CN107856505A - 一种智能空气净化器系统、智能空气净化器以及操作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种智能空气净化器系统、智能空气净化器以及操作方法。本申请的智能空气净化器系统包括空气净化器和存储有用户使用模式数据库的服务器，其中所述空气净化器包括：声纹识别模块，通信模块，和控制模块。本申请空气净化器能够方便地为不同用户控制，可以实现不同用户的个性化定制。用户无需下载安装任何APP即可通过语音交互的方式来控制空气净化器，并且即使不同的用户发出相同的语音指令内容时，空气净化器也可以通过声纹识别出用户身份，进而按照该用户预定义的空气净化器运行参数执行相应的操作，从而通过用户语音指令控制空气净化器在用户期望的参数条件下运行。
Description
技术领域
本申请涉及一种智能空气净化器系统、智能空气净化器及其操作方法，特别是涉及基于声纹识别和处理的智能空气净化器系统、智能空气净化器及其操作方法。
背景技术
空气净化器主要由风机、风道、过滤器、传感器、风机控制器等构成的用于去除空气中的粉尘、气态、细菌等形态的污染物。近年来市场上出现了一些智能空气净化器，目前已知的智能空气净化器仅是通过wifi、蓝牙、gprs等通信手段连接到手机或远程服务器后，使用者再通过手机或远程服务器向智能空气净化器下发指令；一台智能空气净化器仅能绑定一个使用者账户，虽然可以共享给其他使用者，但无法实现个性化定制(例如：个性化模式、个性化风量等)，也就是说，用户A与用户B所能得到的空气净化器体验是一样的(然而事实上，不同用户对于同一模式的定义可能是有所区别的，例如：用户A对于噪音更加敏感，因此希望睡眠档或者静音档下风机的转速更低一些，而用户B则对噪音并不敏感，希望睡眠档或者静音档下风机的转速相对高一些)。
中国发明专利申请CN201510871655.0公开了一种声控空气净化器，其主要包括空气净化器本体、状态显示屏、电源按钮、声控按钮、风口栅栏、主控电路板和声控电路板。这种声控空气净化器将现有按钮操作和遥控操作的空气净化器改进为声控操作，录入特定声控指令后，声控模块将对识别出来的声音进行音频解析，并将对应的电信号指令传送给主控电路板，借以控制空气净化器的工作，既无需人们上前操控按钮，也无需人们寻找遥控器上的功能键，然后再对准接收器操作，大大方便了人们放松状态下对空气净化器的操控。但是，这种声控空气净化器对于声音命令有特定要求，仅能识别简单的命令，同时也无法实现个性化定制。
发明内容
本申请涉及一种智能空气净化器系统，其特征在于，所述智能空气净化器系统包括空气净化器和存储有用户使用模式数据库的服务器，
其中所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至所述服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令。
在智能空气净化器系统的第二实施方式中，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
在智能空气净化器系统的第三实施方式中，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
在智能空气净化器系统的第四实施方式中，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
在智能空气净化器系统的第五实施方式中，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：
风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热单元功率档位设定。
在智能空气净化器系统的第六实施方式中，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
在智能空气净化器系统的第气实施方式中，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
本申请还涉及一种智能空气净化器，其特征在于，所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行。
在智能空气净化器的第二实施方式中，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
在智能空气净化器的第三实施方式中，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
在智能空气净化器的第四实施方式中，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
在智能空气净化器的第五实施方式中，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
在智能空气净化器的第六实施方式中，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
本申请还涉及一种智能空气净化器的操作方法，其中，所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述方法包括以下步骤：
通过声纹识别模块采集和处理用户的声纹信息，并将经处理的声纹信息经所述通信模块传输至所述服务器；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令，并将所述用户使用模式特征控制指令经所述通信模块传输至所述控制模块；
所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行参数。
在所述操作方法的第二实施方式中，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：
风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热功率档位设定。
在所述操作方法的第三实施方式中，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
在所述操作方法的第四实施方式中，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块，
