CN108388225A - 智能家居语音交互智能终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能家居语音交互智能终端，包括壳体，所述壳体内安装有电路板，还包括设于所述电路板上的语音唤醒模块、语音识别处理模块、环境信息处理模块、存储模块、语音与环境信息对比处理模块、网络通信模块、定位模块、GSM模块、微处理器及远程终端；分布于房间内不同位置并与所述微处理器无线通信连接的多个语音信息采集装置、多个环境信息采集装置及多个继电器模块，所述多个继电器模块用于根据所述语音与环境信息对比模块获取的数据启动或关闭对应的家设备。本发明避免了传统语音控制的语音指令与家电控制之间不匹配的弊端，优化了语音识别功能，更方便、更智能、更准确的对家电产品进行语音控制。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居领域，特别是涉及一种智能家居的语音交互智能终端。
背景技术
随着科技的发展，智能家居已经逐渐在家庭当中普及，智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制）连接到一起，提供家电控制、照明控制、环境监测、等多种功能和手段。
目前，智能家居的语音控制存在以下局限性：第一，语音控制器大多集成在遥控器上，用户语音与遥控设备通信，经过遥控器的音频处理之后发送给目标家居产品，而且必须对着遥控器发送简单的语音命令，这种操作模式本质上与传统的红外遥控式控制相似，操作繁琐，而且语音控制依赖于遥控设备；第二，现有的语音控制对人体的语音识别能力有限，不能准确地满足人们的实际需求；第三，现有的语音控制功能单一，不能针对房价内不同的区域的具体情况进行针对性的语音控制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种智能家居语音交互智能终端。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案来解决：
一种智能家居语音交互智能终端，包括壳体，所述壳体内安装有电路板，还包括：设于所述电路板上的语音唤醒模块、语音识别处理模块、环境信息处理模块、存储模块、语音与环境信息对比处理模块、网络通信模块、定位模块、GSM模块、微处理器及远程终端，以及，分布于房间内不同位置并与所述微处理器无线通信连接的多个语音信息采集装置、多个环境信息采集装置及多个继电器模块，所述多个继电器模块用于根据所述语音与环境信息对比模块获取的数据启动或关闭对应的家设备；
所述语音与环境信息对比处理模块用于将所述语音信息采集装置采集到的语音信息与所述环境信息采集装置采集到的环境信息相互对比和确定，并将对比及确定后的信息发送至所述微处理器；
所述网络通信模块用于在所述语音信息采集装置、环境信息采集装置及继电器模块与所述微处理器之间建立无线通信连接，所述GSM模块用于在所述远程终端与微处理器之间双向传输信号；
所述定位模块用于为所述多个语音信息采集装置、多个环境信息采集装置及多个继电器模块分配不同的位置信息。
优选地，所述网络通信模块采用ZIGBEE或wifi无线网络传输信号。
优选地，所述语音信息采集装置为分布于房间内不同位置的拾音器，所述环境信息采集装置为分布于房间内不同位置的温湿度传感器、光电传感器。
优选地，所述电路板上设有EMI抑制模块和音频噪声抑制模块。
优选地，所述EMI抑制模块包括时钟扩频电路。
优选地，所述壳体上设有触摸显示屏、麦克风、功能按键及多个数据接口。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
