Buddy:建立在AWS Edukit上的智能設(shè)備

描述

我們在談?wù)撌裁磫栴}？

冠狀病毒的爆發(fā)顛覆了我們的生活，創(chuàng)造了新的常態(tài)。COVID-19 對勞動力最明顯的影響是遠(yuǎn)程工作的員工人數(shù)急劇增加。在大流行期間遠(yuǎn)程工作取得積極經(jīng)驗后，一些公司已經(jīng)計劃轉(zhuǎn)向靈活的工作空間，此舉將減少他們所需的整體空間，并減少每天進(jìn)入辦公室的員工。麥肯錫在 2020 年 8 月對 278 名高管進(jìn)行的一項調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們平均計劃將辦公空間減少 30% [來源]

雖然 WFH 為公司提供了靈活性和成本降低，但也存在一些嚴(yán)重的副作用。最近的研究表明，在家工作會帶來嚴(yán)重的身心健康問題，影響一個人的整體生產(chǎn)力和工作后的生活。大多數(shù)關(guān)鍵因素是

• 不正確的工作時間表，長時間坐在椅子/沙發(fā)上
• 減少體力活動
• 環(huán)境光線不足，讓人下班后精神不振
• 工作溫濕度不當(dāng)
• 室內(nèi)空氣質(zhì)量不當(dāng)

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，有 1/3 的遠(yuǎn)程工作人員沒有專門或適當(dāng)?shù)募彝マk公室。當(dāng)我們在辦公室時，大部分環(huán)境測量都是由辦公室基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測/控制的。

溫濕度對生產(chǎn)力的影響

最近的研究表明，略微溫暖的溫度現(xiàn)在被認(rèn)為是生產(chǎn)力水平的理想選擇。大多數(shù)人過去認(rèn)為 70 到 73 華氏度是辦公室的最佳溫度，但康奈爾大學(xué)的一項研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在最高 77 華氏度被認(rèn)為是最佳溫度。

在為您的辦公室確定合適的溫度時，需要考慮許多因素。第一個是，辦公室里有女性嗎？研究表明，女性在溫暖的辦公室溫度下工作效率更高。其他需要考慮的事情是辦公室里有多少窗戶以及天花板有多高。大窗戶會帶來更多的陽光，讓房間更暖和，而高高的天花板會產(chǎn)生氣流，讓房間感覺更冷。充分了解建筑物和其中的人是找到理想溫度的關(guān)鍵。

在確定理想的辦公室溫度時，考慮濕度很重要。如果空氣過于潮濕，人們更容易出汗和感到疲倦。另一方面，較低的濕度會使空氣感覺比實際更冷，從而導(dǎo)致不適和干燥。全年舒適的理想濕度水平約為 40% [來源]

良好的照明對生產(chǎn)力的重要性

照明對員工的情緒、積極性和生產(chǎn)力產(chǎn)生了切實的影響。研究表明，花時間在光線充足的地方可以提高維生素 D 水平，改善睡眠，對抗季節(jié)性抑郁癥，并培養(yǎng)積極的心態(tài)。

研究還表明，連續(xù)幾天在昏暗的光線下工作會增加眼睛的壓力和大腦疲勞，因此，人們在下班后會感到精力不足和困倦。

在家工作時久坐不動的生活方式

在過去的一年里，許多專業(yè)人士不得不徹底改變他們的日?；顒?，以將遠(yuǎn)程工作融入他們的生活。雖然這意味著他們可以在自己舒適的家中工作，但與他們曾經(jīng)每天上下班時享受的自然活躍的生活方式相比，這也可能導(dǎo)致了一種更加久坐不動的生活方式。

缺乏身體活動會導(dǎo)致人體出現(xiàn)嚴(yán)重問題，包括肥胖、心臟病、糖尿病等，以及因應(yīng)對此類疾病而產(chǎn)生的抑郁和焦慮。對于那些還沒有回到辦公室的人來說，從越來越不活躍的生活方式中恢復(fù)過來并確保他們得到足夠的鍛煉以保持身心健康的最佳方法是什么？

