蔡立英/編譯

自制家用安防系統(tǒng)

蔡立英/編譯

●用非常響亮的警報(bào)聲把入室者嚇跑。

促使我自制家庭安防系統(tǒng)的最后一根稻草是鄰居家中午闖入竊賊，連續(xù)數(shù)月，我和妻子都一直擔(dān)心西雅圖郊區(qū)的街坊鄰居遭受令人討厭的入室盜竊。我們突發(fā)奇想，想在家里安裝一套安防系統(tǒng)，卻遇到傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的月使用費(fèi)和安裝麻煩這些障礙。后來(lái)，鄰居警醒我們說(shuō)，竊賊剛剛闖入了他們家，離我們家只有幾米遠(yuǎn)，而且是在青天白日。

第二天，我就開(kāi)始搜索自制安防系統(tǒng)，多虧網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步，市場(chǎng)上已經(jīng)有很多無(wú)線安防系統(tǒng)，它們易于安裝、擴(kuò)展、連接到智能手機(jī)應(yīng)用程序上，而且比硬連線的產(chǎn)品在價(jià)格上更能承受。它們大多數(shù)裝有內(nèi)置電池和3G蜂窩無(wú)線電，所以即便電源或網(wǎng)絡(luò)路由器發(fā)生故障，它們?nèi)阅芄ぷ鳌?/p>

不過(guò)，當(dāng)我費(fèi)勁地從支持論壇上查找若干可能管用的安防系統(tǒng)時(shí)，我注意到一個(gè)共同的抱怨：它們的報(bào)警器很弱。例如，在Scout Alarm的網(wǎng)站上（一站式個(gè)性化的無(wú)線家庭安防系統(tǒng)），不高興客戶抱怨“報(bào)警器不夠響亮”的帖子就有156條，同時(shí)還有公司通過(guò)重新設(shè)計(jì)報(bào)警器解決這個(gè)問(wèn)題的承諾（至今并未兌現(xiàn)）。令人驚訝的是，沒(méi)有一個(gè)自制安防系統(tǒng)發(fā)出足夠的噪聲來(lái)嚇跑可能的竊賊（或是包含連接一個(gè)外部報(bào)警器的終端）。顯然，它們的設(shè)計(jì)者并沒(méi)有想到要威懾入侵者。

我仍然還是決定訂購(gòu)一套Scout安防系統(tǒng)，它以吸引人的價(jià)格提供了我需要的傳感器。我喜歡Scout安防系統(tǒng)是因?yàn)槠渲С諭FTTT（智能家居平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)通用的基于Web的服務(wù)），當(dāng)報(bào)警器關(guān)掉時(shí)，系統(tǒng)可以讓床頭柜上的智能（Lifx）燈泡閃爍。我想到一個(gè)如我所愿放大警報(bào)聲的主意，應(yīng)該適用于任何一種安防系統(tǒng)，而不管其是否支持IFTTT。我所需做的就是建立一個(gè)跟蹤報(bào)警器。

這個(gè)想法借鑒于攝影，攝影棚有時(shí)會(huì)使用附加的獨(dú)立閃光燈，當(dāng)其連接的光電探測(cè)器吸收到直接安裝在相機(jī)上的閃光燈的光時(shí)，這個(gè)獨(dú)立閃光燈就會(huì)熄滅。我的小裝置也會(huì)類似地使用一個(gè)麥克風(fēng)，收聽(tīng)Scout報(bào)警器的獨(dú)特聲信號(hào)，然后在我的本地網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，控制與Scout報(bào)警器同步的聲音更響亮的報(bào)警器的開(kāi)關(guān)。

安裝Scout安防系統(tǒng)很容易，僅需不到一個(gè)小時(shí)就能用免費(fèi)的應(yīng)用程序配置好網(wǎng)絡(luò)集線器（129美元），并將其連到一對(duì)進(jìn)門的控制板（每個(gè)69美元）、若干個(gè)門或窗傳感器（每個(gè)29美元）和一些移動(dòng)探測(cè)器（每個(gè)49美元）。我把這個(gè)系統(tǒng)連到IFTTT，并設(shè)置了一個(gè)名為“啟動(dòng)按鈕”的應(yīng)用程序，讓妻子和我用手機(jī)就能使用或關(guān)閉該系統(tǒng)。

