描述

Chris Bartley 憑借這個(gè)出色的參賽作品贏得了第一屆 Neosensory 開發(fā)者競賽。他的出色文章也可以在這里找到：https ://chrisbartley.github.io/aq-buzz/

Chris 不僅構(gòu)建了一個(gè)可以直接或通過 iPhone 應(yīng)用程序與 Buzz 交互的空氣質(zhì)量傳感器網(wǎng)絡(luò)，他還為我們的開發(fā)者社區(qū)制作了一個(gè)開源的Neosensory API Swift 包和診斷應(yīng)用程序。感謝 Chris 允許在此處發(fā)布他的項(xiàng)目，
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空氣質(zhì)量+嗡嗡聲

基于 Arduino 的傳感設(shè)備和適用于Neosensory Buzz的 iOS 應(yīng)用程序，讓您能夠感受到周圍空氣質(zhì)量的變化。

關(guān)于“空氣質(zhì)量”的說明

空氣質(zhì)量一詞可能意味著很多不同的東西。如果您查看各種商業(yè)空氣質(zhì)量監(jiān)測器感知的各種事物，您會發(fā)現(xiàn)顆粒物 (PM)、VOC、CO2、CO、氡等。這里的示例目前僅限于 VOC（由Sensirion SGP30 檢測到），但沒有理由不能更改/擴(kuò)展它以包含您感興趣的任何污染物。對于家庭來說，顆粒物可能是最明顯和最有用的添加物。

硬件

為了便于快速組合硬件和軟件，我選擇了 Adafruit Feathers 和 Arduino 設(shè)備的分線板。強(qiáng)烈推薦！感謝 Adafruit 出色的文檔和示例代碼，我在大約兩天內(nèi)就有了第一個(gè)工作版本。僅根據(jù)我之前的經(jīng)驗(yàn)（我以前從未使用過 Arduinos），我最初認(rèn)為我會使用 Raspberry Pi Zero + Node.js 解決方案。但是 Adafruit Feather Arduinos 最終勝出……它們更容易讓原型快速啟動(dòng)并運(yùn)行——對我和任何想要復(fù)制我在這里所做的事情的人來說都是如此。

我最終構(gòu)建了兩個(gè)相似但略有不同的 Arduino Feather 設(shè)備。我現(xiàn)在通常認(rèn)為這是一個(gè)糟糕的舉動(dòng)，因?yàn)樗罱K在代碼方面創(chuàng)造了更多的工作。但這主要是受當(dāng)時(shí)庫存的推動(dòng)，但也有一點(diǎn)是受定價(jià)、我手頭上已有的東西以及我的好奇心。一個(gè)設(shè)備是圍繞Adafruit Feather nRF52840 Sense 構(gòu)建的，而另一個(gè)使用Adafruit Feather nRF52840 Express。

這兩款設(shè)備都使用Adafruit SGP30 分線板來測量總 VOC (tVOC)。最終設(shè)備的差異在于正確使用 SGP30 所需的或至少推薦的附加功能。SGP30 進(jìn)行基線校準(zhǔn)，您可以讀取校準(zhǔn)值，以便在上電時(shí)使用最后已知的基線值初始化傳感器。如果您不這樣做，那么 Sensirion 建議您至少等待 12 小時(shí)才能信任讀數(shù)。您還應(yīng)該在最初的 12 小時(shí)校準(zhǔn)后每小時(shí)讀取和存儲基線值。 并且不要相信任何超過一周的基線值。所有這些都意味著您有一些方法可以將基線值存儲在非易失性內(nèi)存中，并且一些知道現(xiàn)在幾點(diǎn)的方法，以及你上次寫值的時(shí)間……所以你也需要一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。為了使事情變得更復(fù)雜，他們還建議您使用濕度傳感器，以便您可以利用 SGP30 的可選濕度補(bǔ)償功能。

實(shí)際零件清單、裝配說明和軟件支持/使用等詳細(xì)信息位于單獨(dú)的文檔中：

羽感裝置組裝和使用

Feather Express 設(shè)備組裝和使用

當(dāng)然，如果你真的想嘗試這些，你也需要一個(gè)Neosensory Buzz ！:-)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

這里的示例屬于兩個(gè)主要的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)/通信拓?fù)洌ǖ谌齻€(gè)的開始和實(shí)施說明（警告！）。

與 Buzz 的所有通信都是通過低功耗藍(lán)牙 (BLE) 完成的。所有三種拓?fù)涠季哂?Buzz 作為 BLE 外圍設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)基于 Arduino 的設(shè)備 + 傳感器執(zhí)行環(huán)境傳感的共同特征。拓?fù)洳煌幵谟谀膫€(gè)設(shè)備充當(dāng) BLE 中心。這里介紹的三種通信拓?fù)涫牵?/p>

單個(gè) Arduino 設(shè)備充當(dāng) BLE 中心，直接與 Buzz 通信。

一個(gè)或多個(gè) Arduino 設(shè)備作為 BLE 外圍設(shè)備，iOS 應(yīng)用程序作為 Arduino 和 Buzz 的 BLE 中心。

