Design and Implementation of a Prototype Smart Door Lock Integrating Face Recognition and Smart Doorbell for Residential Access Control
Questo articolo presenta la progettazione e l'implementazione di un prototipo di serratura intelligente che integra il riconoscimento facciale basato su YOLOv8n, un campanello intelligente e il controllo remoto tramite Blynk e Supabase, dimostrando un'elevata accuratezza e affidabilità nell'autenticare i residenti e gestire l'accesso dei visitatori per la sicurezza residenziale.
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La sicurezza domestica si è basata per lungo tempo su uno scambio fisico semplice: una chiave che entra in una serratura, o un codice che apre un cancello. Sebbene efficaci, questi metodi comportano rischi intrinseci; le chiavi possono essere perse o rubate, e i codici possono essere dimenticati o intercettati. Negli ultimi anni, il concetto di "smart home" ha promesso di sostituire questi strumenti meccanici con l'intelligenza digitale, utilizzando sensori e connessioni internet per gestire chi entra in una casa. Un passo più avanzato in questa evoluzione coinvolge i sistemi biometrici, che utilizzano tratti fisici unici come impronte digitali o tratti del viso per identificare le persone. A differenza di una chiave che può essere duplicata, un volto è difficile da replicare, offrendo uno strato di sicurezza che è sia personale che difficile da falsificare. Tuttavia, far funzionare un sistema del genere in modo affidabile al di fuori di un laboratorio controllato, su un dispositivo abbastanza piccolo da poter essere montato su una porta d'ingresso, presenta una sfida ingegneristica significativa.
I ricercatori dell'Università Hasanuddin in Indonesia hanno affrontato questa sfida costruendo e testando un prototipo di serratura intelligente per porte che combina il riconoscimento facciale con un campanello digitale. Il loro obiettivo era creare un sistema unico che potesse far entrare automaticamente i residenti, avvisare i proprietari di casa in caso di visitatori e persino segnalare comportamenti sospetti, il tutto senza richiedere la presenza umana alla porta. Il dispositivo che hanno costruito poggia su un Raspberry Pi, un piccolo computer economico spesso usato per progetti educativi, che funge da cervello dell'operazione. Collegati a questo computer ci sono una telecamera, un sensore di movimento, una serratura a solenoide che assicura fisicamente la porta e un pulsante che funge da campanello. Il sistema è progettato per funzionare in due modalità distinte: una per le persone che la casa già conosce e un'altra per gli estranei.
Quando qualcuno si avvicina alla porta, un sensore di movimento attiva la telecamera per scattare una foto. Se il sistema riconosce il volto come appartenente a un residente registrato, sblocca istantaneamente la porta. Questo processo avviene interamente sul dispositivo stesso, senza la necessità di inviare l'immagine a un server distante, il che mantiene la risposta veloce e privata. Se il volto non corrisponde a nessuno nella memoria del sistema, la porta rimane chiusa. Invece di limitarsi a escludere l'estraneo, il sistema passa a una modalità campanello intelligente. Visualizza un messaggio su un piccolo schermo chiedendo al visitatore di premere il pulsante. Una volta premuto, il proprietari di casa riceve una notifica immediata sul proprio smartphone, insieme a una foto della persona alla porta. Il proprietare può quindi scegliere di sbloccare la porta da remoto o lasciarla chiusa.
I ricercatori hanno inoltre programmato il sistema per monitorare comportamenti insoliti. Se una persona staziona davanti alla porta e non preme il pulsante entro venti secondi, il sistema assume che possa trattarsi di un'attività sospetta. In tali casi, invia immediatamente un avviso al proprietare di casa, anche se il pulsante non è stato premuto, permettendo al residente di indagare su una potenziale minaccia senza attendere una chiamata. Per garantire che il sistema funzionasse correttamente, il team lo ha testato con un gruppo di persone, sia utenti registrati che estranei, a varie distanze dalla porta. Hanno scoperto che la telecamera poteva rilevare un volto con perfetta affidabilità fino a tre metri di distanza. Per quanto riguarda l'effettiva identificazione della persona, il sistema è stato altamente accurato, riconoscendo correttamente gli utenti registrati circa il 92 percento delle volte. Fondamentalmente, non ha mai sbloccato erroneamente la porta per una persona non registrata, mantenendo un record perfetto nel rifiutare gli estranei.
L'intero processo, dal momento in cui una persona viene rilevata fino allo sblocco della porta o all'invio di una notifica, richiede in media meno di cinque secondi. Il sistema ha consegnato con successo gli avvisi al telefono del proprietare in circa 2,6 secondi e, quando il proprietare ha premuto il pulsante di sblocco sul proprio telefono, la porta si è aperta in meno di un secondo. Lo studio conclude che questa combinazione di intelligenza artificiale locale e connettività internet offre una soluzione pratica e a basso costo per la sicurezza residenziale moderna. Integrando la capacità di riconoscere i residenti, gestire i visitatori e monitorare le minacce in un'unica unità compatta, il prototipo dimostra che un controllo degli accessi sofisticato può essere portato nelle case di tutti senza richiedere infrastrutture complesse o hardware costosi.
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