WiFi DensePose 長者防跌倒系統

基於 WiFi CSI 信號分析的非侵入式長者跌倒偵測系統，無需攝影機，完全保護隱私。

本專案基於 ruvnet/wifi-densepose 開源專案開發，專門針對長者居家安全場景進行定制。

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功能特色

功能	說明
🚨 跌倒即時偵測	96.5% 靈敏度，< 2 秒警報回應
📱 Telegram 警報	跌倒/躺臥時自動通知家人
📊 即時監控儀表板	網頁版視覺化監控介面
📈 歷史數據分析	每日/每週報告、異常行為偵測
🔒 完全保護隱私	僅使用 WiFi 信號，無攝影機
👥 多人追蹤	最多同時追蹤 10 人

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專案結構

wifi-densepose-elderly/
├── README.md                  ← 本文件
├── requirements.txt           ← Python 依賴
├── start.sh                   ← 快速啟動腳本
├── src/
│   ├── telegram_bot.py        ← Telegram Bot 警報系統
│   ├── analytics.py           ← 歷史數據分析引擎
│   ├── test_fall_detection.py ← 跌倒偵測模擬測試
│   ├── test_telegram_bot.py   ← Telegram Bot 測試
│   └── test_analytics.py      ← 數據分析測試
├── dashboard/
│   ├── index.html             ← 監控儀表板主頁
│   ├── base.css               ← 基礎樣式
│   ├── style.css              ← 設計樣式
│   ├── dashboard.css          ← 儀表板樣式
│   └── app.js                 ← 儀表板邏輯
└── docs/
    └── wifi-densepose-user-guide.pdf ← 完整使用指南

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快速開始

環境需求

• Python 3.10+
• pip 套件管理器
• 現代瀏覽器（Chrome / Firefox / Safari）

1. Clone 專案

git clone https://github.com/kyleyct/wifi-densepose-elderly.git
cd wifi-densepose-elderly

2. 安裝依賴

pip install -r requirements.txt

3. 使用監控儀表板

直接用瀏覽器開啟 dashboard/index.html，儀表板內建 Demo 模式，無需啟動任何伺服器即可體驗完整功能。

儀表板功能：

• 5 個 KPI 卡片（系統狀態、偵測人數、警報、回應時間、安全評級）
• 4 個房間即時佔用監控
• 活動分佈圖表 + 24 小時時間線
• 警報歷史記錄
• 支援深色模式

4. 執行模擬測試

# 測試 Telegram Bot（模擬模式，無需 Bot Token）
python3 src/test_telegram_bot.py

# 測試歷史數據分析（自動生成 7 天模擬數據）
python3 src/test_analytics.py

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功能詳細說明

Telegram Bot 警報系統

跌倒時自動發送 Telegram 訊息通知家人。

警報類型：

• 🚨🚨🚨 跌倒警報 — 偵測到跌倒，立即通知
• 🚨 躺臥警報 — 非睡房區域持續躺臥超過 60 秒
• ⚠️ 異常警報 — 其他異常行為模式

智能功能：

• 5 分鐘冷卻期（避免重複通知）
• 自動忽略睡房區域的躺臥狀態
• 信心度閾值過濾

可用指令：

指令	功能
/start	啟動機器人
/status	查詢即時狀態
/daily	今日安全摘要
/alerts	最近警報記錄
/help	使用說明

設定步驟：

1. 在 Telegram 搜尋 @BotFather → 發送 /newbot → 取得 Bot Token
2. 搜尋 @userinfobot → 取得 Chat ID
3. 在 telegram_bot.py 中填入 Token 和 Chat ID

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歷史數據分析

自動記錄活動數據，生成安全報告。

功能：

• SQLite 資料庫自動記錄
• 每日安全報告（活動分佈、區域分析、時段分析）
• 每週趨勢報告（7 天明細、趨勢分析）
• 異常行為偵測：
  • 📉 活動量突然下降（可能表示身體不適）
  • 🌙 夜間異常活動（可能表示睡眠問題）
  • 🚨 跌倒頻率增加趨勢
  • 🚿 浴室長時間停留

