215 Cassiopeia solar apocalypse computer/zh

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Cassiopeia 是一款便携式耐用电脑，能够完全依靠太阳能供电，无需连接互联网即可运行。其设计包括 Raspberry Pi 3b+、9W 可折叠太阳能电池板、锂离子充电电池以及用于容纳所有组件的外壳。该项目由加州州立理工大学洪堡分校 (Cal Poly Humboldt) 的学生于 2022 年春季学期设计并制造，他们当时正在修读工程 215：设计导论课程。团队成员包括 Zane Cook、Max Cunningham 和 Phil Tran，他们组成了名为“Suns of Community”的团队。

该设计灵感源于希望让那些生活在偏远地区、无法接入互联网的人们有机会获取海量信息资源，从而提高生存几率。Cassiopeia 通过用户的移动智能设备显示维基百科和 Appropedia 上所有与生存相关的文章。

背景

2022年春季学期，加州州立理工大学洪堡分校ENGR 215课程的学生代表Appropedia承担了一个设计项目。Appropedia是一个致力于创建一个平台的组织，用户可以在这里互动交流，通过提供信息来构建适用的技术，从而共同为可持续发展、减贫和国际发展寻找解决方案。我们团队“社区之光”（Suns of Community）的任务是利用太阳能，并使用廉价或常见的物品，打造一台便携耐用的末日计算机。Appropedia的执行董事Emilio是委托方，他为我们的设计开发提供了指导。

问题陈述

“社区之光”（Suns of Community）的目标是打造一款便携式电脑，将其置于坚固耐用的外壳中，使其能够依靠太阳辐射运行数年，无需接入电网或互联网。这款名为“仙后座”（Cassiopeia）的电脑将通过用户的移动设备，提供来自维基百科和Appropedia的宝贵信息，内容涵盖生存策略和DIY工程系统，帮助用户在脱离电网和有组织的社会环境中长期生存。

标准

末日计算机的各项标准及其权重列于下表。这些标准是指导项目设计的总体类别。“社区之光”选择这些标准是为了确保该项目有效、实用且可复制。

原型

我们制作了两个主要原型来展示我们项目的两种不同使用场景，第一个是功能强大的版本，第二个是简洁的设计。

这款加固版容量更大，可以携带额外的生存装备或在危急时刻提供帮助的设备。该版本的所有组件都嵌入容器内部，不易拆卸。此设计旨在成为一个完整的应急包/箱，提供“一体化”解决方案。

这款设计简洁流畅，更加便携紧凑。除了必要的组件外，没有额外的储物空间。它的设计初衷是方便存放，以便在需要时轻松取用，并可收纳到预先准备好的应急包中。

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  稳健的原型。带有嵌入式组件的大型容器。
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  简洁的原型设计。小型容器用于存放组件，无需额外的存储空间。
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  精巧的原型机。必须将组件从外壳中取出才能进行操作。

最终产品

最终产品融合了两个原型中最实用的优点。我们使用了更大的容器来存放电脑以外的配件，并采用魔术贴设计，方便组件的安装和拆卸。

最终产品配置包括一个耐用的外壳、一块9W太阳能电池板、树莓派3B+、一个20000mAh的移动电源以及连接线。树莓派通过太阳能电池板或移动电源供电后，用户即可连接到无线火锅信号。连接成功后，用户可以通过提供的Kiwix链接访问设备上存储的所有信息。

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  太阳能电池板、树莓派和移动电源安装在坚固的容器顶部。

施工

下面的图片描述了仙后座的建造过程，包括所需的组件和软件。

• 建筑画廊
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  第一步：准备组件。9瓦太阳能电池板、树莓派、锂离子充电电池（最好是12V）、USB连接线、SD卡（我们用的是128GB）、用于存放组件的坚固外壳。
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  步骤 2：下载软件，使树莓派在开机时能够生成热点并将信息输出给用户。下载软件以安装 Kiwix 和在线维基数据（例如维基百科、Appropedia 等）。使用以下链接下载软件和代码：^{[ 1 ] [ 2 ]}观看此视频了解更多信息：^{[ 3 ]}
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  步骤 3：将参考库中的数据存储到将连接到 Raspberry Pi 的 SD 卡上。
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  步骤 4：将 SD 卡插入 Raspberry Pi。
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  步骤 5：将 Raspberry Pi 连接到已充电的电池组或太阳能电池板以开机。
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  步骤 6：登录热点。手机上会显示 Kiwix，但可以重命名。我们把它重命名为 Cassiopeia。
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  步骤 7：使用智能设备在存储的数据库中搜索信息。图中显示用户正在 Appropedia 数据库中搜索利用太阳能对饮用水进行消毒的方法。
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  步骤 8：将所有组件装入容器中，以便于运输。