技術(shù)如何提供幫助？

使用技術(shù)，我們可以解決上述大部分問題。我們可以構(gòu)建一個連接一組傳感器的智能設(shè)備，這些傳感器可以收集室溫、濕度、光線和室內(nèi)空氣質(zhì)量。人體存在傳感器可以連接到微控制器，微控制器可以檢測到人是否長時間坐著。基于通過藍(lán)牙從設(shè)備收集的所有這些數(shù)據(jù)，移動應(yīng)用程序可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端。在云上運行的算法可以向人員發(fā)送警報/建議建議，指示是否該散步或室內(nèi)空氣質(zhì)量需要注意或需要控制溫度以提高生產(chǎn)力。

介紹巴迪

Buddy 是一個建立在 AWS Edukit ( M5Stack Core 2 ) 上的智能設(shè)備，連接一組傳感器

• BME680 - 捕捉室溫、濕度和室內(nèi)空氣質(zhì)量
• AK9753 - 捕捉人體運動，可精準(zhǔn)捕捉左右、上下運動
• 光傳感器 - 捕捉室內(nèi)環(huán)境光

Buddy 附帶一個移動應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序通過藍(lán)牙連接到設(shè)備。設(shè)備運行一種算法來計算考慮溫度、濕度、光照和 IAQ 的生產(chǎn)力。生產(chǎn)率百分比只是一個表示生產(chǎn)率的數(shù)字。該數(shù)字可用于對您的環(huán)境進(jìn)行必要的調(diào)整。

應(yīng)用程序還會向您發(fā)送提醒，讓您下班休息一下，走路休息一下。

主要特征

• 生產(chǎn)力監(jiān)控和建議——基于感官數(shù)據(jù)，Buddy 計算生產(chǎn)力并在生產(chǎn)力因環(huán)境數(shù)據(jù)而下降時提醒您
• 準(zhǔn)備情況- 根據(jù)光線、室內(nèi)空氣質(zhì)量、伙伴確定您下班后的準(zhǔn)備情況。高分表示您在工作時間后會更加精力充沛且不那么困倦。
• 推送通知- 您的應(yīng)用程序不需要在前臺運行。Buddy 后端將通過 AWS Pinpoint 發(fā)送推送通知
• 分析- 您可以在應(yīng)用儀表板上跟蹤所有傳感器數(shù)據(jù)
• 生產(chǎn)就緒后端- 整個后端構(gòu)建在高度可擴(kuò)展的 AWS 無服務(wù)器架構(gòu)上，使該產(chǎn)品準(zhǔn)備好在市場上推出。
• 簡單- 該應(yīng)用程序有意變得非常簡單。您可以在成功登錄后打開應(yīng)用程序時打開的儀表板頁面上獲得所有相關(guān)信息。有一個第二個選項卡，您可以在其中查看所有分析數(shù)據(jù)和具有某些設(shè)置的第三個選項卡。

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軟件架構(gòu)

這個產(chǎn)品的軟件架構(gòu)要講很多。如前所述，我在 AWS 無服務(wù)器架構(gòu)上構(gòu)建了它，這意味著您按使用付費，而不是 24x7 全天候運行服務(wù)器并在系統(tǒng)未使用時付費。此外，所有使用的資源都由 AWS 完全管理，這意味著您無需擔(dān)心安全補(bǔ)丁、升級等問題。此外，所有這些資源都可以自動擴(kuò)展，您無需擔(dān)心擴(kuò)展/縮小。

我喜歡 AWS Amplify 有一些明顯的原因 - 易于開始使用原型并在生產(chǎn)中部署。與 Cognito 身份驗證、應(yīng)用程序同步、精確定位、lambda 輕松集成。