其中所述方法还包括：
所述声纹识别模块还将经处理的声纹信息传输至所述控制模块，
所述控制模块接收来自所述空气净化器的声纹信息，根据存储在缓存模块的用户使用模式数据库生成用户使用模式特征控制指令，
并根据用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行参数。
在所述操作方法的第五实施方式中，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
在所述操作方法的第六实施方式中，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
在所述操作方法的第七实施方式中，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
本申请空气净化器能够方便地为不同用户控制，可以实现不同用户的个性化定制。用户无需下载安装任何APP即可通过语音交互的方式来控制空气净化器，并且即使不同的用户发出相同的语音指令内容时，空气净化器也可以通过声纹识别出用户身份，进而按照该用户预定义的空气净化器运行参数执行相应的操作，从而通过用户语音指令控制空气净化器在用户期望的参数条件下运行。
本申请包括以下项：
项1.一种智能空气净化器系统，其特征在于，所述智能空气净化器系统包括空气净化器和存储有用户使用模式数据库的服务器，
其中所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至所述服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令。
项2.根据项1所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
项3.根据项1或2所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
项4.根据项1-3任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
项5.根据项1-4任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：
风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热单元功率档位设定。
项6.根据项1-5任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
项7.根据项1-6任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
项8.一种智能空气净化器，其特征在于，所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行。
项9.根据项8所述的智能空气净化器，其特征在于，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
项10.根据项8或9所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
项11.根据项8-10任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
项12.根据项8-11任一项所述的智能空气净化器，其特征在于，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
项13.根据项8-12任一项所述的智能空气净化器，其特征在于，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
项14.一种智能空气净化器的操作方法，其中，所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述方法包括以下步骤：
通过声纹识别模块采集和处理用户的声纹信息，并将经处理的声纹信息经所述通信模块传输至所述服务器；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令，并将所述用户使用模式特征控制指令经所述通信模块传输至所述控制模块；
所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行参数。
项15.根据项14所述的操作方法，其特征在于，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：
风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热功率档位设定。
项16.根据项14或15所述的操作方法，其特征在于，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
项17.根据项14-16任一项所述的操作方法，其特征在于，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块，
其中所述方法还包括：
所述声纹识别模块还将经处理的声纹信息传输至所述控制模块，
所述控制模块接收来自所述空气净化器的声纹信息，根据存储在缓存模块的用户使用模式数据库生成用户使用模式特征控制指令，
并根据用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行参数。
项18.根据项14-17任一项所述的操作方法，其特征在于，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
项19.根据项14-18任一项所述的操作方法，其特征在于，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
项20.根据项14-19任一项所述的操作方法，其特征在于，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
附图说明
图1示出智能空气净化器系统的一种实施方式的组成示意图。
图2示出智能空气净化器的操作方法的示意图。
