Walabot搭載トイレ衛生モニター：カメラ不要で清潔度と使用状況を検知

このシステムは、カメラを必要とせずにWalabot RFセンサーを用いてトイレが清潔かどうか、現在使用中かどうかを判断します。

背景

なぜ重要か

汚れたり不完全に流されたりした公衆トイレは広範な衛生上の懸念です。カメラをトイレ内部に設置できないため、ユーザーが入室する前に汚染や占有を検出する代替センシング技術が必要です。

Walabotテクノロジー

Walabotは、光学画像を取得せずに無線周波数波を使用して環境の深度マップを作成するプログラム可能な3Dイメージングセンサーです。複数のアンテナペアからの広帯域信号を送信、受信、分析することで、障害物の背後にある物体の3D表現を再構築します。カメラが非現実的な屋内アプリケーションに最適です。

トイレでの動作原理

センサーはトイレの天井に取り付けます。初期化時に清潔なトイレをスキャン。その後、1分間隔で後続スキャンを実行し、初期化時に存在しなかった新しい物体（例：便）を検出。初期状態が清潔であることが既知のため、あらゆる逸脱はトイレが使用されたか、もはや清潔でないことを示します。検出物体までの距離を測定することで、トイレが現在占有されているかも判断できます。

システムアーキテクチャ

完全なソリューションは以下のコンポーネントで構成：

• Walabotセンサー
• エッジプロセッサとしてのRaspberry Pi 3
• Ubidotsクラウドプラットフォーム（データアップロード用MQTT）
• MIT App Inventorで構築したAndroidアプリ（リアルタイム監視用）

Raspberry PiがWalabot出力を読み取り、物体の存在と距離を評価し、MQTTを使用してステータスをUbidotsに公開。AndroidアプリがHTTPでデータを取得し、トイレが清潔かどうか、占有されているかどうかを表示。

インストールと設定手順

1. Raspberry PiにWalabot SDKをインストール
   Sparkfun.comの「Getting Started」ガイドに従ってSDKをセットアップ。
2. Paho MQTTクライアントをインストール
   Piでsudo pip install paho-mqttを実行。
3. Ubidotsに登録
   Ubidots.comでアカウント作成、デバイストークンとIDをメモ。
4. Ubidots APIをインストール
   Piでsudo pip install ubidotsを実行。
5. Python監視スクリプトを開発
   スキャンパラメータを設定、新しい物体を特定、ステータス変数をUbidotsに送信。設定値例：

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

   検出ロジックは距離閾値に基づき、占有中、非占有だが汚れている、清潔な状態を区別。

6. Androidアプリを構築
   MIT App Inventorを使用し、https://things.ubidots.com/api/v1.6/datasources/YOUR_OWN_DEVICE_ID/variables/?token=YOUR_OWN_TOKENからデータを取得（プレースホルダーを置き換え）し、トイレステータスを表示するアプリを作成。

テストと検証

導入後、トイレに物体を手動で導入し、Androidデバイスでのリアルタイム更新を観察してテスト。Pythonスクリプトの検出閾値を調整し、小さな物体（単一の便など）を確実に識別しつつ、背景ノイズを無視するようにチューニング。

主要コードスニペット

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})

結論

Walabotの非光学的イメージングを活用することで、このシステムはトイレの衛生状態と占有をリアルタイムで監視する信頼性の高いカメラフリーのソリューションを提供します。Raspberry Piエッジコンピューティング、Ubidotsクラウド接続、直感的なAndroidインターフェースの組み合わせにより、高い衛生基準を維持したい公共施設や企業への導入が容易になります。