Devolatus：護(hù)理院的智能物聯(lián)網(wǎng)儀表板

描述

描述

養(yǎng)老院是受新冠病毒大流行影響最嚴(yán)重的地方之一，傳播率很高。護(hù)理人員不得不適應(yīng)這種流行病，工作量更大，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施薄弱加劇了這種情況。從跟蹤測(cè)試結(jié)果到 PPE 庫(kù)存，療養(yǎng)院都在努力收集和管理數(shù)據(jù)。反過(guò)來(lái)，對(duì)跨養(yǎng)老院的傳播安全性的擔(dān)憂日益增加，也增加了限制，導(dǎo)致許多人錯(cuò)過(guò)了與親人見(jiàn)面的機(jī)會(huì)。一個(gè)可以幫助護(hù)理人員安全地跟蹤重要數(shù)據(jù)的一體化解決方案是必要的。

介紹 DeVolatus

認(rèn)識(shí)多功能智能物聯(lián)網(wǎng)儀表板 Devolatus，通過(guò)改進(jìn)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和物流跟蹤，幫助使養(yǎng)老院成為一個(gè)安全的空間。

該設(shè)備允許護(hù)理院工作人員跟蹤容量并在達(dá)到容量時(shí)發(fā)送提醒。此外，儀表板可幫助工人跟蹤重要供應(yīng)品（例如 PPE），在庫(kù)存不足時(shí)提供提醒。該系統(tǒng)使用 AWS IoT + Analytics 和 SNS 安全可靠地存儲(chǔ)所有相關(guān)數(shù)據(jù)并相應(yīng)地發(fā)送通知。

第 1 部分：設(shè)置 AWS IoT

步驟 1：創(chuàng)建新的 AWS IoT 事物

從 AWS 控制面板中搜索 AWS IoT Core 并在管理選項(xiàng)卡下選擇事物。

第 2 步：生成新證書并創(chuàng)建通配符策略。

在策略部分下，創(chuàng)建一個(gè)新策略。確保將操作標(biāo)記為 iot:* 并將 Resource ARN 替換為星號(hào)。這些功能將啟用所有操作。

第 3 步：將策略附加到證書并下載密鑰

返回到事物設(shè)置選項(xiàng)卡并將策略附加到證書。下載證書、公鑰和私鑰。將它們重命名為“certificate.pem.crt”、“public.pem.key”和“private.pem.key”

第 4 步：設(shè)置新的 cognito 身份池

返回 AWS 儀表板并搜索 cognito。創(chuàng)建一個(gè)新的身份池。選擇一個(gè)唯一的名稱并啟用對(duì)未經(jīng)身份驗(yàn)證的身份的訪問(wèn)。在詳細(xì)信息下，更改策略并將其替換為事物 ARN（如果您返回到 AWS IoT 核心事物則可以查看）。

第 2 部分：使用 AWS 設(shè)置 M5 Stack Core 2

第五步：燒錄 UIFlow_Core 2firmware

從https://shop.m5stack.com/pages/download下載 M5 刻錄機(jī)軟件

選擇 UIFLOW Core 2 固件，設(shè)置 wifi 憑據(jù)，然后燒錄。

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注意：如果刻錄嘗試超時(shí)，您可能需要更改“com”端口或更換 USB-C 電纜。

在配置下，選擇以互聯(lián)網(wǎng)模式啟動(dòng)并復(fù)制您的 API 密鑰。

第 6 步：AWS 通信的 UIFlow 編程

在該部分中，我們希望核心 2 與 AWS 通信并發(fā)布消息（使用 MQTT）。使用“AWS”塊，確保使用您的事物的名稱，并輸入您的主機(jī)名作為設(shè)備數(shù)據(jù)端點(diǎn)。這可以在 AWS IoT 主頁(yè)面的設(shè)置選項(xiàng)卡下找到。確保

aws = AWS(things_name='enterthingname', host='enterhostnamehere', port=8833, keepalive=60, cert_file_path="/flash/res/certificate.pem.crt", private_key_path="/flash/res/private.pem.key")
aws.start()
while True:
  aws.publish(str('exampletopic'),str((json.dumps(({'firstvalue':'20','secondvalue':'21'})))))
  wait(4)
  wait_ms(2)

