Walabot 驱动的马桶卫生监测器

该系统利用 Walabot 射频传感器判断马桶是否清洁及是否正在使用，无需摄像头。

背景

为何重要

脏污或冲洗不彻底的公共马桶是普遍卫生隐患。因摄像头无法置于马桶内，需要替代感测技术在用户进入前检测污染或占用状态。

Walabot 技术

Walabot 是可编程 3D 成像传感器，利用射频波创建环境深度图而不捕获光学图像。通过多天线对发射、接收、分析宽带信号，重建障碍物后物体的 3D 表征——非常适合摄像头不适用的室内场景。

马桶中的工作原理

传感器安装在马桶顶部。初始化时扫描干净马桶。后续每 1 分钟扫描一次，检测初始化时不存在的新物体（如粪便）。因初始状态已知为清洁，任何偏差即表示马桶已被使用或不再清洁。通过测量检测物体距离，系统还能判断马桶当前是否被占用。

系统架构

完整方案包含：

• Walabot 传感器
• 树莓派 3 作为边缘处理器
• Ubidots 云平台 (MQTT 数据上传)
• MIT App Inventor 构建的安卓 App 实时监控

树莓派读取 Walabot 输出，评估物体存在与距离，通过 MQTT 发布状态到 Ubidots。安卓 App 通过 HTTP 取数据并显示马桶是否清洁及/或占用。

安装与配置步骤

1. 在树莓派安装 Walabot SDK
   按 Sparkfun.com “Getting Started” 指南设置 SDK。
2. 安装 Paho MQTT 客户端
   树莓派运行 sudo pip install paho-mqtt。
3. 注册 Ubidots
   在 Ubidots.com 创建账号，记下设备 Token 和 ID。
4. 安装 Ubidots API
   树莓派运行 sudo pip install ubidots。
5. 开发 Python 监测脚本
   脚本配置扫描参数，识别新物体，向 Ubidots 发送状态变量。示例配置值：

   minInCm, maxInCm, resInCm = 30, 300, 3
   minIndegrees, maxIndegrees, resIndegrees = -15, 15, 5
   minPhiInDegrees, maxPhiInDegrees, resPhiInDegrees = -30, 30, 5
   threshold = 2

   检测逻辑基于距离阈值区分占用、未占用但脏污、清洁三种状态。

6. 构建安卓 App
   用 MIT App Inventor 创建 App，从 https://things.ubidots.com/api/v1.6/datasources/YOUR_OWN_DEVICE_ID/variables/?token=YOUR_OWN_TOKEN 获取数据（替换占位符）并显示马桶状态。

测试与验证

部署后，手动向马桶投放物体，观察安卓设备实时更新。Python 脚本检测阈值经调整可可靠识别小物体（如单个粪便）并忽略背景噪声。

关键代码片段

if targets:
    for i, target in enumerate(targets):
        print(target.zPosCm)
        if 100 < target.zPosCm < 180:
            print("Toilet is engaged.")
            engage_variable.save_value({'value':1})
        elif 200 < target.zPosCm < 210:
            print("Toilet is not engaged, not clean.")
            engage_variable.save_value({'value':0})
            clean_variable.save_value({'value':1})
        else:
            print("Toilet is not engaged and clean.")
            engage_variable.save_value({'value':0})
            clean_variable.save_value({'value':0})
    break
else:
    print('Not engaged and clean')
    clean_variable.save_value({'value':0})
    engage_variable.save_value({'value':0})

结论

借助 Walabot 非光学成像，该系统提供可靠、无摄像头的马桶卫生与占用实时监测方案。树莓派边缘计算、Ubidots 云连接、直观安卓界面相结合，让公共设施和企业轻松部署、维持高卫生标准。