用戶身份驗證（注冊/登錄/注銷）由 AWS Cognito 管理。當(dāng)新用戶注冊時，用戶身份將獲得訪問 AWS IOT Core 的權(quán)限，以從移動應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)。由于我不是從具有安全元素的 Edukit 連接到 AWS IOT Core，而是從移動應(yīng)用程序連接，因此確保通信安全非常重要。移動應(yīng)用程序可以僅使用經(jīng)過身份驗證的 Cognito 用戶將數(shù)據(jù)發(fā)送到 IOT Core。

將策略附加到 Cognito 用戶身份的代碼片段

我在概念驗證期間授予了所有物聯(lián)網(wǎng)操作的權(quán)限。您可以具體說明，也推薦這樣做。這里要特別指出的是資源屬性中的“*”。如果您指定一個特定的主題，它不起作用。如果您找到解決方案，請在評論部分告訴我。我好奇。

一旦移動應(yīng)用程序通過藍(lán)牙連接到 Edukit，Edukit 就開始向 RX 特性發(fā)送數(shù)據(jù)。收到數(shù)據(jù)后，移動應(yīng)用程序會在預(yù)定義的通道上將數(shù)據(jù)發(fā)送到 AWS IoT Core，同時 MAC 地址用作設(shè)備的唯一標(biāo)識符。

同時，移動應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)存儲到 AWS 數(shù)據(jù)存儲，該數(shù)據(jù)存儲通過 AppSync 與 dynamoDB 同步。

創(chuàng)建一個 IoT 規(guī)則以將消息推送到 AWS IOT 事件輸入

我創(chuàng)建了一個檢測器模型來管理工作流程。這是用于物聯(lián)網(wǎng)用例的“無代碼”工作流管理工具。您可以通過 AWS 控制臺對整個工作流程邏輯進(jìn)行建模。AWS 將自動管理您所有設(shè)備的工作流程，這些設(shè)備由您指定的密鑰唯一標(biāo)識。這里我使用“mac”地址作為密鑰標(biāo)識符。

AWS Edukit 作為 BLE 外設(shè)

AWS Edukit 充當(dāng)具有以下服務(wù) UUID 和兩個特征的 BLE 外圍設(shè)備。該設(shè)備可發(fā)現(xiàn)為 M5StackCore2。從 Swift 代碼中，我通過服務(wù) UUID 發(fā)現(xiàn)設(shè)備，這樣即使應(yīng)用程序未在前臺運行，BLE 通信也可以繼續(xù)。

#define BLENAME "M5StackCore2"

#define SERVICE_UUID "4D7D1101-BA27-40B2-836C-17505C1044D7"

#define TX_CHAR_UUID "4D7D1102-BA27-40B2-836C-17505C1044D7"

#define RX_CHAR_UUID "4D7D1103-BA27-40B2-836C-17505C1044D7"

當(dāng)設(shè)備連接到應(yīng)用程序時，LED 條變?yōu)樗{(lán)色以提供視覺指示。

傳感器連接

由于 M5Stack 具有 Grove 連接器，因此無需焊接。

下一步是什么 ？

創(chuàng)建此項目時要牢記生產(chǎn)部署。如您所知，AWS 支持的后端架構(gòu)具有高度可擴(kuò)展性，我們可以立即從開發(fā)轉(zhuǎn)到生產(chǎn)。

在一些 PCB 制造商和合作伙伴的幫助下，我們應(yīng)該能夠使該設(shè)備真正使用。

Buddy 應(yīng)用程序是用 Swift 編寫的，僅適用于 iOS。我需要考慮一些混合移動開發(fā)，例如 flutter 或 ionic，這樣我就不需要為 iOs、Android、Amazon Fire OS 維護(hù)單獨的代碼庫

想要復(fù)制？

作為 Hackster.io 項目承諾的一部分，我將我的項目開源。請在代碼部分查看我的 github 存儲庫，我在其中記錄了如何克隆和構(gòu)建項目。

該項目也發(fā)布在PCBWay上