（或者使用 micropython）

第 7 步：MQTT 測(cè)試 + 故障排除

在 IoT 頁(yè)面的測(cè)試部分下，輸入 MQTT 測(cè)試客戶端并訂閱您的主題名稱，例如 exampletopic 在您的設(shè)備上運(yùn)行代碼后，應(yīng)該可以在客戶端上查看這些值。

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如果您沒(méi)有看到任何主題，則可能有一系列不同的問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。首先，確保設(shè)備和 AWS 之間的連接正在發(fā)生 - 這可以在 AWS IoT 儀表板的“監(jiān)視器”部分下找到。還可以嘗試訂閱通配符 MQTT 主題，方法是輸入井號(hào)“#”

1. 檢查您終端節(jié)點(diǎn)上的 AWS 位置和 MQTT 客戶端是否匹配（如果不匹配，則您需要在正確的 AWS 位置重復(fù)這些步驟）。

2. UIFlow 的桌面 IDE 問(wèn)題 - 與 AWS 通信時(shí)桌面 IDE 可能存在問(wèn)題。這可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出錯(cuò)（例如“無(wú)法創(chuàng)建線程”）。改用數(shù)字 IDE。

3. 政策問(wèn)題-仔細(xì)檢查政策是否正確，并確保它正確地附在證書和事物上。

4. 檢查證書是否處于活動(dòng)狀態(tài)（在 AWS IoT 部分的安全部分下）。您還應(yīng)該能夠檢查它是否與策略和事物相關(guān)聯(lián)。如果它未激活，您應(yīng)該可以使用切換菜單將其激活。

5. 檢查您的證書和密鑰是否已正確添加到您的設(shè)備中。有時(shí)，如果下載時(shí)無(wú)法訪問(wèn)設(shè)備，它們可能會(huì)從初始上傳中消失。根 CA 證書在設(shè)備中進(jìn)行了硬編碼，但也值得將其刷入 M5 堆棧（這是一個(gè)解決我自己的連接問(wèn)題的解決方案）。

右鍵單擊并另存為“.pem”文件并將其添加到閃存（UIFlow 上的文件管理器到證書部分）。

6. 使用 OpenSSL 檢查證書。

第 3 部分：使用 Figma 進(jìn)行用戶界面設(shè)計(jì)

現(xiàn)在我們已經(jīng)設(shè)置了 AWS 的基礎(chǔ)知識(shí)，下一步是設(shè)計(jì)設(shè)備。為此，我們可以利用 figma 對(duì)我們的 UI 設(shè)計(jì)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。

第 8 步：創(chuàng)建 UI 模板 + 調(diào)色板

創(chuàng)建一個(gè)新的 figma 設(shè)計(jì)文件并使用 M5 Stack Core 2 屏幕 (320 x 240) 的尺寸創(chuàng)建一個(gè)新框架。使用 montserrat 字體（UI Flow 的默認(rèn)設(shè)置）并嘗試找到好的顏色主題。

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第 9 步：構(gòu)建用戶界面和原型設(shè)計(jì) + 設(shè)計(jì)思維

在完成基本設(shè)計(jì)之后，是時(shí)候開(kāi)始構(gòu)建您的設(shè)計(jì)并考慮所有交互了

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在消費(fèi)者層面考慮設(shè)計(jì)思維至關(guān)重要——在我們的案例中，我們希望讓我們的流程變得簡(jiǎn)單、直觀和快速，以避免排長(zhǎng)隊(duì)和疏遠(yuǎn)訪客/員工。

• 移情：情境研究和了解消費(fèi)者需求
• 定義：項(xiàng)目約束和問(wèn)題分析
• Ideate : 解決方案集思廣益和實(shí)施
• 原型：Figma UX Mockup
• 測(cè)試：消費(fèi)者測(cè)試