图3示出了包含缓存模块的空气净化器的执行流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本申请进一步详细说明。通过这些说明，本申请的特点和优点将变得更为清楚明确。
智能空气净化器系统
第一方面，本申请涉及智能空气净化器系统，其特征在于，所述智能空气净化器系统包括空气净化器和存储有用户使用模式数据库的服务器，
其中所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至所述服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令。
以下分别阐述本申请智能空气净化器系统的各个部分。
如图1所示，本申请的智能空气净化器系统1包括空气净化器11。该空气净化器11包括声纹识别模块111，其中所述声纹识别模块111用于采集和处理用户的声纹信息。声纹(Voiceprint)是用电声学仪器显示的携带言语信息的声波频谱，任何两个人的声纹图谱都有差异，可以用于表征和识别用户的身份。在一种实施方式中，该声纹识别模块111包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。由此，该声纹识别模块111能够进行自动语音识别(ASR)，对接收到的用户声音进行采样、量化、编解码、频域分析、特征提取等，从而生成经处理的声纹信息。该经处理的声纹信息包括用户的声纹图谱，用于识别用户的身份。可以用于本申请的声纹识别模块包括声纹识别芯片，例如MTK MT8516(购自台湾联发科技股份有限公司)，全志R16(购自珠海全志科技股份有限公司)，瑞芯微RK3229(购自瑞芯微电子股份有限公司)，紫光展锐RDA5981(购自紫光展锐公司)等。
该空气净化器11还包括通信模块113，所述通信模块113用于在所述空气净化器11与所述服务器12之间以无线方式进行信号传输。该空气净化器通过该通信模块113与无线路由器、通信基站或网关等实现连接，从而实现空气净化器与服务器之间的信号传输。该通信模块113可以包括本领域使用的无线通信单元。在一种实施方式中，该通信模块113可以包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。优选地，该通信模块113可以包括WiFi单元和/或蓝牙单元。通信模块可以将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息传输至所述服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令。
该空气净化器11还包括控制模块112，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行。该控制模块112是本申请空气净化器11的重要组成部分，用于控制空气净化器11的各部件的运行，包括但不限于，控制以下部件的运行：风机、显示屏背光或灯光，传感器、电辅热单元等。该控制模块112除了根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行之外，还可以根据外部输入设备输入的指令控制空气净化器的运行。在一种实施方式中，这些外部输入设备包括设置在空气净化器上的输入按键，遥控器等。在一种实施方式中，该控制模块为单片机(MCU)。
除了上述声纹识别模块、控制模块和通信模块之外，本申请的空气净化器还包括一些实现空气净化功能的组件。这些组件可以是空气净化器所需的任何其他组件，例如，包括但不限于，净化功能模块，传感器、显示屏、电辅热单元。
在一种实施方式中，本申请的空气净化器11还包括净化功能模块，所述净化功能模块可以包括风机以及一个或多个净化单元。在本申请中，可以使用本领域已知的各种风机以及净化单元。在一种实施方式中，该风机可以包括有级变速风机和无级变速风机。优选地，用于本申请的风机为无级变速风机，这是因为用户可以根据需要任意选择合适的风机速度，且风机的噪声可控。
在一种实施方式中，所述净化单元包括去除颗粒物污染单元、去除异味单元、负氧离子发生单元中的一种或几种。在一种实施方式中，所述一个或多个净化单元可以如中国实用新型专利CN201420853289.7所述，包括初效滤网、中效过滤器、气味过滤器、高效过滤器，所述初效滤网位于净化器机身底部，在风机外框内部封闭有风机，所述风机外框位于初效滤网上部；所述中效过滤器顶部与风机外框底部接触的部位设置密封层；所述气味过滤器的底部与风机外框的顶部接触的部位设置密封层；所述气味过滤器的顶部与高效过滤器的底部接触的部位设置密封层。
在一种实施方式中，本申请的空气净化器11还包括传感器。所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、PM10传感器、PM2.5传感器、甲醛传感器和VOC(挥发性有机化合物)传感器中的一种或几种，用于检测空气净化器11使用环境中的空气参数，包括但不限于，温度、湿度、PM2.5浓度、PM10浓度、甲醛浓度和VOC浓度等。在优选的实施方式中，该传感器还与控制模块112电连接，传感器将检测到的数据传输至控制模块112，控制模块112接收传感器传输的数据，进行处理，同时控制空气净化器的运行。
在一种实施方式中，本申请的空气净化器11还包括显示屏，该显示屏可以用于显示空气净化器的运行参数例如风机转速、环境空气质量(例如PM2.5的浓度、PM10浓度、甲醛浓度等)等。
在一种实施方式中，本申请的空气净化器11还包括电辅热单元。使用该电辅热单元可以根据需要加热空气，从而使得从空气净化器排出的风为热风，加热使用环境的温度，从而在天气寒冷的季节增加使用舒适度。在一种实施方式中，该电辅热单元具有多个功率调节档位，可以设定不同的加热功率，从而可以使得出风具有不同的温度。
除了以上特征之外，本申请的空气净化器11还包括一些本领域已知空气净化器必备的部件，例如电源等，所述电源为控制模块、净化功能模块、通信模块和声纹识别模块等空气净化器的各部件供电；壳体，用于容纳各部件；脚轮，用于方便空气净化器的移动；外部输入设备，例如设置在空气净化器上的输入按键，遥控器等，用于向空气净化器输入控制指令。但是，本申请的发明要点并不在这些部件，可以使用本领域已知的各种部件，这里不再详细描述。
