基于CO2传感器CCS811在灯塔平台上的实践
导语
在工位坐久了，时常感觉呼吸不畅、脑瓜不灵、需求写不快。为了解工位上的空气质量情况、也为了提醒自己多开窗，于是我想到了传感器采集 + 灯塔平台处理的组合。
01.
数据采集｜CCS811
这次使用的是维特智能的 CCS811 二氧化碳（CO2）和总可挥发有机物（TVOC）传感器，使用串口 ASCII 码通信，只需screen 命令就可以通过 UART 预览上报数据，用起来非常友好。再通过转接板焊接在一起就可以通过 USB 连接到电脑上。
因为需要 7x24 开机，我使用了更节能的树莓派代替我的开发机进行实时上报。
02.
数据上报｜BLS
因为树莓派不能标准化，只能通过 GuestWiFi 联网。与办公网隔离的情况下就只能使用公网的上报服务，此时 Beacon Log Server（灯塔 SDK 日志上报服务，简称 BLS，下同）就帮我解决了网络隔离的难题。只需定义好 appkey 等少许字段，就可以通过 json 格式用 HTTPS 上报至 BLS。
更棒的是 BLS 支持 HTTP 2.0，减少了不少 TCP 重复握手/挥手带来的性能开销和数据延迟。
03.
数据链路｜DataHub
二氧化碳数据上传至 BLS 后，可以在灯塔 DataHub 的「实时联调」上检查上报数据是否正常。要进入灯塔的 Impala 集群做进一步分析，或者是进入 CDMQ 进行实时事件分析，就需要在 DataHub 上建立数据链路。这样整个上报链路大致就出来了：
04.
数据图表｜DataInsight
CO2 的数据入 Impala 集群后，就可以轻松玩转灯塔的平台工具了。第一件事自然是在 DataInsight灯塔分析上将当天的 CO2 和 TVOC 浓度曲线画出来（如下图，橙色为 CO2 数据、蓝色为 TVOC 数据、实线为当天数据、虚线为上一天数据）。
可以看到，在凌晨 0 点至 7 点，工位 CO2 浓度都接近平均大气浓度值 412.5 ppm，在早上 10 点至晚上 10 点，CO2 浓度值在 1500 - 2000 ppm 范围内上下，是室外空气的 4-5 倍，晚上 11 点过后，浓度渐渐降低至室外空气水平。
05.
数据可视化｜DataTalk
如果简单的曲线图表现力略显不足，那么 DataTalk 就是个很好的数据可视化平台。
DataTalk 支持曲线图、柱状图、数值、表格、散点图等多种数据表现形式，让 CO2 和 TVOC 的数据更加通俗易懂、一目了然。
更棒的是，DataTalk 可以自动生成移动端小程序的图卡界面，这样在手机上也可以轻松查看指标图卡。
06.
数据分析｜DataPy
通过观察 DataTalk 生成的散点图，可以看出 CO2 和 TVOC 在散点图上形成了一条折线——说明两个指标的相关性非常强。为了证实这一点，我打开了 DataPy 数据分析工具，在其自动生成的 Panda Profiling Report 中，其相关性为 1 （不管是Pearman's ρ、Pearson's r、Kendall's τ 还是 Phik (φk) 都为1），说明该传感器其中一条数据并不是原生采集的，而是推算出来的。
其实在传感器 CCS811 的文档上，已经说明了它通过加热金属板，与空气中的有机物进行氧化还原反应，并根据其电阻变化来测算出 TVOC 值，再由 TVOC 值计算出 CO2 值（eCO2, equivalent CO2，假定有机物都是人体呼出的）。所以该传感器只适合在办公室等室内场合使用。
07.
超标提醒｜DataLink
保持低浓度的 CO2 浓度有利于身心健康、高效工作。除监控、展示与分析工位上的 CO2 浓度数据外，还需要在 CO2 浓度超标时，主动提醒自己开窗通风。
DataLink 就是个完美的选择 —— 通过简单拖拽的形式，自定义触发条件阈值、自定义推送消息格式、自定义工作流；并通过实时事件触发工作流，进行自定义的企微机器人私信/群聊推送，提醒自己和其他同事多多开窗通风。
提醒样例如下：
小结
传感器 + 灯塔平台不算是常见的使用场景，在实现的路上踩到了很多坑；加之平时也有需求要完成，零零碎碎弄了一个多月才陆续完成，有了大家的帮忙踩坑填坑速度就快了许多。
这次基于 CO2 传感器 CCS811 在灯塔平台上的实践，走马观花式地使用了灯塔平台的一些产品，其中有很多功能都没真正用到（例如 DataTalk 各式各样的图表，很多因为指标不足等原因没有用上）。优化点也有很多，例如树莓派可以用 ESP32 单片机替代、USB 调试板可以用 GPIO + PCB 替代等等...
接下来我也会继续实验一些传感器（温湿度、压强传感器等，如下图），把指标数设置丰富一点，继续在灯塔平台上探索更好玩的应用场景。
供稿人：邓添
