场所中常见的各种光源类型（LED、节能灯、荧光灯、高强度气体放电灯、白炽灯、自然光）协同工作。总体而言，记录仪根据光信号的强度来判断光照状态的变化（开启/关闭），更准确地说，是依据光强度是否低于或高于校准阈值。还应注意，该传感器具有约±12.5%的内置迟滞水平19，可防止对开启和关闭状态的误检。
运动传感器可判断房间是否有人。通过使用热释电红外（PIR）传感器，它能够根据人体温度（与周围环境温度不同）来检测人员的移动。所述记录仪的检测范围最大为5 m，而该记录仪的扩展版本检测范围可达12 m。水平检测角度可达94°（±47°），垂直检测角度可达82°（±41°）。
所述的占用/光照数据记录仪模型已与开源建筑科学传感器一同经过验证，结果表明其能够可靠地测量光照强度和占用频率21。此外，这类记录仪模型在建筑环境研究中已被证明具有实用价值，尤其适用于照明相关应用22,23,24。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
该研究已获得华沙SWPS社会科学与人文大学伦理委员会的批准（编号46/2016）。
1. 选择记录仪部署的实验地点
- 选择一个室内实验场所，能够将记录仪安装在靠近光源的位置（以便有效检测光照变化），同时能够收集有关个体使用者（即每次一人）在房间占用状态下的行为数据（以便有效检测移动情况）。
- 明确该房间的预期用途及其指定使用者（男性、女性或混合使用）。
注意：一个典型的实验场所示例是公共单间卫生间，因为此类房间通常由使用者单独且频繁地访问。此外，在大多数情况下，可根据房间的标识明确判断其使用者为男性或女性。 - 实地考察所选场所，记录正常工作的光源类型/数量及其照明开关配置。检查多个光源是否由一个或多个照明开关控制。
- 评估将记录仪安装在光源附近的可行性。确保记录仪安装位置远离任何热源（如加热器、窗户或镜子），以保证仅记录房间使用者的身体热量。
- 从场所所有者处获取安装记录仪及开展实验所需的书面许可。以书面形式向场所所有者提供实验详情、记录仪类型及其应用说明。
2. 部署前的数据记录仪配置
- 下载并安装适用于 Windows/Mac 平台的专用软件（参见材料表），用于启动、读取和绘制数据记录仪中的数据。
注意：此外，制造商网站上（参见材料表）可找到包含基本系统要求和软件使用手册的详细说明。 - 通过 USB 数据线将记录仪连接至计算机（将 USB 接口线较宽的一端插入计算机的 USB 接口，较窄的一端插入设备上的接口）。
- 启动软件。
- 单击工具栏上的启动图标（或从设备菜单中选择启动命令），打开记录仪设置窗口。
注意：当记录仪未连接到计算机时，此选项将不可用。启动记录仪窗口分为以下三个部分：1）记录仪信息，显示所选记录仪的型号、序列号、部署编号和当前电池电量；2）记录仪可用的传感器列表；3）部署配置。通过此界面，可在部署前设置记录仪的特定功能，例如前述的传感器配置、数据显示滤波器配置、开始/停止记录以及 LCD 屏幕显示设置。 - 输入本次启动的名称，该名称将作为读取和保存记录仪所记录数据时的默认文件名。
- 选择光照传感器。从下拉列表中将测量值设置为记录状态，并从下拉列表中选择状态描述关闭/开启。
- 选择占用传感器。从下拉列表中将测量值设置为记录状态，并从下拉列表中选择状态描述未占用/已占用。
注意：占用和光照传感器通道可配置为记录状态变化或运行时间。在状态变化设置下，记录仪的工作依赖于事件触发。记录仪每秒检查一次状态是否发生变化，仅在状态变化发生时记录带时间戳的值（事件持续时间、日期和时间）。而在运行时间配置设置下，记录仪每秒检查并记录一次传感器状态。 - 单击滤波器按钮，以启用自动计算附加值（例如最大值、最小值、平均值或总和）。
注意：步骤 2.8 为可选步骤，用于在读取记录仪数据时对每个数据序列进行滤波。- 选择所需的传感器类型。选择滤波器类型及使用的时间间隔。
- 编辑名称，然后单击创建新序列。单击完成。
- 单击高级按钮以访问传感器属性。
- 选择光照传感器。选择设为最大灵敏度进行校准，然后单击保存按钮。
注意：默认情况下，可通过位于顶部面板的控制按钮，在记录仪部署位置自动校准光照传感器。在部署现场按下校准按钮后，记录仪的 LCD 屏幕将显示被监测光照的信号强度（当实验现场部署前光照水平未知时，使用此选项）。如果部署位置的光照水平已知，也可通过"设为最大/最小灵敏度"选项调整传感器灵敏度。这些校准方式可确保准确读取光照在开启与关闭状态之间的变化。 - 选择占用传感器。选择预设的超时值（即 10 秒；30 秒；1 分钟；2 分钟；5 分钟），或选择自定义并根据需要输入分钟和秒数值。单击保存按钮。
