一種會議集成可再填充物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的解決方案

描述

公司開始公布他們的遠程員工重返工作崗位的政策。重返辦公室必然會增加新的 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，尤其是在共享空間。會議室是最糟糕的罪魁禍首之一，因為會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)束時才進行清潔。將責任留給任何共同行動，例如給辦公室植物澆水，讓會議室里的任何人承擔責任，即使曾經(jīng)得到維護，也很少得到支持。甚至白板的標記也很少被替換。此外，每天/每周消耗多個消毒濕巾/罐是非常浪費的，并且不會隨著會議次數(shù)而增加。因此，我提出了一種會議集成可再填充物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的解決方案，該設(shè)備對已發(fā)生會議的會議室進行消毒。

它是如何工作的？

我的解決方案包括一個全棧應(yīng)用程序以及一個嵌入式設(shè)備。有幾個工作部分，所以我將首先對系統(tǒng)流程進行高級概述，然后詳細解釋。這樣，那些關(guān)注下一節(jié)標題為“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)的高級概述：

系統(tǒng)架構(gòu)

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我的解決方案從一個全棧應(yīng)用開始。我有一個顯示 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，后端會查看所選會議間隔的 AWS DynamoDB 表，并返回可用會議列表以及會議間隔可用的房間. 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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為了簡化開發(fā)過程，設(shè)置了一些注意事項。會議僅每一刻鐘開始，持續(xù)時間是一刻鐘的倍數(shù)，并且 Room 1 被硬編碼以對應(yīng)于我的 Core2ForAWS 設(shè)備。選擇房間 1 的會議后，Core2ForAWS 元素的設(shè)備影子將更新為所選會議間隔。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 元素將解析來自設(shè)備影子的會議間隔信息，并填充大小為 96 的會議間隔數(shù)組。數(shù)組中的每個索引對應(yīng)于該索引對應(yīng)的 15 分鐘間隔的會議狀態(tài)。由于 1 天是 24 小時，因此有 96 個間隔，每個間隔為 15 分鐘。15 分鐘間隔參考從上午 12:00 開始。12:00 AM 被認為相當于 0000 分鐘，第 0 個 15 分鐘間隔。因此，15 分鐘間隔數(shù)組的索引 0 對應(yīng)于從 12:00 AM 到 12:15 AM 的會議間隔的會議狀態(tài)。如果安排了從上午 12:00 到上午 12:15 的會議，則數(shù)組的索引 0 將標記為“1”以表示會議間隔，如果沒有安排在上午 12:00 的會議，則將標記為“0”到上午 12:15 會議間隔。

現(xiàn)在，我創(chuàng)造了“先生”的嵌入式設(shè)備（它是整個設(shè)備，包括 core2ForAWS 元素）接管了。Mister 會檢查每個 15 分鐘間隔邊緣，并且僅當邊緣出現(xiàn)在剛剛結(jié)束的會議和沒有會議的 15 分鐘間隔之間時才會激活。會議間隔邊緣是兩個會議間隔之間的邊界。例如上午 12:00->12:15 會議間隔和 12:15->12:30 會議間隔之間的邊界。因此，例如，如果先生在 12:15 檢查并注意到從 12:00 AM -> 12:15 AM 有一個會議，并且從 12:15 AM -> 12:30 AM 會議沒有即將召開的會議，則會出現(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 傳感器就會被激活，并每 2 分鐘檢查一次移動，以防剛剛發(fā)生的會議進入另一個會議間隔。如果在下一個會議間隔之前檢測到活動，則在檢查即將到來的會議間隔邊緣之前將當前會議間隔標記為“1”，因為存在會議間隔的活動價值。這張圖可以闡明這個想法：

15 分鐘會議區(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，某個時間 > 8:00 am 和 < 8:15 am，由 1 表示。沒有安排在上午 8:00 舉行的實際會議，所以先生對會議間隔的內(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，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 處的間隔被標記為“1”。索引 32 被標記為“1”，因為 15 分鐘的會議間隔（上午 8:00）不打算主持會議，但仍然主持了 15 分鐘的活動。

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

我是如何建造它的？

我開始花一些時間學習 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)用程序存儲庫。

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，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，請使用您的根電子郵件登錄 AWS 控制臺，然后單擊“IAM”。你應(yīng)該在左邊看到這個：

我是

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單擊“用戶”，然后單擊您創(chuàng)建的用戶。你會看到這樣的東西：

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)過身份驗證的實體，可以根據(jù) IAM 用戶的策略訪問 AWS 賬戶的資源。當使用 IAM 用戶密鑰在 CLI 上運行命令“ aws configure”時，會創(chuàng)建一個配置文件并將其與用戶密鑰一起存儲在您的筆記本電腦上。調(diào)用 AWS 開發(fā)工具包 API 時，會找到配置文件。然后會發(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。我想要一個可以用晶體管激活的電動水泵，所以我買了其中一個：

我把它拆開，它看起來像這樣：

電動泵機構(gòu)

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事實證明，只需用開關(guān)短接兩個端子即可打開（您可以在原理圖部分看到這一點）。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：

有點牛

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電動泵機構(gòu)集成（左）

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電動泵機構(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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電動泵機構(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、控制泵機制的晶體管和 Core2ForAWS 設(shè)備。一旦霧氣打開，電動泵機構(gòu)就會從罐中直接向上噴射霧狀消毒劑。伺服器開始動作，彎曲的“向后 r”段以 360 度的方式偏轉(zhuǎn)薄霧。如果我有一臺 3D 打印機，這個設(shè)備的設(shè)計會大不相同，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，因此每次移動都會導致邊緣觸發(fā)中斷：

?。。。?/font>筆記 ?。。?！原理圖中的電路圖需要澄清一下，舵機的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線是 core2ForAWS 上的 PIN26。在進行更改之前，我用完了 CircuitLab 免費試用版。