專(zhuān)利名稱(chēng)：電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電梯人機(jī)交互裝置，尤其是帶有語(yǔ)音識(shí)別功能的電梯人機(jī)交
互裝置。
背景技術(shù)：
電梯現(xiàn)有的指令登記的輸入通過(guò)機(jī)械式或觸摸式按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯的指令登記，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；現(xiàn)有的指令登記需要乘客用手來(lái)進(jìn)行操作，由此，現(xiàn)有的電梯指令登記系統(tǒng)存在以下不足1、按鈕有機(jī)械壽命、存在卡阻現(xiàn)象；2、盲人操作、識(shí)別比較困難，需要專(zhuān)用的盲文按鈕；3、殘疾人尤其是輪椅殘疾人由于高度不夠，不方便操作，需要專(zhuān)門(mén)另配一套指令登記系統(tǒng)。目前語(yǔ)音識(shí)別器在個(gè)人電腦和手持式信息設(shè)備上的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，但是基于單片機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別器用在電梯領(lǐng)域的研究才剛剛開(kāi)始。經(jīng)檢索中國(guó)專(zhuān)利，發(fā)現(xiàn)有公開(kāi)號(hào)CN201251923Y，名稱(chēng)為“語(yǔ)音識(shí)別控制器”的實(shí)用新型專(zhuān)利，涉及到一種基于單片機(jī)控制的語(yǔ)音識(shí)別控制器，但該專(zhuān)利不能實(shí)現(xiàn)與電梯的直接數(shù)據(jù)交換并控制電梯。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音識(shí)別控制電梯，通過(guò)語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)與電梯的人機(jī)對(duì)話。在電梯領(lǐng)域里具有領(lǐng)先性和創(chuàng)新性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，在傳統(tǒng)按鈕式人機(jī)交互界面的基礎(chǔ)上增加非接觸式的語(yǔ)音識(shí)別組件，通過(guò)語(yǔ)音指令控制電梯，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，方便了一些行動(dòng)不便的人進(jìn)行智能的指令登記和人機(jī)對(duì)話。本實(shí)用新型的技術(shù)方案描述如下電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，包括傳統(tǒng)召喚盒I及呼梯按鈕，其特征在于還包括語(yǔ)音識(shí)別組件，語(yǔ)音識(shí)別組件包括語(yǔ)音輸入模塊2、A/D轉(zhuǎn)換器3、語(yǔ)音指令提取模塊4、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5、匹配判斷模塊6、指令輸出模塊7、接口電路8、和電源模塊9，其中，語(yǔ)音輸入模塊2與A/D轉(zhuǎn)換器3相連，A/D轉(zhuǎn)換器3的數(shù)字信號(hào)輸出端與語(yǔ)音指令提取模塊4的信號(hào)輸入端相連，語(yǔ)音指令提取模塊4和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5共同接入匹配判斷模塊6中，匹配判斷模塊6與指令輸出控制模塊7相連，指令輸出模塊7與接口電路8相連用以向電梯系統(tǒng)輸出控制指令。進(jìn)一步地，所述語(yǔ)音輸入模塊2、A/D轉(zhuǎn)換器3、語(yǔ)音指令提取模塊4、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5、匹配判斷模塊6、指令輸出模塊7、和接口電路8安裝在電梯召喚盒I內(nèi)。所述語(yǔ)音輸入模塊2為電容式高保真麥克風(fēng)。所述語(yǔ)音指令提取模塊4還包括前端處理模塊41，所述前端處理模塊41接收的音頻范圍為50 3kHz。所述A/D轉(zhuǎn)換器3、語(yǔ)音指令提取模塊4、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5、匹配判斷模塊6、和指令輸出模塊7集成在一塊單片機(jī)10上。[0010]所述召喚盒I里還裝有紅外傳感器和語(yǔ)音播放器。所述電源模塊9與廳站指示照明電源或電梯自身動(dòng)力電源相連。該技術(shù)方案有益效果在于可以兼具傳統(tǒng)按鈕式交互功能和語(yǔ)音識(shí)別交互功能，語(yǔ)音識(shí)別交互功能不需人與電梯直接接觸，通過(guò)語(yǔ)音來(lái)實(shí)現(xiàn)召喚指令登記，解放了乘客的雙手，方便了乘客，特別是方便了殘疾人、盲人、小孩等乘坐電梯，更具人性化。

