描述

公司開始公布他們的遠(yuǎn)程員工重返工作崗位的政策。重返辦公室必然會(huì)增加新的 COVID-19 病例數(shù)。但是，可能有一種方法可以減少辦公室內(nèi) COVID-19 病毒的傳播。一般來(lái)說，辦公室都有隔間，有助于隔離直接的人際傳播，但仍然存在傳播熱點(diǎn)，尤其是在共享空間。會(huì)議室是最糟糕的罪魁禍?zhǔn)字?，因?yàn)闀?huì)議室不僅受到限制并在不同群體之間快速共享，而且僅在一天結(jié)束時(shí)才進(jìn)行清潔。將責(zé)任留給任何共同行動(dòng)，例如給辦公室植物澆水，讓會(huì)議室里的任何人承擔(dān)責(zé)任，即使曾經(jīng)得到維護(hù)，也很少得到支持。甚至白板的標(biāo)記也很少被替換。此外，每天/每周消耗多個(gè)消毒濕巾/罐是非常浪費(fèi)的，并且不會(huì)隨著會(huì)議次數(shù)而增加。因此，我提出了一種會(huì)議集成可再填充物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的解決方案，該設(shè)備對(duì)已發(fā)生會(huì)議的會(huì)議室進(jìn)行消毒。

它是如何工作的？

我的解決方案包括一個(gè)全棧應(yīng)用程序以及一個(gè)嵌入式設(shè)備。有幾個(gè)工作部分，所以我將首先對(duì)系統(tǒng)流程進(jìn)行高級(jí)概述，然后詳細(xì)解釋。這樣，那些關(guān)注下一節(jié)標(biāo)題為“我是如何構(gòu)建它的？可以理解為什么我做了我所做的。

以下是該系統(tǒng)的高級(jí)概述：

系統(tǒng)架構(gòu)

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我的解決方案從一個(gè)全棧應(yīng)用開始。我有一個(gè)顯示 GUI 的前端：

前端界面

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設(shè)置參數(shù)并切換“檢查可用性”按鈕后，后端會(huì)查看所選會(huì)議間隔的 AWS DynamoDB 表，并返回可用會(huì)議列表以及會(huì)議間隔可用的房間. 下面是表格的示例：

分配的是日期（5 位數(shù)字用于唯一性），EndingTime 和 StartingTime 以分鐘為單位，從上午 12:00 開始

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為了簡(jiǎn)化開發(fā)過程，設(shè)置了一些注意事項(xiàng)。會(huì)議僅每一刻鐘開始，持續(xù)時(shí)間是一刻鐘的倍數(shù)，并且 Room 1 被硬編碼以對(duì)應(yīng)于我的 Core2ForAWS 設(shè)備。選擇房間 1 的會(huì)議后，Core2ForAWS 元素的設(shè)備影子將更新為所選會(huì)議間隔。設(shè)備影子（稍后解釋）將如下所示：

設(shè)備陰影部分

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設(shè)備邏輯

core2ForAWS 元素將解析來(lái)自設(shè)備影子的會(huì)議間隔信息，并填充大小為 96 的會(huì)議間隔數(shù)組。數(shù)組中的每個(gè)索引對(duì)應(yīng)于該索引對(duì)應(yīng)的 15 分鐘間隔的會(huì)議狀態(tài)。由于 1 天是 24 小時(shí)，因此有 96 個(gè)間隔，每個(gè)間隔為 15 分鐘。15 分鐘間隔參考從上午 12:00 開始。12:00 AM 被認(rèn)為相當(dāng)于 0000 分鐘，第 0 個(gè) 15 分鐘間隔。因此，15 分鐘間隔數(shù)組的索引 0 對(duì)應(yīng)于從 12:00 AM 到 12:15 AM 的會(huì)議間隔的會(huì)議狀態(tài)。如果安排了從上午 12:00 到上午 12:15 的會(huì)議，則數(shù)組的索引 0 將標(biāo)記為“1”以表示會(huì)議間隔，如果沒有安排在上午 12:00 的會(huì)議，則將標(biāo)記為“0”到上午 12:15 會(huì)議間隔。

現(xiàn)在，我創(chuàng)造了“先生”的嵌入式設(shè)備（它是整個(gè)設(shè)備，包括 core2ForAWS 元素）接管了。Mister 會(huì)檢查每個(gè) 15 分鐘間隔邊緣，并且僅當(dāng)邊緣出現(xiàn)在剛剛結(jié)束的會(huì)議和沒有會(huì)議的 15 分鐘間隔之間時(shí)才會(huì)激活。會(huì)議間隔邊緣是兩個(gè)會(huì)議間隔之間的邊界。例如上午 12:00->12:15 會(huì)議間隔和 12:15->12:30 會(huì)議間隔之間的邊界。因此，例如，如果先生在 12:15 檢查并注意到從 12:00 AM -> 12:15 AM 有一個(gè)會(huì)議，并且從 12:15 AM -> 12:30 AM 會(huì)議沒有即將召開的會(huì)議，則會(huì)出現(xiàn)激活條件間隔。就索引而言，我們可以將其表示為從任何 array[j] = 1 到 array[j+1] = 0 的任何轉(zhuǎn)換，對(duì)于所有 j >= 0 &