如图1所示，本申请的智能空气净化器系统1还包括服务器12。该服务器12是云端服务器，其与空气净化器之间通过通信模块以无线方式进行信号传输。如上所述，通信模块将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息传输至所述服务器；所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令，并将所述用户使用模式特征控制指令经所述通信模块传输至所述控制模块，从而通过控制模块控制空气净化器的运行。
该服务器存储有用户使用模式数据库。存储在服务器的用户使用模式数据库包括用户的声纹特征(即用户库)以及设置在该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式(即使用模式库)。每种使用模式包括一个或多个空气净化器的运行特征参数，包括但不限于，风机转速、显示屏背光或灯光亮度、传感器、电辅热单元功率档位等。可以由用户通过直接登录该服务器根据服务器指示设定这些参数，来建立该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式特征参数。还可以通过在空气净化器的运行过程中，服务器自动收集该用户在各种情形下使用模式的各种特征参数(包括但不限于，风机转速、显示屏背光或灯光亮度、传感器、电辅热单元功率档位等)，从而自动在服务器端建立该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式特征参数。
作为一个实例，用户A项下可以包括若干使用模式，例如，正常睡眠模式，冬天睡眠模式，正常工作模式，轻雾霾模式，重雾霾模式等。该正常睡眠模式包括以下参数：风机转速30rpm，关闭显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)；该冬天睡眠模式包括以下参数：风机转速30rpm，关闭显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为3；正常工作模式包括风机转速200rpm，打开显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，打开红外PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)；轻雾霾模式包括风机转速400rpm，打开显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，打开红外PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)；重雾霾模式包括风机转速600rpm，打开显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，打开红外PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)。
作为另一实例，用户B项下也可以包括若干使用模式，例如，睡眠模式，普通工作模式，快速除雾霾模式等。该睡眠模式包括以下参数：风机转速50rpm，关闭显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)；普通工作模式包括风机转速300rpm，打开显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，打开红外PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)；快速除雾霾模式包括风机转速800rpm，打开显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，打开红外PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为0(即关闭)。
所述服务器带有自然语言处理(NLP)模块。所述服务器带有的自然语言处理(NLP)模块能够对接收到的声纹信息进行语义识别，将用户的自然语言翻译成服务器可以理解的语言结构，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令，并将所述用户使用模式特征控制指令经所述通信模块传输至所述控制模块，从而通过控制模块控制空气净化器的运行。用户使用模式特征控制指令包括空气净化器运行的各种参数，例如风机转速等。在一种实施方式中，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热单元功率档位设定。所述服务器带有的自然语言处理(NLP)模块包括多语言引擎，能够对多种语言进行语义识别，包括但不限于，中文、英文、法文、俄文等。
如上所述，声纹识别模块收集处理的声纹信息包括声纹图谱，经通信模块传输至所述服务器。服务器接收到该来自声纹识别模块的经处理的声纹信息之后，比对存储在服务器中声纹特征库，进行用户识别。如果未在声纹特征库中匹配到对应的声纹图谱，则向控制模块发出指令，控制空气净化器以系统默认模式运行，并提示用户建立设置在其项下的一个或多个空气净化器使用模式库(即使用模式库)。在该情形中，服务器也会自动建立用户的声纹特征库，并自动收集该用户在各种情形下使用模式的各种特征参数(包括但不限于，风机转速、显示屏背光或灯光亮度、传感器、电辅热单元功率档位等)，从而自动在服务器端建立该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式特征参数。如果在声纹特征库中匹配到对应的声纹图谱，则对用户的语音进行语义识别，将用户的自然语言翻译成服务器可以理解的语言结构。遍历该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式库(即使用模式库)，生成所述用户使用模式特征控制指令，并将所述用户使用模式特征控制指令经所述通信模块传输至所述控制模块，从而通过控制模块控制空气净化器的运行。
对应于以上实例，当服务器接收到用户A发出的语音“帮我把卧室的空气净化器调为冬天睡眠模式”，通过用户的声纹特征库(即用户库)识别出该用户A，并识别出“冬天睡眠模式”的语义，根据用户A的使用模式库，生成用户A的用户使用模式特征控制指令，从而指令控制模块控制空气净化器在以下参数运行：风机转速30rpm，关闭显示屏背光或灯光，打开激光PM2.5传感器，电辅热单元功率档位为3。