注意：超时值指定传感器判断区域为“未占用”所需持续的无活动时间段。默认情况下，此参数设置为 1 分钟。
- 选择光照传感器。选择设为最大灵敏度进行校准，然后单击保存按钮。
- 根据实验计划选择启动记录仪的时间：1）立即启动；2）按时间间隔启动（仅在记录运行时间时可用）；3）在指定日期/时间启动；或 4）通过手动按下启动按钮启动。
- 选择记录仪停止记录的条件：1）当存储空间满时停止；2）在指定日期/时间停止；3）手动停止；或 4）永不停止——此时最新数据将覆盖最旧数据。
- 完成配置后，单击开始按钮。将记录仪从计算机上拔下。
3. 在野外环境中部署记录仪
- 在数据记录仪开始记录数据之前，先前往实验现场。
- 通过将光纤导光管（见材料表）连接至记录仪背面，为记录仪配备额外的光纤导光管，以滤除环境光（如来自窗户或镜面反射的光线），确保获得最准确的读数。
注意：该导光管长30.48 cm，可弯曲以进入难以触及的区域，也有助于将记录仪隐藏，避免被房间使用者发现。 - 使用以下方式将带导光管的记录仪安装在指定光源附近：1）记录仪背面内置的四个磁铁，可将其吸附在磁性表面上；2）将背胶粘贴条贴于记录仪背面，用于将其固定在墙壁或其他平整表面上；3）使用任意双面胶将记录仪粘贴于表面；或 4）利用记录仪两侧的安装环，通过魔术贴绑带将其固定在曲面上。
注意：安装方式的选择取决于记录仪将要安装的表面类型。 - 在设定或计划的数据记录期间，离开实验现场。
- 记录完成后，返回实验现场并取下记录仪，以便读取数据。
4. 数据读取
- 通过 USB 数据线将记录仪连接至计算机，并启动专用于该数据记录仪的分析软件包（参见材料表）。
- 在控制面板中点击读取设备按钮，或从设备菜单中选择读取，以使记录仪卸载所采集的数据。
- 选择保存数据的位置和文件名，或接受默认位置和名称。点击保存，然后选择要在图表中显示的传感器和/或事件，并点击绘图。
- 选择要在表格数据和图表中查看的数据序列。点击全部或无按钮以全选或取消所有序列，或点击复选框逐个选择或取消特定序列。
注意：表格数据以数值形式呈现，使用了部署前设定的过滤条件。每一列对应一种采集的数据类型。例如，标记为 "light" 的列显示光照开关的发生情况，而标记为 "occupancy" 的列则显示记录仪部署区域内是否存在移动的信息。在每一列中，状态变化以二元方式呈现（数字 "0" 在 "light" 列中表示灯关闭，在 "occupancy" 列中表示无移动）。 - 从控制面板中选择导出表格数据，并选择导出的目标文件夹。
注意：可将数据读取并导出为文本文件、逗号分隔值文件或电子表格文件。其他功能（如数据绘图）也可用；但由于大多数研究人员通常使用导出的数据并结合统计软件进行分析，因此本文仅介绍最基本的数据读取操作。更多详细信息请参阅记录仪使用手册19。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
记录仪与人工观察的可靠性对比测试
为评估记录仪相对于人工观察的可靠性，在位于大学校园内的一间单间男厕中开展了一项持续4小时的现场测试。两名男性观察员在厕所外（距门口约5 m处）等候，并独立记录访客的行为，包括占用率/占用时间以及灯光开关状态（离开时灯保持开启或关闭）。同时，在同一间单间厕所内安装了两台数据记录仪，采集与人工观察相同的信息。总共记录了24名男性的行为。
采用 Fleiss's kappa 检验来评估记录员与人工观察者在判断访客是否进入单间卫生间以及离开时是否开关灯方面的一致性。结果显示，两者之间存在几乎完全一致的 agreement25 在记录光照状态方面，κ = 1.000（95% CI，0.885 至 1.115）， p < 0.001；以及占据状态 κ = 1.000（95% 可信区间，0.885 至 1.115）， p < 0.001（在这两种情况下，每对记录仪/人工观察者之间的一致性百分比均等于100%）。此外，采用双因素...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
在计划同时使用多个地点（用于记录仪部署）时，应确保每个地点具有相同的建筑布局，以排除参与者出现不同行为模式的可能性（例如，由占用时间和开关灯机会不同所致）。合适的地点应配备一个或多个光源，且每个光源仅对应一个可见的开关，以便使用者能够看到。否则，应计划为每个光源/开关配备一个记录仪。此外，在选择占用传感器的预设超时值之前（方案的第二步），建议先在实验地点对记录仪的部署进行一次预试验，以便根据参与者的实际占用频率选择最优数值。在方案的第三步中，建议检查是否可以将记录设备对房间可能使用者隐蔽起来（尽管数据记录仪体积相对较小）。最后，由于记录仪的部署可能在公共区域（例如，洗手间）进行，因此必须从场地所有者及伦理委员会获得必要的书面许可。