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目的收聽(tīng)者部分，我從SparkFun公司買了一個(gè)Arduino Uno（20美元）、一個(gè)用于Uno的ESP8266 Wi-Fi防護(hù)罩（15美元）和一個(gè)聲音探測(cè)傳感器板（11美元）。與更先進(jìn)的微控制器相比，Uno更小、更便宜，而且能用電池工作，不過(guò)其有限的內(nèi)存后來(lái)證明很成問(wèn)題。

通過(guò)購(gòu)買貝爾金智能（WeMo）開(kāi)關(guān)（39美元），使報(bào)警器方面的工作得到簡(jiǎn)化。貝爾金智能開(kāi)關(guān)能連到Wi-Fi，能為任何電器切換電源。在這個(gè)報(bào)警器中，是為110分貝的霍尼韋爾安定寶702報(bào)警器（23美元）提供9伏的電源。WeMo開(kāi)關(guān)還自帶免費(fèi)智能手機(jī)應(yīng)用程序，在我需要手動(dòng)按響或關(guān)停報(bào)警器時(shí)，作為一個(gè)方便的備份。貝爾金公司并沒(méi)有記錄控制開(kāi)關(guān)的TCP命令，但是黑客已經(jīng)幫助推斷出這些命令，發(fā)布了Arduino草圖，能通過(guò)以太網(wǎng)打開(kāi)或關(guān)閉設(shè)備。

自制的家庭衛(wèi)士：把一個(gè)麥克風(fēng)連接到一個(gè)具有Wi-Fi功能的Arduino Uno微控制器，收聽(tīng)Scout警報(bào)聲，一個(gè)無(wú)線開(kāi)關(guān)會(huì)打開(kāi)報(bào)警器

我所需做的就是改編代碼使得Wi-Fi防護(hù)罩能工作，然后把它作為更大程序的功能模塊，監(jiān)測(cè)由麥克風(fēng)板接收的聲音的頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)，我就建構(gòu)了聲信號(hào)探測(cè)算法。

為了校準(zhǔn)它，我把麥克風(fēng)就放在Scout集線器旁邊，然后觸發(fā)報(bào)警器?？蛻魧?duì)Scout系統(tǒng)的評(píng)論是正確的，報(bào)警器的呼救聲確實(shí)很微弱，比手機(jī)鈴聲或是我的收音機(jī)的鬧鐘聲音還輕。聲音這么輕，我很難相信傳感器能區(qū)分報(bào)警器鈴聲和背景噪音。打開(kāi)集線器的蓋，我發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在：壓電揚(yáng)聲器的安裝使聲音直接進(jìn)入設(shè)備的厚塑料層里。我鉆了一個(gè)1厘米多寬的小孔，讓揚(yáng)聲器接觸到空氣，音量馬上就翻倍了，雖然仍不足以威懾入侵者，但足以激活我的聲音信號(hào)探測(cè)器。

然后，我來(lái)解決2千字節(jié)的問(wèn)題：我的程序需要的內(nèi)存大于Uno所能提供的，主要是因?yàn)椋簽榱思せ頦eMo開(kāi)關(guān)，需要收集和分發(fā)很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包。有經(jīng)驗(yàn)的程序員對(duì)我進(jìn)行了指點(diǎn)，讓編譯器將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在容量更大的閃存（閃存本是用于存儲(chǔ)程序的），而不是用Uno的內(nèi)存。但是，這么做的慘重代價(jià)是犧牲了速度：當(dāng)Arduino工作時(shí)，要用大約30秒時(shí)間來(lái)切換開(kāi)關(guān)。

通過(guò)不斷的嘗試和錯(cuò)誤后，我終于找到了一種方法：把關(guān)鍵數(shù)據(jù)包保存在內(nèi)存中，把所有其他數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在閃存里，用備用內(nèi)存下載最后的程序。我把所有部件連起來(lái)，下載了Scout應(yīng)用程序，然后按住“報(bào)警器”按鈕，報(bào)警器突然大聲響起來(lái)，我自己都快嚇出一身冷汗。我確信鄰居們都聽(tīng)到警報(bào)聲了，這就是關(guān)鍵所在。]

[資料來(lái)源：IEEE Spectrum][責(zé)任編輯：岳峰