开放工程

我们公开建造。这里是一切。

大多数硬件创业公司隐藏电路图、夸大成本。我们两者都公开。我们的护城河从来不是设备本身——而是网络、数据和你的信任。福岛事故后,Safecast 开放了自己的辐射监测仪,并因此成为全球公民监测的标准。我们打算走同样的路。

架构

HERD One 的内部构造。

没有稀奇的零件,没有魔法。消费级 MEMS 气压计、一块 Wi-Fi 微控制器、GPS 时间同步——再加上正确使用它们的工程纪律。

HERD One sensor architecture v2 block diagram

HERD One — sensor architecture v2. Three BMP390 barometers share one SPI bus (a chip-select per sensor); an ESP32-S3 samples them off a hardware timer at ~50 Hz and decimates to a 25 samples/s stream, while GPS 1PPS disciplines the clock to UTC for cross-station correlation. Hot writes buffer in FRAM and flush to microSD in ≥4 KB blocks; a switching buck feeds the 3.3 V rail.

三个设计决定支撑起整台设备。三个气压计而不是一个——对互不相关的传感器噪声取平均,让噪声基底改善 √3 倍:世上最便宜的灵敏度升级。三者共用一条 SPI 总线、各有独立片选,时序更紧凑,传感器数量也不受 I²C 地址限制。GPS PPS 时间同步——对于网络关联分析,微秒级精确的时间戳比任何单站的灵敏度都重要,每个站点都锁定到同一个 UTC 脉冲。72 小时缓冲——家用 Wi-Fi 会断、路由器会重启、密码会更换;站点持续记录,恢复联网后自动补传。一颗小小的 FRAM 芯片先吸收每个采样,再以大块方式写入 microSD 卡,断电也不会损坏数小时的日志。

为什么设备上不做探测?因为单个站点分不清海啸与摔门声、过路卡车。HERD 的全部意义在于:摔门声不可能沿 200 公里海岸线保持相位相干。网络才是仪器;设备只是合唱团里一支诚实的麦克风。

同一个节点,两种形态。我们先做家用版——市电/USB 供电,面向人口密集海岸线上的家庭、酒店和店铺。路线图上的下一步是面向零售的紧凑型电池供电钥匙扣形态节点:在柜台买下、打开开关、挂到钥匙或包上。零售是我们快速提升网络密度的方式——而密度正是全部的赌注:合唱团里诚实的麦克风越多,网络就越有把握把真实事件从噪声中分离出来。

图纸

Proto-0 接线图。这个周末就能搭。

完整的 KiCad 电路图和 PCB 文件将在 Proto-0 通过参考仪器验证后发布到 GitHub。在那之前——这是我们用现成模块搭建台架的精确接线图。足以让你在面包板上复刻我们的台架。

ESP32-S3 DevKitC-1 N16R8 · 板载 Wi-Fi 3V3 GND GPIO11 · MOSI GPIO12 · SCK GPIO13 · MISO GPIO10 · CS ×3 气压计 GPIO17 · TX1 GPIO18 · RX1 GPIO4 · PPS 输入 GPIO14/15 · CS FRAM+SD BMP390 #1 SPI · CS0 BMP390 #2 SPI · CS1 BMP390 #3 SPI · CS2(共享总线) GPS u-blox NEO-8M NMEA 115200 波特 + PPS FRAM + microSD SPI · FRAM 缓冲 → FAT32,72 小时 SPI · 共享总线 每个传感器一路 CS UART1 · NMEA 115200 PPS · 每秒 1 脉冲 → 中断 SPI · 缓冲 + 存储 供电:USB 5 V → 板载降压(buck 开关)3.3 V 为所有模块供电 · 总功耗低于 1 W

Proto-0 DIY 台架,模块级接线。三个气压计共用一条 SPI 总线,各自拥有独立的片选(CS)——采样时序因此更紧凑,传感器数量也不再受 I²C 地址限制。一颗 SPI FRAM 芯片先缓冲采样,再以大块方式写入 microSD 卡,断电也不会损坏数小时的日志。GPS 的 PPS 接专用中断引脚——时间戳锁定在脉冲上,而不是 Wi-Fi 延迟上。