圖I為語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置的工作原理框圖。圖2為語(yǔ)音識(shí)別組件在電梯系統(tǒng)的安裝位置圖。圖中所示1 :召喚盒，2 :語(yǔ)音輸入模塊，3 :A/D轉(zhuǎn)換器，4 :語(yǔ)音指令提取模塊，41 前端處理模塊，5 :預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，6 :匹配判斷模塊，7 :指令輸出模塊，8 :接口電路，9 電源模塊，10 :單片機(jī)，mic 電容式麥克風(fēng)。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容和具體實(shí)施方式
。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)中描述的具體實(shí)施方式
僅僅是為了解釋本實(shí)用新型，并不是為了限定本實(shí)用新型。如圖2所示為語(yǔ)音識(shí)別組件在電梯系統(tǒng)的安裝位置圖，其中，語(yǔ)音輸入模塊2、A/D轉(zhuǎn)換器3、語(yǔ)音指令提取模塊4、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5、匹配判斷模塊6、指令輸出模塊7、和接口電路8安裝在電梯召喚盒I內(nèi)(部分組件在召喚盒內(nèi)部看不到，這些組件安裝在廳門(mén)外的墻壁上也是可以的，但是這樣增加了額外工作)，屬于語(yǔ)音輸入模塊2的電容式高保真麥克風(fēng)mic安裝在電梯召喚盒I里，用于接收乘客的語(yǔ)音召喚指令(下稱(chēng)語(yǔ)音指令)，采用電容式高保真麥克風(fēng)mic語(yǔ)音輸入的準(zhǔn)確率，使人與語(yǔ)音輸入模塊2的通話距離達(dá)5米以上。同時(shí)，在召喚盒I中還可以安裝有紅外線傳感器和語(yǔ)音播放器，用于實(shí)時(shí)采集附近是否有乘客等候電梯，如果紅外線傳感器采集到有乘客在感應(yīng)范圍內(nèi)，則啟動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別組件，等待語(yǔ)音指令，如果乘客在紅外線感應(yīng)區(qū)域內(nèi)等待超過(guò)一定時(shí)間(比如3秒或5秒以上)而未發(fā)出語(yǔ)音指令，則召喚盒I中的語(yǔ)音播放器自動(dòng)播放錄制好的聲音，比如“請(qǐng)問(wèn)您要去幾樓？ ”之類(lèi)的詢(xún)問(wèn)語(yǔ)句，提醒乘客發(fā)出語(yǔ)音指令。除此之外，其后過(guò)程還需要對(duì)紅外線傳感器和語(yǔ)音播放器做一定的邏輯控制，語(yǔ)音識(shí)別組件響應(yīng)語(yǔ)音指令或傳統(tǒng)電梯控制系統(tǒng)響應(yīng)按壓呼梯按鈕信號(hào)都可以起到召喚電梯并停止紅外線傳感器和語(yǔ)音播放器的工作的作用，以免語(yǔ)音播放器反復(fù)播放形成噪音，當(dāng)廳門(mén)關(guān)閉后，紅外線傳感器重新處于工作狀態(tài)，語(yǔ)音播放器處于待機(jī)狀態(tài)。如圖I所示為語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置的工作原理框圖，當(dāng)屬于語(yǔ)音輸入模塊2的電容式高保真麥克風(fēng)mic接收到相應(yīng)的語(yǔ)音指令后，語(yǔ)音輸入模塊2將該語(yǔ)音指令傳送給A/D轉(zhuǎn)換器3進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器3將聲音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳送給語(yǔ)音指令提取模塊4，語(yǔ)音指令提取模塊4具有一個(gè)前端處理模塊41，先對(duì)原始語(yǔ)音進(jìn)行處理，部分消除噪聲和不同說(shuō)話人帶來(lái)的影響，使處理后的信號(hào)更能反映語(yǔ)音的本質(zhì)特征。所述前端處理41包含了端點(diǎn)檢測(cè)和語(yǔ)音增強(qiáng)。端點(diǎn)檢測(cè)是指在語(yǔ)音信號(hào)中將語(yǔ)音和非語(yǔ)音信號(hào)時(shí)段區(qū)分開(kāi)來(lái)，準(zhǔn)確地確定出語(yǔ)音信號(hào)的起始點(diǎn)。經(jīng)過(guò)端點(diǎn)檢測(cè)后，后續(xù)處理就可以只對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行，這對(duì)提高模型的精確度和識(shí)別正確率有重要作用。語(yǔ)音增強(qiáng)的主要任務(wù)就是消除環(huán)境噪聲對(duì)語(yǔ)音的影響。其方法是采用維納濾波，該方法在噪聲較大的情況下效果好于其它濾波器，可以排除相應(yīng)的干擾信號(hào)。