图2示出智能空气净化器的操作方法的示意图。用户A发出指令“帮我把卧室的空气净化器调为睡眠模式”，空气净化器的声纹识别模块收集、处理该指令，并经通信模块将经处理的声纹信息发送至服务器，服务器通过存储在服务器上的用户使用模式数据库识别用户A和调用用户A的睡眠模式的空气净化器运行参数(风机速度为30rpm，显示屏灯光亮度为0，传感器工作模式为关闭)，生成用户A的用户使用模式特征控制指令，从而指令控制模块控制空气净化器在上述参数运行；当用户B发出指令“切换到睡眠模式”，空气净化器的声纹识别模块收集、处理该指令，并经通信模块将经处理的声纹信息发送至服务器，服务器通过存储在服务器上的用户使用模式数据库识别用户B和调用用户B的睡眠模式的空气净化器运行参数(风机速度为50rpm，显示屏灯光亮度为10，传感器工作模式为周期性)，生成用户B的用户使用模式特征控制指令，从而指令控制模块将空气净化器切换到上述参数运行。
通过本申请的智能空气净化器系统，特别是包含声纹识别模块的智能空气净化器，以及存储有用户使用模式数据库和带有自然语言处理(NLP)模块的服务器，通过对用户进行声纹特征识别，根据存储在服务器的用户使用模式数据库，可以实现不同用户的个性化定制。
例如，当用户希望切换至睡眠模式时，不同用户对于噪音的需求可能存在差异，因此净化器需要根据当前用户的声纹，查找出睡眠模式对应的各项设置参数，对噪音敏感的用户，风机转速设定值要低一些，关闭粉尘传感器的采样；反之，对噪音不敏感的用户，风机转速可以相对设定的高一些，粉尘传感器可继续开启。
在一种实施方式中，为了提高空气净化器对用户指令的响应速度，本申请的空气净化器11还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块115。为了节约该缓存模块的存储空间，存储在该缓存模块的用户使用模式数据库可以是存储在服务器的用户使用模式数据库的一部分，可以仅包括使用过该空气净化器的用户的声纹特征库(即用户库)以及设置在该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式库(即使用模式库)。可以在用户开始启动和使用该空气净化器之后，服务器将该用户的声纹特征库(即用户库)以及设置在该用户项下的一个或多个空气净化器使用模式库(即使用模式库)经通信模块传输至该缓存模块，从而存储在该缓存模块。
图3示出了包含该缓存模块的空气净化器的执行流程图。如图3所示，在声纹识别模块收到模式切换指令包之后，控制模块判断该指令包是否包含声纹ID：
如果否，则控制模块按照缺省定义的参数控制空气净化器的运行；
如果是，则比对缓存模块中存储的用户使用模式数据库，进一步判断空气净化器缓存模块是否包含该声纹ID：
如果是，则参照缓存模块存储的用户使用模式数据库中该声纹ID对应的用户项下的一个或多个空气净化器使用模式库(即使用模式库)控制空气净化器的运行参数；
如果否，则向服务器查询声纹ID，进一步判断服务器是否包含该声纹ID：
如果包含，则根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令，从而通过控制模块控制空气净化器的运行，同时更新缓存模块的声纹ID库；
如果不包含，则控制模块按照缺省定义的参数控制空气净化器的运行。
智能空气净化器
第二方面，本申请涉及一种智能空气净化器，其可用于本申请第一方面的智能空气净化器系统。
智能空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行。
在一种实施方式中，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
在一种实施方式中，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
在一种实施方式中，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
在一种实施方式中，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
在一种实施方式中，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
除了本部分以上特征之外，本申请第二方面涉及的该智能空气净化器包括第一方面所描述的空气净化器的各个特征，以及各个特征的组合。
智能空气净化器的操作方法
本申请第三方面涉及一种智能空气净化器的操作方法，其中，所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述方法包括以下步骤：
通过声纹识别模块采集和处理用户的声纹信息，并将经处理的声纹信息经所述通信模块传输至所述服务器；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令，并将所述用户使用模式特征控制指令经所述通信模块传输至所述控制模块；
所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行参数。
在一种实施方式中，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：
风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热功率档位设定。
在一种实施方式中，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
在一种实施方式中，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块，
其中所述方法还包括：
所述声纹识别模块还将经处理的声纹信息经通信模块传输至所述控制模块，
所述控制模块接收来自所述空气净化器的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成用户使用模式特征控制指令，
并根据用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行模式。
在一种实施方式中，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