该台架的固件将与首批对照参考仪器的并排录音一同公开。GitHub 链接将出现在这里——是的,仓库里也会包含防风进气口的软管几何设计。

再谈钱

物料清单。真实数字。

与我们的 $25 拆解同样的彻底透明——细到元器件层面。首批成本 vs 一万台以上量产时的可能性。

元器件首批1 万台以上
3× MEMS 气压计 Bosch BMP390 级;Proto-1 A/B 测试:BMP581 vs DPS368$2.70$1.80
ESP32-S3 模块 Wi-Fi,双核:一核采集,一核上传$2.20$1.60
GPS 模块 u-blox NEO-8M,定位 + PPS 授时$1.80$1.20
microSD 卡 + SPI FRAM 缓冲 72 小时日志,防断电$1.60$0.90
PCB、电源、被动元件 降压 buck 5 V → 3.3 V$2.00$0.80
外壳 + 防风进气口 注塑模具按量产摊销$1.70$1.10
组装、测试、校准$1.50$1.10
包装$0.50$0.50
单台硬件成本$14$9

数字来自我们的采购调研(LCSC/JLCPCB 报价、Seeed/Alibaba ODM 询价),不是供应商合同——每批的实际成本将连同审计一并公布。认证(CE/FCC)为一次性约 $3–5k,不计入单台成本。硬件成本之上还有送货上门、售后与退货——这约 $14 的首批硬件成本(并在 10k+ 产量时降向 ~$9)正是 $25 拆解中成本那一行的来源。

数据与流量

它传输什么,花你多少钱。几乎为零。

次声波不是音频。我们追踪的信号位于 0.001–10 Hz 之间,因此每秒 25 次气压采样绰绰有余——而缓慢变化的气压经差分编码可压缩 4–8 倍。

模式传输内容流量 / 月
完整 默认,家用 Wi-Fi连续压缩的 25 Hz 数据流,按分钟打包30–80 MB
省流 按量计费 / LTE每秒频段摘要;原始数据仅在触发或云端请求时上传3–10 MB
研究 Proto-0 站点全部原始数据,不做节省0.3–1 GB

省流模式的诀窍:原始数据始终在本地记录。如果云端在你的邻居中发现可疑的关联信号,它会回溯请求你站点的数据窗口。用聊天软件级别的流量,换来完整网络的科学。

证明它有效

对照真正的科研仪器校准。

声称一台 $25 的设备能听到次声波很容易;证明它才是关键。Proto-0 与 Infiltec INFRA20 并排运行——这是一台科研级次声监测仪(0.05–20 Hz,分辨率 0.001 Pa),被全球业余和学术网络广泛使用。我们关于噪声基底的每一个声明,旁边都会附上参考仪器的记录。

验证流程:两台用现成模块搭建的 DIY 台架 → 正式 PCB 的 10 块小批量 → 与参考仪器并排录制,原始数据公开。近期的同行评审研究(见我们的科学页面)已经证明,消费级 MEMS 气压计能探测到数百公里外的火山爆发——我们站在已发表的研究之上,而不是空想之上。

全部公开,仅有一个例外

我们公开什么——以及唯一不公开的东西。

公开:电路图与 PCB

Proto-0 通过验证后,完整设计文件将发布在 GitHub。自己造一台、改进我们的设计、指出我们的错误——每一台向网络回传数据的克隆品都是一个免费站点,而不是竞争者。

公开:固件与数据格式

采样、滤波、压缩、触发逻辑——全部可读。如果你的数据要经过我们的管道,你就有权看到这条管道。

公开:成本与采购

这个页面,加上每批经审计的实际成本。与本站各处同样的规则:没有一个无法核验的数字。

不公开:设备身份密钥

每个站点用出厂烧录的唯一密钥为数据签名。密钥保持封闭——正是它阻止任何人用假站点和假海啸淹没网络。开放硬件,认证数据。

坦白说

公开一切意味着主动放弃这个设计的专利——这是深思熟虑的决定。我们不是 Bosch;专利从来保护不了一台 $25 的设备。保护 HERD 的,是数千个经过验证的站点组成的网络,以及多年积累、无法被回溯克隆的海岸关联数据。我们宁愿拥有数据集,也不要一纸证书。

预订你的站点 — $25

工程师?科学家?想把这个设计批得体无完肤?我们真心欢迎:[email protected]