用 AI 快速打造夜間睡眠監控系統 — 8 小時搞定個人專案

> Patch Note

最近發現 AI 開發工具改變了個人專案的投入產出比。以前覺得「太麻煩，算了」的想法，現在會變成「其實可以試試看」。這次用週末 8 小時，跟 AI 協作打造了一個睡眠監控系統，用來分析半夜被吵醒的原因。雖然問題很日常，但實作過程蠻有意思的，值得記錄一下。

住在吵雜的城市，半夜被莫名其妙的聲音弄醒是常態。最煩的是你永遠不知道是什麼把你吵醒的 — 腦袋還在睡眠模式，等你完全清醒，聲音早就停了。沒辦法定位問題，就沒辦法解決問題。結果就是亂猜：換隔音窗？買白噪音機？搬家？全都是賭博。

所以我決定做個工具來搞清楚這件事。

環境與前置

這個專案其實建立在我現有的 smart home 基礎上。本來就有 Home Assistant 在跑，配了一堆感應器：motion、door、temperature、humidity、CO₂、air quality 什麼的。這次只需要加上音訊收集和睡眠數據整合。

新增的硬體：

• 兩支便宜的 USB 麥克風，一支放室內，一支面向街道
• 一台 Raspberry Pi 4 做音訊處理
• 現有的 Garmin 手錶提供睡眠數據

軟體 stack：

• Home Assistant 做設備整合和自動化
• Python + pyaudio 做音訊檢測
• Node.js + Express 做後端 API
• React 做前端（Progressive Web App）
• SQLite 存資料

選 Raspberry Pi 是因為便宜、省電，而且可以 24/7 跑。pyaudio 處理音訊算是標配，雖然文檔不太友善，但社群支援度高。前端用 React 是因為想做成像音樂編輯器的 timeline UI，需要比較複雜的互動。

重點是整套系統只在我在家睡覺時才啟動。透過 Home Assistant 的 automation，偵測到我在家、在床上、而且是睡眠時間，才會開始錄音。其他時候完全關閉，連麥克風權限都沒有。

實作步驟

Step 1: 音訊檢測

最核心的是音量檢測邏輯。不能一直錄音（隱私問題），也不能錯過重要聲音。我的做法是即時監控音量，超過閾值才開始錄音，並且會包含觸發前後幾秒的內容：

import pyaudio
import numpy as np
import wave
import threading
from collections import deque

class AudioDetector:
    def __init__(self, threshold=0.01, pre_record_time=3, post_record_time=2):
        self.threshold = threshold
        self.pre_record_time = pre_record_time
        self.post_record_time = post_record_time
        self.buffer = deque(maxlen=int(44100 * pre_record_time))  # 3秒緩衝
        
    def detect_sound(self):
        p = pyaudio.PyAudio()
        stream = p.open(
            format=pyaudio.paInt16,
            channels=1,
            rate=44100,
            input=True,
            frames_per_buffer=1024
        )
        
        while self.is_active:
            data = stream.read(1024)
            audio_data = np.frombuffer(data, dtype=np.int16)
            volume = np.sqrt(np.mean(audio_data**2))
            
            self.buffer.append(audio_data)
            
            if volume > self.threshold:
                self.save_audio_clip(list(self.buffer))
                
        stream.stop_stream()
        stream.close()

一開始我設定的閾值太低，結果冰箱運轉、空調切換都會觸發。後來調高到只有比較明顯的聲音才會記錄。這個數值需要根據環境調整，沒有標準答案。

Step 2: Home Assistant 整合

讓 Raspberry Pi 跟 Home Assistant 溝通，這樣才能做到「只在睡眠時間啟動」的邏輯：

import requests
import json

class HomeAssistantClient:
    def __init__(self, ha_url, access_token):
        self.ha_url = ha_url
        self.headers = {
            'Authorization': f'Bearer {access_token}',
            'Content-Type': 'application/json'
        }
    
    def get_person_state(self, person_id):
        response = requests.get(
            f'{self.ha_url}/api/states/{person_id}',
            headers=self.headers
        )
        return response.json()['state']
    
    def is_bedtime(self):
        # 檢查是否在家、在臥室、且是睡眠時間
        person_state = self.get_person_state('person.waiting7777')
        current_time = datetime.now().time()
        sleep_start = time(22, 30)  # 10:30 PM
        sleep_end = time(8, 0)      # 8:00 AM
        
        is_home = person_state == 'home'
        is_sleep_time = current_time >= sleep_start or current_time <= sleep_end
        
        return is_home and is_sleep_time