哮喘环境守护
居家空气质量监测 · 光语言替代屏幕 · 织物包裹去医疗化
22份问卷驱动设计。81.8%患者家中无检测设备——不是不需要，是现有产品「只显示数字不指导行动」。用呼吸灯色替代数字屏幕，把监测仪做成家居装饰品。
概述
为哮喘患者设计的居家空气守护系统 · 小组合作项目
一款手掌大小的家居空气质量监测设备。核心理念：把不可见的空气风险 翻译成直觉可感知的光，让监测不再需要「主动去看」。
* 与张如合作的小组课程项目。本人负责：调查问卷设计与数据分析、硬件原型搭建（传感器选型/面包板验证/BOM核算），用户研究与竞品分析各承担一半。
「How might we dissolve the boundaries between medical intervention and domestic tranquility?」
问题背景
一个被忽视的日常
81.8%
家中无检测设备
4.5%
主动监测空气质量
50.7%
现有APP基于CBT
现有空气质量检测产品的共同缺口：只有数字，不指导行动。 用户看到 PM2.5 超标了，然后呢？开窗还是关窗？开空气净化器还是 先离开房间？——这些产品都不回答。
用户研究
22 份有效问卷 · 2026年5月
受访者画像
72.7%
女性
59.1%
30-50岁
86.4%
与家人同住
81.8%
轻度患者
室内诱发因素（冰山模型）
竞品分析
现有产品：「只显示数字，不指导行动」
Airthings
- 检测指标
- PM2.5/CO₂/VOC/温湿/氡
- 交互方式
- APP查看
- 主动推送
- 有
- 外观定位
- 科技感
Birdie 2.0
- 检测指标
- CO₂
- 交互方式
- 小鸟物理下落
- 主动推送
- 无
- 外观定位
- 家居装饰
Awair
- 检测指标
- PM2.5/CO₂/VOC/温湿
- 交互方式
- APP+屏幕
- 主动推送
- 有
- 外观定位
- 科技感
青萍
- 检测指标
- PM2.5/CO₂/温湿
- 交互方式
- 屏幕显示
- 主动推送
- 无
- 外观定位
- 简约电子
本项目
本方案- 检测指标
- PM/CO₂/VOC/甲醛/温湿/噪声
- 交互方式
- 光语言+APP
- 主动推送
- 主动预警
- 外观定位
- 家居装饰品
| 产品 | 检测指标 | 交互方式 | 主动推送 | 外观定位 |
|---|---|---|---|---|
| Airthings | PM2.5/CO₂/VOC/温湿/氡 | APP查看 | 有 | 科技感 |
| Birdie 2.0 | CO₂ | 小鸟物理下落 | 无 | 家居装饰 |
| Awair | PM2.5/CO₂/VOC/温湿 | APP+屏幕 | 有 | 科技感 |
| 青萍 | PM2.5/CO₂/温湿 | 屏幕显示 | 无 | 简约电子 |
| 本项目 | PM/CO₂/VOC/甲醛/温湿/噪声 | 光语言+APP | 主动预警 | 家居装饰品 |
产品定义
四个核心设计决策
① 无感监测优于主动查看
24 小时自动运行。不需要用户记得去查看、去打开 APP。 空气质量出问题时，设备自己会告诉你。
② 光语言替代屏幕
不用数字，用颜色和呼吸节奏传达信息。余光即可感知—— 就像你会注意到房间里的灯变了颜色，但不会觉得被打扰。
③ 家居物件而非医疗器械
织物包裹 + 暖色系 + 手掌大小。放在床头或客厅不突兀， 不需要藏起来，也不会让客人问「这是什么医疗设备」。
④ 行动建议优于数字展示
不只告诉你 PM2.5 超标了，而是告诉你现在该做什么： 开窗通风 / 关窗开净化器 / 暂时离开房间。
系统架构
居家主机 + 子节点 + 随身 + APP
居家主机
织物包裹的主监测设备，放在床头/客厅/厨房
分类子节点
布置在多个房间，覆盖全屋监测
随身分身
出门在外也能查看家中空气质量，接收预警
APP 端
7 大功能模块：Atmosphere / Invisible Triggers / Breathing Companion / Body×Environment / Care Circle / Learn Through Living / AI Reflection
功能优先级
主动预警
空气质量异常时自动灯光+APP推送
无感监测
24小时自动运行，不需要用户查看
一键求助
物理SOS按钮 → 自动通知紧急联系人
行动指导
不只显示数字，给出具体操作建议
手机APP