語(yǔ)音指令提取模塊4對(duì)數(shù)字化的語(yǔ)音指令進(jìn)行處理后，將其傳送給匹配判斷模塊6，在匹配判斷模塊6中該語(yǔ)音指令進(jìn)一步與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5中標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音信號(hào)相比較。所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5中預(yù)先存儲(chǔ)有電梯控制系統(tǒng)能夠識(shí)別并進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音信號(hào)，比如表達(dá)樓層的語(yǔ)句“一樓” “二樓” “三樓”等，在匹配判斷模塊6中將采集到的語(yǔ)音指令與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5中的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析比較，進(jìn)而識(shí)別該語(yǔ)音指令是否是可識(shí)別的乘客的呼梯需求，如果是則將該語(yǔ)音指令傳送給指令輸出模塊7，由指令輸出模塊7傳送給電梯接口電路8，從而控制電梯運(yùn)行響應(yīng)該語(yǔ)音指令；如果不是可識(shí)別的語(yǔ)音指令，則匹配判斷模塊6不能將其作為語(yǔ)音指令發(fā)送給指令輸出模塊7，以免使電梯誤操作。由于兩個(gè)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行比較判斷其相似度屬于已知技術(shù)，在此不再贅述匹配判斷模塊6具體使用的電子器件以及工作原理。由此可知，在語(yǔ)音識(shí)別組件的工作過(guò)程中，共有三個(gè)步驟對(duì)外部語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行了篩選，首先是電容式麥克風(fēng)mic對(duì)一定距離一定分貝的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采集，其次由語(yǔ)音指令提取模塊4對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字語(yǔ)音指令進(jìn)行范圍選取，第三在匹配判斷模塊6對(duì)語(yǔ)音指令進(jìn)行分析比對(duì)，最終判斷出 采集到的語(yǔ)音指令是否是乘客實(shí)際的呼梯需求，提高了語(yǔ)音識(shí)別組件的準(zhǔn)確性，也使得電梯人機(jī)交互裝置更加準(zhǔn)確。另外，為提高語(yǔ)音識(shí)別組件與電梯控制系統(tǒng)的通訊效率，申請(qǐng)人在指令輸出模塊7的信號(hào)輸出端集成有與電梯進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的RS232通訊接口電路8，實(shí)現(xiàn)與電梯直接通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。為該語(yǔ)音識(shí)別組件各模塊提供電力支持的電源模塊9可以單獨(dú)安裝在機(jī)房中的電源箱，但是這樣不可取，而且有些無(wú)機(jī)房電梯避免大型電源箱的存在，所以該電源模塊可以與電梯自身的動(dòng)力電源(主機(jī)電源)或廳站指示照明電源相連，尤其是廳站指示照明為最佳。為進(jìn)一步提高帶有語(yǔ)音識(shí)別組件的電梯人機(jī)交互裝置的集成度，縮小功能模塊的體積，所述A/D轉(zhuǎn)換器3、特征語(yǔ)音信息提取模塊4、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元5、匹配判斷模塊6、和指令輸出模塊7可以集成在一塊單片機(jī)10上，即由一塊單片機(jī)10完成上述7大模塊的功能，為此，發(fā)明人選擇GPCE063A單片機(jī)，通過(guò)燒入一定的邏輯語(yǔ)言，使其完成具體實(shí)施方式
中所提到的各功能模塊的工作，單片機(jī)10的使用使得各模塊之間不再有通訊上的問(wèn)題，效率大大提高，而且維護(hù)起來(lái)也較為方便。同時(shí)，語(yǔ)音輸入模塊2安裝在召喚盒I內(nèi)，與傳統(tǒng)的呼梯按鈕同時(shí)存在，也不影響傳統(tǒng)的電梯召喚信號(hào)的傳輸與電梯系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)的響應(yīng)，也使得電梯人機(jī)交互裝置增強(qiáng)了功能，更加人性化。