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硬件需求（Phase 2）

進入真實硬件模式需要以下設備：

品名	規格	數量	參考價格
ESP32-S3 開發板	ESP32-S3-DevKitC-1 N16R8（帶天線版）	2 塊	¥8-25/塊
USB-C 數據線	數據線（非純充電線）	2 條	¥3-8/條
5V USB 電源適配器	5V 1A 以上	2 個	¥5-10/個

基本配置總費用：約 ¥35-80（HK$38-88）

淘寶搜尋關鍵字

ESP32-S3-DevKitC-1 N16R8

選購注意事項

1. 型號必須含 S3 — 不要買成 ESP32（無 S3）或 ESP32-S2
2. 選 N16R8 或 N8R8 — 確保有足夠的 PSRAM
3. 選帶天線版（WROOM） — 家居環境下板載天線已足夠
4. USB 線買數據線 — 純充電線無法燒錄韌體

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硬件安裝指南（Phase 2）

實體安裝

1. 將 2 塊 ESP32-S3 放置在房間對面牆壁
2. 距離 3-5 米，安裝高度 1-1.5 米（腰部高度）
3. 確保兩塊板之間無大型遮擋物
4. 使用 USB 電源適配器供電

軟件配置

# 1. Clone 完整的 WiFi DensePose 專案
git clone https://github.com/ruvnet/wifi-densepose.git
cd wifi-densepose

# 2. 安裝依賴
pip install -r requirements.txt
pip install torch torchvision --index-url https://download.pytorch.org/whl/cpu

# 3. 設定環境變數（真實硬件模式）
export MOCK_POSE_DATA=false        # 關閉模擬模式
export SECRET_KEY="your-secret-key"
export ENVIRONMENT="development"
export REDIS_ENABLED="false"
export ENABLE_AUTHENTICATION="false"
export ENABLE_DATABASE_FAILSAFE="true"

# 4. 啟動伺服器
cd v1
PYTHONPATH=. python -m uvicorn src.app:app --host 0.0.0.0 --port 8000

# 5. 驗證
curl http://localhost:8000/health/live

多房間擴展

每個房間需要一對 ESP32-S3（一發一收），各房間使用不同的 WiFi 通道避免干擾。

建議覆蓋優先順序：客廳 > 睡房 > 浴室 > 廚房

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系統架構

ESP32-S3 (發射端)
    │
    │  WiFi CSI 信號
    ▼
ESP32-S3 (接收端)
    │
    │  CSI 數據
    ▼
Python 伺服器 (FastAPI)
    │
    ├── DensePose 姿態分析
    ├── 跌倒偵測引擎
    ├── 活動追蹤
    │
    ├──→ Telegram Bot（即時警報）
    ├──→ 監控儀表板（視覺化）
    └──→ 數據分析（報告/趨勢）

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常見問題

Q: 會影響家中現有 WiFi 嗎？ A: 不會。ESP32-S3 使用獨立通道，不會干擾現有網絡。

Q: 需要攝影機嗎？ A: 完全不需要。系統僅使用 WiFi 信號分析，保護隱私。

Q: 可以同時追蹤多少人？ A: 最多 10 人，適用於家庭和小型安老院。

Q: 誤報率高嗎？ A: 系統設有信心度閾值和冷卻期機制，有效降低誤報。

Q: 停電怎麼辦？ A: 建議配備 UPS 不斷電系統。恢復供電後系統自動重連。

Q: 可以用在安老院嗎？ A: 可以。支援多房間多人員同時監測，按需擴展 ESP32-S3 對數。

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參考資源

• WiFi DensePose 原始專案
• ESP32-S3 官方文檔
• DigiKey HK ESP32-S3

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授權

本專案基於 MIT License 開源。