一個(gè)或多個(gè) Arduino 設(shè)備作為無連接、僅廣播的 BLE 外圍設(shè)備，iOS 應(yīng)用程序作為 BLE 中心。

以下是對上述三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮喴懻摚约爸赶虼舜鎯熘写a的指針。

Arduino 作為 BLE 中心

在這種情況下，單個(gè) Arduino 設(shè)備是 BLE 中心，直接與 Buzz 通信。一個(gè)示例用例可能是佩戴 Arduino（例如，電池供電，并戴在腕帶上）并讓它持續(xù)監(jiān)測您附近的 VOC，您可以通過 Buzz 感受到這一點(diǎn)。

相關(guān)的 Arduino 代碼在arduino/central.

iOS App 作為 Central + Arduino(s) 作為 Connected Peripheral(s)

此方案包含一個(gè)或多個(gè) Arduino 設(shè)備作為 BLE 外圍設(shè)備，iOS 應(yīng)用程序作為 BLE 中心。iOS 應(yīng)用程序連接到它找到的所有 Arduino 外圍設(shè)備以及 Buzz，并充當(dāng)傳感器和 Buzz 之間的代理，并負(fù)責(zé)將傳感器數(shù)據(jù)“轉(zhuǎn)換”為 Buzz 振動(dòng)。這種模式的好處是：

假設(shè)您已經(jīng)隨身攜帶手機(jī)，則無需佩戴其他“東西”。

多個(gè)傳感器——例如，分布在你家周圍的幾個(gè)——使手機(jī)能夠聚合傳感器數(shù)據(jù)，這樣你就可以（從字面上看！）整個(gè)房子的總體空氣質(zhì)量，或者讓手機(jī)自動(dòng)檢測你是哪個(gè) Arduino最接近并僅向您的 Buzz 報(bào)告這些傳感器的讀數(shù)。此處包含的 iOS 應(yīng)用程序 AQ Buzz 采用后一種方法。我將把聚合模型作為練習(xí)留給讀者:-)

由于手機(jī)可以訪問互聯(lián)網(wǎng)，因此可以輕松擴(kuò)展 iOS 應(yīng)用程序以將傳感器數(shù)據(jù)上傳到某種在線數(shù)據(jù)存儲庫以供以后處理/查看。

手機(jī)還可以從本地或云端的其他傳感器中提取數(shù)據(jù)，并將其合并到發(fā)送到 Buzz 的振動(dòng)命令中。

對于這個(gè)實(shí)現(xiàn)，我選擇了 Arduino 外設(shè)通過單個(gè) BLE 通知特性發(fā)布數(shù)據(jù)樣本。中央訂閱通知，外圍設(shè)備定期發(fā)布通知（此處為 1 Hz）。

相關(guān)的 Arduino 代碼在arduino/peripheral/feather-express-aq-notifynd下arduino/peripheral/feather-sense-aq-notify。相關(guān)的 iOS 應(yīng)用在ios/AQ Buzz.

iOS App 作為 Central + Arduino(s) 作為無連接、僅廣播外設(shè)

此方案由一個(gè)或多個(gè) Arduino 設(shè)備組成，作為無連接、僅廣播的 BLE 外圍設(shè)備，iOS 應(yīng)用程序作為 BLE 中心。在了解到，當(dāng) iOS 應(yīng)用程序作為后臺并掃描外圍廣告時(shí)，我簡要地開始了這條路徑，“廣告外圍設(shè)備的多個(gè)發(fā)現(xiàn)合并為一個(gè)發(fā)現(xiàn)事件”。因此，在其 BLE 廣告中廣播數(shù)據(jù)樣本的外圍設(shè)備基本上會被在 iOS 上在后臺運(yùn)行的中央設(shè)備所忽略。所以，除非您想始終將應(yīng)用程序保持在前臺，否則不要去……不完全理想。可以想象這樣一種場景，其中一些其他設(shè)備充當(dāng)中心并從廣播外圍設(shè)備中聚合樣本以交付給 Buzz，例如 Raspberry Pi 或 Arduino（甚至是傳感 Arduino 之一），但隨后您要么回到穿另一件東西，否則您會失去通過隨身攜帶中央設(shè)備（即手機(jī)上的應(yīng)用程序）獲得的接近意識。

廣告負(fù)載的大小也比 BLE 特性更受限制，因此在廣告中包含足夠有用的信息要困難得多。

最后，對于家庭使用，僅廣播外圍設(shè)備的安全/隱私影響是另一個(gè)打擊。通過查看幾周的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，很容易了解是否有人在家，或者至少可以在沒有人在家的情況下找到趨勢。與需要連接的外圍設(shè)備相比，僅廣播外圍設(shè)備不提供控制誰在“收聽”的選項(xiàng)。因此，惡意人員意圖搶劫并非不可想象，您可以在僅廣播傳感器的 BLE 范圍內(nèi)設(shè)置設(shè)備，并很快了解您通常不在家的時(shí)間。上一節(jié)中引用的外圍代碼不包括任何類型的身份驗(yàn)證/授權(quán)，但它至少是一種選擇，而且實(shí)現(xiàn)起來并不難。

相關(guān)的 Arduino 代碼在 下arduino/peripheral/feather-sense-aq-broadcast，但我放棄了用于接收廣播的 iOS 應(yīng)用程序，因?yàn)樗坪跤悬c(diǎn)毫無意義。

試試看！

要試用它，請從上面硬件部分中引用的任一設(shè)備組裝 + 使用文檔開始。我推薦Feather Sense Device ，因?yàn)檎f明更詳細(xì)，軟件更充實(shí)。