一旦找到這樣的 1->0 邊緣，先生的 PIR 傳感器就會(huì)被激活，并每 2 分鐘檢查一次移動(dòng)，以防剛剛發(fā)生的會(huì)議進(jìn)入另一個(gè)會(huì)議間隔。如果在下一個(gè)會(huì)議間隔之前檢測(cè)到活動(dòng)，則在檢查即將到來(lái)的會(huì)議間隔邊緣之前將當(dāng)前會(huì)議間隔標(biāo)記為“1”，因?yàn)榇嬖跁?huì)議間隔的活動(dòng)價(jià)值。這張圖可以闡明這個(gè)想法：

15 分鐘會(huì)議區(qū)間邊緣，上午 8:00 區(qū)塊代表區(qū)間 8->8:15，上午 8:15 區(qū)塊代表區(qū)間 8:15->8:30。

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假設(shè)目前，某個(gè)時(shí)間 > 8:00 am 和 < 8:15 am，由 1 表示。沒有安排在上午 8:00 舉行的實(shí)際會(huì)議，所以先生對(duì)會(huì)議間隔的內(nèi)部表示是數(shù)組索引：32(上午 8:00 是從上午 12:00 開始的 8 小時(shí)，8 * 4 = 32 = 上午 8:00 的數(shù)組索引）是“0”。如果 PIR 一直持續(xù)到上午 8:15（由 2 表示），則索引 32 處的間隔被標(biāo)記為“1”。索引 32 被標(biāo)記為“1”，因?yàn)?15 分鐘的會(huì)議間隔（上午 8:00）不打算主持會(huì)議，但仍然主持了 15 分鐘的活動(dòng)。

如果 PIR 傳感器在 2 分鐘內(nèi)未檢測(cè)到活動(dòng)，則會(huì)啟動(dòng)輔助檢查。首先，會(huì)出現(xiàn)提示音，以提醒房間內(nèi)的任何人即將噴水，然后顯示一個(gè)設(shè)備屏幕，顯示從 30 秒開始的倒計(jì)時(shí)，并帶有確認(rèn)按鈕（視頻演示將顯示這一點(diǎn)）。如果確認(rèn)屏幕在整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)都被忽略，則先生啟動(dòng)伺服系統(tǒng)并噴灑房間，并等待下一個(gè) 15 分鐘間隔。如果確實(shí)確認(rèn)了活動(dòng)，則先生將返回以返回 PIR 邏輯。

我是如何建造它的？

我開始花一些時(shí)間學(xué)習(xí) JS，reactJS：https ://reactjs.org/docs/getting-started.html和 nodeJS：https ://nodejs.org/en/docs/ 。我將在下面解釋 AWS DynamoDB 和 AWS IoT Core 集成并鏈接我的全棧應(yīng)用程序存儲(chǔ)庫(kù)。

我首先在這里設(shè)置我的 Core2ForAWS：https ://edukit.workshop.aws/en/getting-started.html ，只需完成這些步驟。然后，我按照以下說明設(shè)置 AWS IoT Core：https ://edukit.workshop.aws/en/blinky-hello-world/prerequisites.html 。到此階段，您應(yīng)該能夠獲取 AWS IoT 終端節(jié)點(diǎn)，并且您創(chuàng)建的 IAM 用戶應(yīng)該具有以下策略：

IAM 用戶政策

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如果您找不到添加此策略的位置，請(qǐng)使用您的根電子郵件登錄 AWS 控制臺(tái)，然后單擊“IAM”。你應(yīng)該在左邊看到這個(gè)：

我是

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單擊“用戶”，然后單擊您創(chuàng)建的用戶。你會(huì)看到這樣的東西：

用戶權(quán)限

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添加 AWSIoTFullAccess 策略。

這是我對(duì)正在發(fā)生的事情的解釋。您創(chuàng)建的 AWS 賬戶包含所有資源，例如 AWS IoT Core、DynamoDB、IAM 等。您創(chuàng)建的 IAM 用戶是經(jīng)過身份驗(yàn)證的實(shí)體，可以根據(jù) IAM 用戶的策略訪問 AWS 賬戶的資源。當(dāng)使用 IAM 用戶密鑰在 CLI 上運(yùn)行命令“ aws configure”時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)配置文件并將其與用戶密鑰一起存儲(chǔ)在您的筆記本電腦上。調(diào)用 AWS 開發(fā)工具包 API 時(shí)，會(huì)找到配置文件。然后會(huì)發(fā)生一些調(diào)解，以便被調(diào)用的 API 具有與使用“ aws configure”命令配置密鑰的 IAM 用戶的策略相同的權(quán)限。

現(xiàn)在，將 AmazonDynamoDBFullAccess 策略也添加到您的 IAM 用戶。它應(yīng)該如下所示：

完整的 IAM 用戶權(quán)限

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以下是與 AWS 交互并帶有注釋的相關(guān)代碼片段：