第 10 步：在 UI 流中實(shí)現(xiàn) Figma Mockup

使用檢查選項(xiàng)卡，您可以將按鈕的屬性復(fù)制到 UI Flow Prototype。

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第四節(jié)：注冊(cè)系統(tǒng)/容量計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)

第 11 步：容量計(jì)數(shù)算法（訪客）

該代碼可在 GitHub 上找到（參見(jiàn)代碼部分）。訪客的容量計(jì)數(shù)算法非常簡(jiǎn)單。

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容量計(jì)數(shù)器只是將本地變量發(fā)布到 AWS（使用 MQTT）。如果在容量已經(jīng)為 0 時(shí)嘗試退出，則會(huì)向用戶拋出錯(cuò)誤。如果容量已達(dá)到，則將發(fā)送一封電子郵件（通過(guò) SNS）。

def Sign_Out_Visitor_pressed():
  global Capacity
  if Capacity > 0:
    Capacity = (Capacity if isinstance(Capacity, Number) else 0) + -1
    aws.publish(str('capacity'),str((json.dumps(({'capacity':Capacity})))))
    wait(1.5)
    rgb.setColorAll(0x33ffff)
    speaker.playWAV("res/success.wav")
    CloseVisitorSign()
    OpenHome()
  else:
    Error_Registration.set_hidden(False)
    wait(3)
    Error_Registration.set_hidden(True)
  pass
Sign_Out_Visitor.pressed(Sign_Out_Visitor_pressed)

def Visitor_Button_Home_pressed():
  global Capacity
  CloseHome()
  wait(2)
  OpenVisitorSign()
  pass
Visitor_Button_Home.pressed(Visitor_Button_Home_pressed)

第 12 步：創(chuàng)建 SNS 主題 + 訂閱

在新選項(xiàng)卡中導(dǎo)航到 SNS 服務(wù)，并創(chuàng)建一個(gè)名為“容量”的新主題，并設(shè)置電子郵件協(xié)議。您需要接受發(fā)送到目標(biāo)電子郵件的確認(rèn)

創(chuàng)建 SNS 主題后，返回 IoT 頁(yè)面

第 13 步：創(chuàng)建用于發(fā)送 SNS 消息的 IoT 規(guī)則

如果容量達(dá)到限制，您需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新規(guī)則以通過(guò)電子郵件發(fā)送 SNS 警報(bào)。導(dǎo)航到規(guī)則部分（在 AWS IoT 控制面板的“Act”下）。創(chuàng)建一個(gè)唯一的名稱并添加以下 SQL 規(guī)則查詢語(yǔ)句：

SELECT capacity as capacitycount, 5 as max_capacity FROM 'capacity' WHERE capacity > 5

設(shè)置發(fā)送 SNS 推送通知的操作 - 鏈接到容量主題。

每當(dāng)滿足條件時(shí)，您應(yīng)該會(huì)收到類似的電子郵件：

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第 4 節(jié)：庫(kù)存盤點(diǎn)

重復(fù)上述相同的過(guò)程，但這次是庫(kù)存盤點(diǎn)部分。記得創(chuàng)建一個(gè)新的 SNS 主題。

將規(guī)則部分的 SQL 替換為：

SELECT masks as maskcount, 5 as min_capacity FROM 'masks' WHERE amount < 5

添加股票的代碼類似，除了我們還發(fā)送員工：

def add_mask_pressed():
  global maskboxes, employee
  maskboxes = (maskboxes if isinstance(maskboxes, Number) else 0) + 1
  aws.publish(str('masks'),str((json.dumps(({'Employee':employee,'Amount':maskboxes})))))
  medicine_amount.set_text(str((str('Amount:') + str(maskboxes))))
  pass
add_mask.pressed(add_mask_pressed)

演示：

第五節(jié)：底盤設(shè)計(jì)+3D打印

最后階段是 3D 打印 DeVolatus 的底盤設(shè)計(jì)。

第十四步：將STL文件導(dǎo)入切片軟件，導(dǎo)出為GCODE并打印

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