使用Wio Terminal与气体传感器收集咖啡气味数据

tinyml 是指在 arduino 这类 mcu 板子上也能做到简易的神经网络推论,让基本的传感器数据分析也能透过机器学习来找到更多有趣的信息。
wio terminal 就是在这股浪潮下所产生的一个产品,除了使用 atsamd51 核心并搭配 realtek rtl8720dn 的 wi-fi / 蓝牙芯片,还支持grove 系列传感器。
最重要的当然是本文核心– tinyml,可将所收集到的数据透过 edge impulse 网站来进行一条龙的处理、训练与测试流程,再把神经网络档案导出到 wio terminal 上来执行,过程不能说超简单,但确实已经方便非常多了!
本文要介绍使用 wio termianl 所提供的好用韧体,来收集咖啡、酒精的气味资料。非常有趣的题目,您一定会喜欢的喔!
注:本文将使用 grove –多通道气体传感器 v2,直接接上 wio terminal 的任一个 grove 接口就好。
grove – 多通道气体传感器 v2
wio termina嗅觉鼻子实验套件
wio terminal 的基本环境设定
关于 wio terminal 的基本环境设定,请参考之前的文章。我也录制了影片带您一步步操作:
不过呢,这次就不用自己再写 arduino 的上传程序了,直接使用现成的 firmware。
请把 wio terminal 接上计算机,再把它的开关往 use port 的方向拉两下,它会变成一个 arduino 的磁盘,请把 .uf2 档丢进去就会自动更新这个韧体,之后再重新插拔 usb 线让他重开机就好了,简单~
开启 cmd 或 anaconda prompt,开始上传数据 (如果还没有安装 node.js 的画,请安装 node.js v14 以上) :
连上 edge impulse
先安装 edge impulse cli 工具:
npm install -g edge-impulse-cli
接着输入以下指令来登入 edge impulse 网站 (当然您需要先注册账号,并在网站上建立一个项目):
edge-impulse-daemon --clean
请依序输入账号密码、命名 wioterminal 装置 (如图中的 wio_nose)、、选择项目 (我也取名为 wio_nose),最后看到“[ws ] go to ”,就可以回到 edge impulse 网站了。
edge impulse 收集资料
请确认气体传感器已经接好,并开启 edge impulse 网站,进入您所建立的项目,点选左侧的 data acquisition,先看到右侧的 sensor,从下拉式选单可以看到wio 内建与常用的传感器只要接好就好。
先输入 label 为你所定义的类别,在此有以下三个类别:
•coffee: 泡一杯香浓的咖啡吧~
•75_alcohol: 容易取得的 75% 洗手酒精
•surrounding:远离以上两种气味的环境将传感器置于该情境中,例如咖啡杯上方、喷了酒精的卫生纸,按下 start sampling,在此我们把 sample length (ms) 样本长度设定为 10000 ms,因为气味会延续一段时间。
收集完三类别的数据如下图,可以看到四轴的数据变化:
coffee 的资料:
75_alcohol 的资料:
surrounding:远离咖啡与酒精的环境气味数据
建立 impulse 来训练神经网络
详细设定请参考上一篇,请看我的 impulse 与神经网络设定:
使用以下设定来训练,准确度有到 100% !别高兴太早,这应该只能说这三种味道的差异本来就很大,您之后可以试试看去分析绍兴酒与高粱酒的差别,挑战性应该很高!
使用 eon tuner 优化
eon tuner 可针对各平台来优化,整个流程需要数小时,不过这期间您还是可以进行其他操作,请参考以下设定来设定 target:
•dataset category: continous motion (震动、气味等时间较久的讯号),如果是上一篇的手势,请改选 motion events
•target device:wio terminal
•time per inference: 2000 ms (这里可以自由设定,气味的话就久一点吧)


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