威斯康星大學麥迪遜分校的本科專案實驗室（UPL）已經從最初使用膠帶固定攝像頭的簡陋裝置發展到今天的高科技水平。最近，一位 UPL 成員在部落格中詳細介紹了該實驗室從原始監控到前沿物聯網技術的發展歷程，展示了計算機科學專業學生在解決日常問題時的創新能力。
從攝像頭到感測器：技術演進
UPL 監控實驗室使用情況的歷史可以追溯到20世紀90年代，當時使用一臺15美元的攝像頭，配合 VCR 錄影機和 Mac 電腦來捕捉和傳輸影像。到了近年，實驗室升級為 Logitech C920 攝像頭，並結合 YOLOv7 目標檢測技術來統計房間內的人數。
然而，這個系統存在缺陷。它有時會將椅子誤認為是人，也無法區分實驗室是在開放還是正在進行封閉會議。解決方案是什麼？從視覺監控轉向門禁感應。
Zigbee：遊戲規則改變者
受 MIT 的 MITERS 創客空間啟發，UPL 實施了基於 Zigbee 的門禁感應系統。這種低速率網狀無線協議允許智慧裝置在個人區域網路中進行通訊。設定包括：
- Aqara 門窗感測器
- SONOFF Zigbee 協調器
- 執行 Home Assistant 的樹莓派
這個新系統提供即時門禁狀態更新，可以透過 Home Assistant 的儀表板檢視。為了克服學校網路限制，團隊利用 Home Assistant 的 RESTful Command 整合建立了巧妙的解決方案，將資訊更新到網路伺服器，然後推送到 UPL 網站和 Discord 機器人。
實際應用和社群影響
門禁狀態系統為 UPL 成員和訪客帶來了實際便利。它避免了人們徒勞地前往關閉的實驗室，並透過 UPL 網站或 Discord 頻道提供即時更新。這個專案展示了學生如何運用所學技能解決現實問題並改善社群空間。
過度工程的經驗教訓
雖然最終的解決方案看似簡單，但實現過程中充滿了寶貴的學習經驗。該專案涉及現代計算的多個方面，包括：
- 計算機視覺和機器學習（YOLOv7 模型）
- 物聯網協議（Zigbee）
- 家庭自動化（Home Assistant）
- 網路開發和API
一些社群成員還幽默地提出了更復雜的解決方案，比如使用 Wi-Fi 訊號檢測人體，或使用超寬頻技術統計房間內的心跳。
隱私和法律考慮
值得注意的是，即使出於良性目的，涉及監控或資料收集的專案也可能引發隱私問題。雖然該專案最終從基於攝像頭的檢測轉向簡單的門禁感測器，但這提醒創客和愛好者在共享或公共空間中要考慮專案的法律和道德影響。
校園實驗室的未來
這個專案引發了對大學計算機實驗室發展的思考。隨著個人筆記型電腦和雲計算的普及，這些空間的角色正在改變。然而，UPL 的專案表明，這些實驗室仍然可以成為創新、協作和實際問題解決的中心。
隨著技術不斷進步，其他大學實驗室和創客空間如何適應和創新將是一個令人期待的話題，他們將創造連線物理和數字世界的解決方案，同時培養學生之間的社群意識。
UPL 的門禁感應專案是當今計算機科學專業學生創造力和技術實力的見證，他們將一個簡單的問題轉化為學習、創新和改善社群的機會。