用 SensorTile.box 和 Microsoft Azure IoT Central 进行冰箱监控
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来自 STMicroelectronics 的 SensorTile.box 可用于收集感官数据，如冰箱内的温度和湿度，然后将数据发送至 Microsoft Azure IoT Central 平台。
零件清单
| 数量 | 产品 | 库存编号 | |
|---|---|---|---|
| 1 | STMicroelectronics STEVAL-MKSBOX1V1, Development Kit for STM32 for IoT and Wearable Sensor Applications | 190-8453 | |
你知道吗，牛油果不应保存在冰箱的蔬菜抽屉中，因为它在高湿度的环境下腐败速度加快？好吧，我原本是不知道的。我们对于日常用品还有很多要学习的地方，然而我们并没有给予足够的关注。和许多人一样，我在拆杂货的包装时把冰箱门打开会感到愧疚。然而，这种做法可能会完全扰乱冰箱的运作，降低它的工作效率。有两个重要的参数始终值得关注：冰箱和冰柜的温度和湿度。如果温度设定得过低，则耗电太多。而如果不关门，湿度会上升，则冰箱冷却的时间延长。
于是，当我拿到 STMicroelectronics 推出的 SensorTile.box (190-8453) 时，我想，用它来测量冰箱的这两个参数，从而了解冰箱内部状况是个不错的主意。对了，我还想知道是否有人在半夜偷偷溜进厨房，或者我是否整晚忘记关冰箱门！
SensorTile.box 是一块开发板，上面搭载多个运动和环境传感器，可用于无线 IoT 和可穿戴传感器应用。该板装在一个防溅水的塑料盒中，达到 IP54 防护标准。外盒的尺寸为 57 mm x 38 mm x 20 mm。上盖有两种版本：一种带法兰，一种不带。带法兰的版本可用于将套件固定在壁上，或根据应用需要固定在其它表面上。该套件还随附 LiPo 电池，电池可通过 micro USB-B 电缆充电。
SensorTile.box 搭载多种小功率传感器，其中包括耗电量仅为 50 nA 的三轴 MEMS 加速计和超高分辨率数字输出加速计、六轴惯性模块、磁力计，以及温度、湿度、压力和音频传感器。
为了管理传感器配置和处理输出数据，它使用了带 DSP 和 FPU 的超低功率 32 位 ARM Cortex-M4 微控制器。此外还使用 ST BT Low Energy 模块实现板和智能手机之间的无线通讯。
安装设备
将板装入塑料盒时，需要拧松上盖中的螺栓。下一步是将电池连接器连接至板的引脚上。开启设备时必须连接 USB 电缆。如果电池正在充电，则板上的红色 LED 将闪烁。从我的个人经历来看，电池充满电需要 2 小时。
该板可在手机上通过 ST BLE Sensor 应用程序连接。ST BLE Sensor 应用程序包含数个适用于初学者的示例应用。更资深的用户可在“专家”视图模式中自行创建应用。更多关于应用程序的使用信息，请参考官方用户手册或观看此视频。
本次项目中，我将测量冰箱内的温度和湿度，此外我还将测量磁场以识别冰箱门的位置。
载入应用并连接至云的详细步骤说明：
1.在主窗口中，选择“CREATE A NEW APP”（新建应用）
5. 如果板已开启，则您的设备名称应显示在设备列表中。一旦板与手机/应用程序之间建立连接，蓝色 LED 将闪烁。
6. 如果按下左上角的图标，则将看到观察测量数据的选项。转至“Cloud Logging”（云记录）选项以上传数据至云服务，在本例中即 Microsoft Azure IoT Central。
发送数据至 Azure IoT Central
我在本项目中使用的云服务为 Microsoft Azure IoT Central，它是基于浏览器的 IoT 设备监控和管理平台。我可以快速创建自己的应用，完全无需代码。Azure IoT Central 提供多达 5 台设备的免费服务，并且使用起来非常直观。实际上，我对它的支持服务很满意（含全天候在线咨询服务）。我按照这些说明将 Sensortile.box 连接至 Azure IoT Central。
如果一切设置正确，应当可以通过按下 ST BLE Sensor 应用程序的“Cloud Logging”（云记录）页面右下角的云图标上传原始数据至 Azure IoT Central。
在浏览器中，您可以看到设备 TILE18209BC 已存在，且湿度、温度和 Z 向磁场的测量数据每 2 秒更新一次。这些都是冰箱内部的真实读数。
我的 SensorTile.box 已放入冰箱门内，如下图所示。但是我首先把它用胶带粘在一块木板上。我认为这样可以保持设备静止，因为我不想直接把它粘在门上。可以看到，冰箱空间是个大问题，因此我只打算偶尔使用 SensorTile.box 监控冰箱。
“半夜偷吃零食”
我想出了两个绝妙的冰箱监控实际用途。第一个用途是，可以找出家里有谁半夜溜到厨房偷吃零食。
除温度和湿度以外，我还测量了冰箱门开关时产生的磁场变化。下图显示出一个场景：冰箱门原本是关着的，有人把门打开了 3 分钟，然后再次关上。Z 向磁场从约 200mG 变化至 400mG。此外还能看到，湿度和温度读数也发生相应变化。这是因为冰箱内部的冷空气在开门时从门口涌出。
为了探测这种变化并收到通知，我在 Azure IoT Central 左侧菜单的“Device Template”（设备模板）部分中设置了“Telemetry rule”（遥测规则）。阀值设定为 300mG，此值是通过在同一位置读取数次传感器测量数据得出的。
该规则将触发一个“Action”（操作），以便当数据超过阀值时向我发送一封电子邮件通知。
“噢不！冰箱门整晚没关！”
第二个实验是测试 SensorTile.box 是否能探测出冰箱门整晚没关。这种情况在饮料冰箱中时有发生。这台冰箱比较小（或者我们在里面塞了太多啤酒），我们经常早晨下楼走进厨房，然后发现冰箱门整晚没关，如下图所示。
与第一个实验类似，我测试了磁场变化，但是这次的变化幅度小得多。下图显示出，当门关紧时，磁场在负 Z 向为 370mG。我假装拿饮料，把冰箱门打开几秒钟，然后故意没关紧。可以看到，现在同一方向的磁场读数约为 300mG。
Magnetic field in Z-direction reading from drinks fridge
我设置了另一条 5 分钟磁场测量规则，如果平均读数大于 -300mG，我将收到通知，提醒我冰箱门没关紧。
小结
在本次 SensorTile.box 项目中，我玩得非常高兴，特别是因为我不需要接触任何代码，而且使用说明清晰易懂。连接至 Microsoft Azure IoT Central 的过程也十分直观，因此大家可以马上开始创建自己的 IoT 设备了！
更多资源：
STMicroelectronics SensorTile.box 拆箱
用 SensorTile.box 和 Azure IoT Central 实现 IoT 感应
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