在一种实施方式中，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
在一种实施方式中，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
除了本部分以上特征之外，以上关于空气净化器、服务器、用户使用模式数据库等描述的内容同样也适用于第三方面描述的操作方法。
实施例
本实施例的空气净化器包括作为控制模块的单片机(MCU)，作为声纹识别模块的声纹识别芯片(MTK MT8516)和作为通信模块的WiFi芯片，这三个部分集成在一个电路板上构成空气净化器的主板。空气净化器还具有显示屏和PM2.5传感器，其均与主板电连接。此外，空气净化器还包括无级变速风机，可以用于调节风量；以及作为净化单元的初效滤网、中效过滤器、气味过滤器、高效过滤器，所述初效滤网位于净化器机身底部，在风机外框内部封闭有风机，所述风机外框位于初效滤网上部；所述中效过滤器顶部与风机外框底部接触的部位设置密封层；所述气味过滤器的底部与风机外框的顶部接触的部位设置密封层；所述气味过滤器的顶部与高效过滤器的底部接触的部位设置密封层。用于本申请的服务器为云服务平台，存储有预设好的不同用户的用户使用模式数据库，并带有自然语言处理(NLP)模块。
该空气净化器的使用方式如图2所示。用户A发出指令“帮我把卧室的空气净化器调为睡眠模式”，空气净化器的声纹识别芯片收集、处理该指令，并通过WiFi芯片将经处理的声纹信息经使用环境的无线路由器发送至服务器，服务器通过存储在服务器上的用户使用模式数据库识别用户A，并经服务器的自然语言处理(NLP)模块进行语义识别，调用用户A的睡眠模式的空气净化器运行参数(风机速度为30rpm，显示屏灯光亮度为0，传感器工作模式为关闭)，生成用户A的用户使用模式特征控制指令，从而指令单片机(MCU)控制空气净化器在上述参数运行；当用户B发出指令“切换到睡眠模式”，空气净化器的声纹识别芯片收集、处理该指令，并通过WiFi芯片将经处理的声纹信息经使用环境的无线路由器发送至服务器，服务器通过存储在服务器上的用户使用模式数据库识别用户B，并经服务器的自然语言处理(NLP)模块进行语义识别，调用用户B的睡眠模式的空气净化器运行参数(风机速度为50rpm，显示屏灯光亮度为10，传感器工作模式为周期性)，生成用户B的用户使用模式特征控制指令，从而指令单片机(MCU)将空气净化器切换到上述参数运行。
由此，本申请空气净化器能够方便地为不同用户控制，可以实现用户A和用户B的个性化定制。用户无需下载安装任何APP即可通过语音交互的方式来控制空气净化器，并且即使不同的用户发出相同的语音指令内容时，空气净化器也可以通过声纹识别出用户身份，进而按照该用户预定义的空气净化器运行参数执行相应的操作，控制空气净化器的运行。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“内”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上结合优选实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明。不过需要声明的是，这些具体实施方式仅是对本申请的阐述性解释，并不对本申请的保护范围构成任何限制。在不超出本申请精神和保护范围的情况下，可以对本申请技术内容及其实施方式进行各种改进、等价替换或修饰，这些均落入本申请的保护范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种智能空气净化器系统，其特征在于，所述智能空气净化器系统包括空气净化器和存储有用户使用模式数据库的服务器，
其中所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至所述服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行；
所述服务器处理接收的来自声纹识别模块的经处理的声纹信息，根据存储在服务器的用户使用模式数据库生成所述用户使用模式特征控制指令。
2.根据权利要求1所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
3.根据权利要求1或2所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述通信模块包括一个或多个无线通信单元，所述无线通信单元选自WiFi单元，蓝牙单元，LoRa单元，NB-IOT单元和GPRS单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述用户使用模式特征控制指令包括以下中的一种或多种：
风机转速设定、显示屏背光或灯光亮度控制、传感器工作模式、电辅热单元功率档位设定。
6.根据权利要求1-5任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器包括净化功能模块，所述净化功能模块包括风机以及一个或多个净化单元。
7.根据权利要求1-6任一项所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器还包括一个或多个选自以下的组件：传感器、显示屏、电辅热单元。
8.一种智能空气净化器，其特征在于，所述空气净化器包括：
声纹识别模块，所述声纹识别模块用于采集和处理用户的声纹信息；
通信模块，所述通信模块用于在所述空气净化器与所述服务器之间以无线方式进行信号传输，将来自声纹识别模块的经处理的声纹信息经通信模块传输至存储用户使用模式数据库的服务器，并接收来自所述服务器的用户使用模式特征控制指令；和
控制模块，所述控制模块根据接收的用户使用模式特征控制指令控制所述空气净化器的运行。
9.根据权利要求8所述的智能空气净化器，其特征在于，所述声纹识别模块包括一个或多个麦克风和信号处理单元，所述麦克风采集和处理来自用户的声音，所述信号处理单元分析和提取用户的声纹信息。
10.根据权利要求8或9所述的智能空气净化器系统，其特征在于，所述空气净化器还包括用于存储用户使用模式数据库的缓存模块。
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