视频教程

以下视频详细介绍了如何在树莓派上下载和存储信息以供离网使用。

如何安装 Kiwix 热点并下载数据

如何在树莓派上下载和存储信息以供离网使用，步骤详解。

关键词：Kiwix Hotspot、静态内容、Appropedia

作者：赞恩·库克

日期：2022年5月3日

地点：加利福尼亚州阿卡塔

语言：英语（en）

许可协议：CC-BY-SA-4.0

物料清单

材料成本说明。

操作

以下视频详细介绍了如何连接到 Kiwix 热点。

仙后座运行视频

如何使用 Kiwix 热点访问存储的信息以供离网使用。

日期：2022年5月3日

地点：加利福尼亚州阿卡塔

语言：英语（en）

许可协议：CC-BY-SA-4.0

维护

Cassiopeia Solar Apocalypse Computers 的维护量极低。最佳使用方法是避免过度充电，并避免长时间空载存放。太阳能电池板在使用前应进行清洁，树莓派不应存放在潮湿或多尘/多沙的环境中。任何代码修改都需要一台可正常运行的电脑。

维护计划

日常的

• 使用前请清除太阳能电池板上的灰尘。
• 不使用树莓派时，请断开其连接。
• 在潮湿、多沙或多尘的环境下，请将袋子装入防风雨袋或容器中。

月度

• 给移动电源充电

每隔3-4年

• 更换移动电源

每隔7-10年

• 替换树莓派^{[ 4 ]}
• 更换 SD 卡^{[ 5 ]}

每隔25-30年

• 更换太阳能电池板^{[ 6 ]}

结论

测试结果

我们发现所有测试结果均符合预期。我们的设备可以直接通过太阳能电池板供电，也可以通过移动电源间接供电。（太阳能电池板还可以同时为设备供电并为移动电源充电）。在树莓派运行热点的情况下，充满电的移动电源可持续供电 37 小时。设备通电后会创建一个可访问的热点，并将数据快速显示在用户的移动设备上。

讨论

总体而言，我们对满足各项标准和解决问题的方式感到满意。我们的设备便携、耐用且操作简便。其简洁性允许用户根据需要进行任何额外的功能改造。结果表明，我们的设计功能完善。

经验教训

为了进一步降低成本，用户应该选择不带内置 USB 端口的更简单的太阳能电池板。使用这种更简单的太阳能电池板时，用户需要在树莓派和太阳能电池板的连接线之间连接一个稳压器（以防止电压尖峰或负载条件变化时损坏树莓派）。

下载 Kiwix 软件和热点代码时，请确保计算机硬盘至少有 20 GB 的可用空间。此外，使用 Macintosh 操作系统下载软件可能会出现问题。我们改用 Windows 系统完成了下载。

从维基百科、Appropedia 以及用户选择的其他任何来源下载离线参考资料库时，预计下载时间会长达数小时，具体取决于下载速度。即使我们的网络连接速度非常快，也花了超过 10 个小时才下载完所有内容。在此期间，我们的电脑进入了睡眠模式，下载也随之停止。为了防止电脑进入睡眠模式，请在后台播放媒体文件。

下一步

可以让设备不仅作为自身数据的热点，还能连接第三方互联网路由器（Wi-Fi）。添加这段代码后，只要设备开机并能访问互联网，它就能更新维基百科、Appropedia 以及其他可能内置的参考资料库中的数据。

用于存放设备的壳体可以更加坚固耐用，以适应不同的环境条件。可以通过在容器内部的开口接缝处添加橡胶垫圈来提高防水性能。可以通过制作法拉第笼来防止电磁脉冲干扰计算机硬件。这可以通过在容器内部粘贴法拉第胶带来实现。^{[ 7 ]}更经济的方法是，在容器内部交替粘贴三层铝箔和薄塑料。^{[ 8 ]}

我们采用的设计方案允许存放额外的装备。这样一来，用户就可以根据自身的生存需求，通过添加不同的工具来优化装备配置。

故障排除

下表提供了与末日计算机的操作和构建相关的常见问题的解决方案。

团队

《社区之光》，2022年春季刊

• 赞恩·库克
• 马克斯·坎宁安
• 菲尔·特兰

参考文献