本實(shí)用新型僅就本實(shí)用新型的一最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，但不能理解為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施的其他方式的限制，凡是在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上進(jìn)一步的改進(jìn)和類(lèi)似或雷同的方案，均視為是本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，包括傳統(tǒng)召喚盒(I)及呼梯按鈕，其特征在于還包括語(yǔ)音識(shí)別組件，所述語(yǔ)音識(shí)別組件包括語(yǔ)音輸入模塊(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、語(yǔ)音指令提取模塊(4 )、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5 )、匹配判斷模塊(6 )、指令輸出模塊(7 )、接口電路(8 )、和電源模塊(9 )，其中，所述語(yǔ)音輸入模塊(2 )與所述A/D轉(zhuǎn)換器(3 )相連，A/D轉(zhuǎn)換器(3 )的數(shù)字信號(hào)輸出端與所述語(yǔ)音指令提取模塊(4)的信號(hào)輸入端相連，所述語(yǔ)音指令提取模塊(4)和所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(5)共同接入所述匹配判斷模塊(6)中，匹配判斷模塊(6)與所述指令輸出控制模塊(7 )相連，指令輸出模塊(7 )與所述接口電路(8 )相連用以向電梯系統(tǒng)輸出控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，其特征在于所述語(yǔ)音輸入模塊(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、語(yǔ)音指令提取模塊(4)、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5)、匹配判斷模塊(6)、指令輸出模塊(7)、和接口電路(8)安裝在電梯召喚盒(I)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，其特征在于所述語(yǔ)音輸入模塊(2)為電容式高保真麥克風(fēng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，其特征在于所述語(yǔ)音指令提取模塊(4)還包括前端處理模塊(41)，所述前端處理模塊(41)接收的音頻范圍為50 3kHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換器(3)、語(yǔ)音指令提取模塊(4)、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(5)、匹配判斷模塊(6)、和指令輸出模塊(7)集成在一塊單片機(jī)(10)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，其特征在于所述召喚盒(I)里還裝有紅外傳感器和語(yǔ)音播放器。
7.根據(jù)權(quán) 利要求I所述的電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，其特征在于所述電源模塊(9)與廳站指示照明電源或電梯自身動(dòng)力電源相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種電梯的語(yǔ)音識(shí)別人機(jī)交互裝置，包括召喚盒(1)及呼梯按鈕，其中，還包括語(yǔ)音識(shí)別組件，語(yǔ)音識(shí)別組件包括語(yǔ)音輸入模塊(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、語(yǔ)音指令提取模塊(4)、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5)、匹配判斷模塊(6)、指令輸出模塊(7)、接口電路(8)、和電源模塊(9)，語(yǔ)音輸入模塊(2)與A/D轉(zhuǎn)換器(3)相連，A/D轉(zhuǎn)換器(3)的數(shù)字信號(hào)輸出端與語(yǔ)音指令提取模塊(4)的信號(hào)輸入端相連，語(yǔ)音指令提取模塊(4)和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(5)共同接入匹配判斷模塊(6)中，匹配判斷模塊(6)與指令輸出控制模塊(7)相連，指令輸出模塊(7)與接口電路(8)相連用以向電梯系統(tǒng)輸出控制指令。本實(shí)用新型兼具傳統(tǒng)按鈕式交互功能和語(yǔ)音識(shí)別交互功能，能夠通過(guò)語(yǔ)音來(lái)實(shí)現(xiàn)召喚指令登記，更具人性化。
文檔編號(hào)G10L15/00GK202542604SQ20122000396
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者傅方林, 唐小利, 李昇操, 王清野, 郎月, 鈄爐軍, 陳俊 申請(qǐng)人:優(yōu)耐德電梯有限公司