远程查看、历史数据、症状记录
通风建议
综合天气+室内数据，建议是否开窗
症状追踪
简单记录症状 → 生成环境关联分析
多房间覆盖
多设备组网，全屋空气质量热力图
| 优先级 | 模块 | 功能 |
|---|---|---|
| P0 | 主动预警 | 空气质量异常时自动灯光+APP推送 |
| P0 | 无感监测 | 24小时自动运行，不需要用户查看 |
| P0 | 一键求助 | 物理SOS按钮 → 自动通知紧急联系人 |
| P0 | 行动指导 | 不只显示数字，给出具体操作建议 |
| P1 | 手机APP | 远程查看、历史数据、症状记录 |
| P1 | 通风建议 | 综合天气+室内数据，建议是否开窗 |
| P1 | 症状追踪 | 简单记录症状 → 生成环境关联分析 |
| P2 | 多房间覆盖 | 多设备组网，全屋空气质量热力图 |
灯光交互设计
5 种状态颜色 · 呼吸节奏编码信息
待机
冷白 · 常亮
良好
苔绿 · 6s慢呼吸
轻度超标
琥珀 · 3s呼吸
中度超标
暖橙 · 1.5s呼吸
严重
珊瑚红 · 快闪
交互逻辑
- · 待机冷白常亮 → 检测到超标指标后轮播显示
- · 呼吸频率编码严重程度：越紧迫呼吸越快
- · 多指标超标时，驻留时间按严重程度分配
- · 珊瑚红（严重级）豁免夜间模式——即使开了勿扰也会显示
硬件与工程
原型搭建 · BOM · 传感器选型
传感器配置
PM2.5/PM10
¥70-85攀藤 PMS5003 · 激光散射
温湿度
¥10-20BME280 / AHT21 · 数字 I²C
TVOC/eCO₂
¥15-25ENS160 · MOX 半导体
甲醛
¥60-80煊康 ZE08-CH2O · 电化学
CO₂
¥65-80Sensirion SCD40 · 光声式
| 传感器 | 型号 | 原理 | 零售价 |
|---|---|---|---|
| PM2.5/PM10 | 攀藤 PMS5003 | 激光散射 | ¥70-85 |
| 温湿度 | BME280 / AHT21 | 数字 I²C | ¥10-20 |
| TVOC/eCO₂ | ENS160 | MOX 半导体 | ¥15-25 |
| 甲醛 | 煊康 ZE08-CH2O | 电化学 | ¥60-80 |
| CO₂ | Sensirion SCD40 | 光声式 | ¥65-80 |
BOM 成本
原型散买（1台）
¥300–420
传感器 ¥140-185 + CO₂ ¥65-80 + 主控 ¥25-35 + 交互 ¥25-40 + 电源 ¥30-50 + 外壳 ¥15-30
量产估算（1000台）
¥145–220
对比市面竞品 ¥500-1500 零售价，成本空间健康
外观设计：去医疗化策略
采用织物包裹方案——内部功能结构件（格栅+气道），外套可更换织物套， 同时解决进气透气、视觉温暖、隔尘三大需求。 外壳尺寸目标：10×10×5cm，手掌大小。
气道设计：PM 传感器自带风扇主动抽气，需要独立进出气口； CO₂/VOC/甲醛传感器被动扩散；温湿度传感器必须热隔离， 远离 ESP32 和 PM 传感器，布置在独立小腔中。
原型验证
面包板搭建 · 传感器数据跑通
裸板验证（第一阶段）
ESP32 开发板 + PMS5003（UART）+ ENS160+AHT21（I²C）+ RGB LED（PWM 驱动呼吸灯效），在面包板上完成所有传感器数据读取。 代码实现了 PMS5003 帧头校验（0x42+0x4D）、ENS160 标准模式测量、 五级空气质量状态判定逻辑、正弦呼吸灯驱动。
原型搭建路线（四阶段）
阶段 1：裸板传感器验证（¥400 以内，1-2 周）✅ 已完成
面包板跑通所有传感器，确认数据可用，PMS5003 / ENS160 / AHT21 均正常读取
阶段 2：PCB 集成原型（¥200-300，1-2 周）
定制 PCB，解决 I²C 总线冲突、PM 传感器独立供电、布局与外壳对应
阶段 3：外壳集成原型（¥50-100，1 周）
3D 打印外壳，PCB 装进去，验证气流、散热、交互
阶段 4：用户验证原型（¥100-200）
小批量打印 3-5 台，从问卷受访者中招募目标用户试用 1-2 周
下一步
3D 打印外壳集成
PCB 装入外壳，验证气流和散热
APP 界面视觉设计
7 大模块的信息架构与视觉落地
用户测试招募
从问卷受访者中招募，验证核心假设