本文介绍的占用/光照数据记录仪有两种型号（有关更多详细信息，请访问制造商网站——参见材料表），两者主要在检测范围、性能和检测区域上有所不同。其他特性，如标准存储容量为128 kB（可扩展至512 kB）以及设计特征，则基本相似。每种型号均配备一枚锂纽扣电池，电池寿命最长可达一年19
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| HOBO 占用率/光照（5米范围）数据记录仪 | ONSET | UX90-005 | 根据 Onset 官方说明——HOBO UX90-005 室内占用率/光照数据记录仪提供标准 128 KB 内存型号（UX90-005），可记录 84,650 次测量数据，以及扩展的 512 KB 内存版本（UX90-005M），可记录超过 346,795 次测量数据。更多详情及其他产品信息，请访问：https://www.onsetcomp.com/products/data-loggers/ux90-005 |
| HOBO 光导管 | ONSET | UX90-LIGHT-PIPE-1 | 可选的光纤附件或光导管，可消除环境光干扰，确保最准确的读数。更多详情，请访问：https://www.onsetcomp.com/support/manuals/17522-using-ux90-light-pipe-1 |
| HOBOware | ONSET | - | 适用于 Windows 和 Mac 的设置、绘图与分析软件。HOBOware 有两个版本：HOBOware（免费版）和 HOBOware Pro（付费版，支持与不同记录仪配合使用的高级分析功能）。两款软件均专用于 HOBO 数据记录仪。更多详情，请访问：https://www.onsetcomp.com/products/software/hoboware |
参考文献
- Steg, L., Vlek, C. Encouraging pro-environmental behaviour: An integrative review and research agenda. Journal of Environmental Psychology. 29 (3), 309-317 (2009).
- Doliński, D. Is psychology still a science of behaviour. Social Psychological Bulletin. 13, 25025(2018).
- Grzyb, T. Why can't we just ask? The influence of research methods on results. The case of the "bystander effect". Polish Psychological Bulletin. 47 (2), 233-235 (2016).
- Kormos, C., Gifford, R. The validity of self-report measures of proenvironmental behavior: A meta-analytic review. Journal of Environmental Psychology. 40, 359-371 (2014).
- Lange, F., Steinke, A., Dewitte, S. The Pro-Environmental Behavior Task: A laboratory measure of actual pro-environmental behavior. Journal of Environmental Psychology. 56, 46-54 (2018).
- Lucidi, A., Thevenot, C. Do not count on me to imagine how I act: behavior contradicts questionnaire responses in the assessment of finger counting habits. Behavior research methods. 46 (4), 1079-1087 (2014).