AWS.config.dynamodb = {
    region: "us-west-2",
    //replace endpoint with own endpoint
    endpoint: "https://dynamodb.us-west-2.amazonaws.com",
};
AWS.config.iotdata = {
    region: "us-west-2",
    //replace endpoint with own endpoint
    endpoint: "a36ozlrpzvmdr4-ats.iot.us-west-2.amazonaws.com",
};

// setting up the necessary AWS SDK objects

let dynamodb = new AWS.DynamoDB();
let docClient = new AWS.DynamoDB.DocumentClient();
let iotdata = new AWS.IotData();

// parameters for the DynamoDB table to be created
// replace TABLE_NAME with own table name
// replace PRIMARY_KEY with own primary key name
// replace SECONDARY_KEY with own secondary key name

let params = {
    TableName: TABLE_NAME, 
    KeySchema: [
        { AttributeName: PRIMARY_KEY, KeyType: "HASH" },
        { AttributeName: SECONDARY_KEY, KeyType: "RANGE" },
    ],
    AttributeDefinitions: [
        { AttributeName: PRIMARY_KEY, AttributeType: "S" },
        { AttributeName: SECONDARY_KEY, AttributeType: "S" },
    ],
    ProvisionedThroughput: {
        ReadCapacityUnits: 10,
        WriteCapacityUnits: 10,
    },
};

// the API that creates the DynamoDB table

dynamodb.createTable(params, function (err, data) {
    if (err) {
        console.error(
            "Unable to create table. Error JSON:",
            JSON.stringify(err, null, 2)
        );
    } else {
        console.log(
            "Created table. Table description JSON:",
            JSON.stringify(data, null, 2)
        );
    }
});

// parameters for shadow
// payload is what to update the shadow with
// thingName is the name of the thing that you registered with AWS IoT Core

let shadowParams = {
    // core2IoTPayload should be a JSON of your own choice
    payload: JSON.stringify(core2IoTPayload),
    // replace thingName with the thing name of own device
    thingName: "01231bd1cbac971101" 
};


// API to update shadow

iotdata.updateThingShadow(shadowParams, function (err, data) {
    if (err) {
        console.error("Unable to send to core2", JSON.stringify(err, null, 2));
    } else {
        console.log("send to core2 succeeded:");
    }
});

// API to update DynamoDB table

docClient.put(putParams, function (err, data) {
    if (err) {
        res.send(JSON.stringify("error"));
    } else {
        res.send(JSON.stringify("success"));
    }
});

下一步是創(chuàng)建先生設(shè)備。我想要一個(gè)可以用晶體管激活的電動(dòng)水泵，所以我買了其中一個(gè)：

我把它拆開，它看起來(lái)像這樣：

電動(dòng)泵機(jī)構(gòu)

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事實(shí)證明，只需用開關(guān)短接兩個(gè)端子即可打開（您可以在原理圖部分看到這一點(diǎn)）。我將電子設(shè)備與伺服器和 PIR 傳感器一起粘在一些紙板上，然后向前跳了幾步（我忘了拍中間照片），我最終得到了這個(gè)：

有點(diǎn)牛

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電動(dòng)泵機(jī)構(gòu)集成（左）

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電動(dòng)泵機(jī)構(gòu)集成（右）

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內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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伺服霧偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)又名彎曲的“向后 r”段

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側(cè)面圖

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core2forAWS 設(shè)備的頂視圖

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電動(dòng)泵機(jī)構(gòu)位于中間部分，就在空透明罐的正上方。四根柱子中心的彎曲“向后 r”部分使霧氣輸出偏轉(zhuǎn)。最重要的是，我有 PIR 傳感器、控制泵機(jī)制的晶體管和 Core2ForAWS 設(shè)備。一旦霧氣打開，電動(dòng)泵機(jī)構(gòu)就會(huì)從罐中直接向上噴射霧狀消毒劑。伺服器開始動(dòng)作，彎曲的“向后 r”段以 360 度的方式偏轉(zhuǎn)薄霧。如果我有一臺(tái) 3D 打印機(jī)，這個(gè)設(shè)備的設(shè)計(jì)會(huì)大不相同，而且效率更高（霧偏轉(zhuǎn)應(yīng)該旋轉(zhuǎn)霧輸出的噴嘴，而不是霧本身）。對(duì)于 PIR，我將其設(shè)置為像這樣的非重新觸發(fā)模式，因此每次移動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致邊緣觸發(fā)中斷：

！?。?！筆記 ?。。。?/font>原理圖中的電路圖需要澄清一下，舵機(jī)的5V和GND線應(yīng)該連接到外部電池或輸入電纜到 core2ForAWS ！如果您連接到外部電池，請(qǐng)確保電池的接地連接到 core2ForAWS 的接地。從 core2ForAWS 連接到晶體管基極的導(dǎo)線是 core2ForAWS 上的 PIN26。在進(jìn)行更改之前，我用完了 CircuitLab 免費(fèi)試用版。