- Abrahamse, W., Schultz, P. W., Steg, L. Research Designs for Environmental Issues. Research Methods for Environmental Psychology. Gifford, R. , Wiley-Blackwell. Hoboken, NJ. 53-71 (2016).
- Blasko, D. G., Kazmerski, V. A., Corty, E. W., Kallgren, C. A. Courseware for observational research (COR): A new approach to teaching naturalistic observation. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers. 30 (2), 217-222 (1998).
- Sussman, R. Observational Methods. Research Methods for Environmental Psychology. Gifford, R. , Wiley-Blackwell. Hoboken, NJ. 9-28 (2016).
- Jansen, R. G., Wiertz, L. F., Meyer, E. S., Noldus, L. P. Reliability analysis of observational data: Problems, solutions, and software implementation. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers. 35 (3), 391-399 (2003).
- Maclin, O. H., Maclin, M. K. Coding observational data: A software solution. Behavior Research Methods. 37 (2), 224-231 (2005).
- Bergquist, M., Nilsson, A. I saw the sign: promoting energy conservation via normative prompts. Journal of Environmental Psychology. 46, 23-31 (2016).
- Dwyer, P. C., Maki, A., Rothman, A. J. Promoting energy conservation behavior in public settings: The influence of social norms and personal responsibility. Journal of Environmental Psychology. 41, 30-34 (2015).
- Oceja, L., Berenguer, J. Putting text in context: The conflict between pro-ecological messages and anti-ecological descriptive norms. The Spanish Journal of Psychology. 12 (2), 657-666 (2009).
- Sussman, R., Gifford, R. Please turn off the lights: The effectiveness of visual prompts. Applied ergonomics. 43 (3), 596-603 (2012).
- Gifford, R., Nilsson, A. Personal and social factors that influence pro-environmental concern and behaviour: A review. International Journal of Psychology. 49 (3), 141-157 (2014).
- Earp, B. D., Trafimow, D. Replication, falsification, and the crisis of confidence in social psychology. Frontiers in Psychology. 6, 1-11 (2015).
- van Aert, R. C., van Assen, M. A. Examining reproducibility in psychology: A hybrid method for combining a statistically significant original study and a replication. Behavior research methods. 50 (4), 1515-1539 (2018).
- HOBO® Occupancy / Light Data Logger UX90- 005x/-006x) [Manual]. Onset Computer Corporation. , Available from: http://www.onsetcomp.com/files/manual_pdfs/15433-C-MAN-UX90-005-006.pdf (2018).
- Mehl, M. R., et al. The Electronically Activated Recorder (EAR): A device for sampling naturalistic daily activities and conversations. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers. 33 (4), 517-523 (2001).
- Ali, A. S., Zanzinger, Z., Debose, D., Stephens, B. Open Source Building Science Sensors (OSBSS): A low-cost Arduino-based platform for long-term indoor environmental data collection. Building and Environment. 100, 114-126 (2016).
- Popoola, O., Munda, J., Mpanda, A. Comparative analysis and assessment of ANFIS-based domestic lighting profile modelling. Energy and Buildings. 107, 294-306 (2015).
- Tetlow, R. M., Beaman, C. P., Elmualim, A. A., Couling, K. Simple prompts reduce inadvertent energy consumption from lighting in office buildings. Building and Environment. 81, 234-242 (2014).
- van Someren, K., Beaman, P., Shao, L. Calculating the lighting performance gap in higher education classrooms. International Journal of Low-Carbon Technologies. 13 (1), 15-22 (2017).
- Landis, J. R., Koch, G. G. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics. 33 (1), 159-174 (1977).
- McGraw, K. O., Wong, S. P. Forming inferences about some intraclass correlation coefficients. Psychological methods. 1 (1), 30(1996).
- Hallgren, K. A. Computing inter-rater reliability for observational data: an overview and tutorial. Tutorials in quantitative methods for psychology. 8 (1), 23(2012).
- Cialdini, R. B., Kallgren, C. A., Reno, R. R. A focus theory of normative conduct: A theoretical refinement and reevaluation of the role of norms in human behavior. Advances in experimental social psychology. 24, 201-234 (1991).
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