（1）本发明包括与所述微处理器无线通信连接的多个语音信息采集装置、多个环境信息采集装置及多个继电器模块，语音识别处理模块、环境信息处理模块、语音与环境信息对比处理模块，所述语音与环境信息对比处理模块能够将语音识别处理模块识别到的语音信息和环境信息采集装置采集到的环境信息相互对比和确定，将比对及确定后的数据作为所述微处理器控制所述继电器模块的参照数据，当人们发出的语音语义不是很精确时，所述微处理器也能够准确的将家电产品控制到所需程度，避免了传统语音控制的语音指令与家电控制之间不匹配的弊端，优化了语音识别功能，更方便、更智能、更准确的对家电产品进行语音控制。
（2）本发明采用ZIGBEE或wifi无线网络传输信号，使语音信息采集装置、环境信息采集装置与微处理器之间建立了无线通信连接，避免了传统语音控制需要布线的缺点，配合定位模块，语音信息采集装置和环境信息采集装置可根据需要随时改变位置，并且在相应的位置进行差别化的信息采集及控制，使用更加灵活多变，适应了家庭当中不同成员对家电产品的个性化控制。
（3）本发明的电路板上设有EMI抑制模块和音频噪声抑制模块，所述EMI抑制模块采用时钟扩频电路避免了室内家电产品的电磁干扰对语音采集及识别的影响，音频噪声抑制模块避免了环境的噪声对语音采集及识别的影响，进一步提高了语音识别的准确性，增强了家居语音交互智能控制的体验。
（4）本发明的智能终端与GSM配合设置，不仅能够在远程智能终端进行语音控制，而且可以通过远程发送短信的方式实现对家居产品的控制，避免了外出后忘记关闭或调节家电产品造成电能的浪费及安全隐患。
附图说明
图1为一种智能家居语音交互智能终端的原理流程图。
图2为一种智能家居语音交互智能终端的EMI抑制模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实体对本发明技术方案作进一步描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，一种智能家居语音交互智能终端，包括壳体，所述壳体内安装有电路板，还包括：设于所述电路板上的语音唤醒模块、语音识别处理模块3、环境信息处理模块4、存储模块、语音与环境信息对比处理模块5、网络通信模块、定位模块6、GSM模块、微处理器7及远程终端8；所述语音唤醒模块包括语音唤醒算法，所述语音唤醒算法获取语音信息采集装置采集的语音信号，进行语音唤醒处理后，将结果输出给唤醒执行模块，所述语音唤醒算法通过声学特征提取、唤醒词检测、唤醒词确认、构建唤醒词检测网络、训练声学模型和构建唤醒词确认网络来实现。
在初始状态时，本实施例的微处理器处于休眠状态，此时所述语音信息采集装置只能采集到预设的唤醒词语音，所述语音唤醒模块能够根据所述语音信息采集装置采集的唤醒词的语音信息使所述微处理器7进入工作状态，唤醒功能的设置使本使本实施例的语音控制更加适应人们的日常起居习惯，当人们外出或处于夜晚休息状态时，所述微处理器处于休眠状态，既节省了电能，又防止了家电产品的意外启动，所述唤醒词可以设置为特定的密码语音，提高了智能家居语音控制系统的安全性能。
本实施例还包括：分布于房间内不同位置并与所述微处理器7无线通信连接的多个语音信息采集装置1、多个环境信息采集装置2及多个继电器模块9，所述多个继电器模块9用于根据所述语音与环境信息对比模块5获取的数据启动或关闭对应的家设备。所述语音识别处理模块3能够采集并识别特定的语音信号；对所述语音信号进行前端处理，对经过所述前端处理的所述语音信号进行特征提取处理，以便获取语音信号的声学特征。
具体地，所述语音识别处理模块3对所述语音信号的声学特征进行解码处理并在存储器器模块中获得识别文本，然后对所述识别文本进行语义理解处理并获得语义理解结果，所述存储模块中存储有已知语音的语音语料库，所述语音识别处理模块对从所述语音语料库中获得的语义理解结果并发送至所述语音与环境信息对比处理模块5。所述语音与环境信息对比处理模块5用于将所述语音信息采集装置1采集到的语音信息与所述环境信息采集装置2采集到的环境信息相互对比和确定，并将对比及确定后的信息发送至所述微处理器7。
当人们发出语音指令时，所述语音与环境信息对比处理模块5将获取的语音信息与所述环境信息数据互相比对，并确认最佳执行数据，所述微处理器7通过所述最佳执行数据开启或关闭相应的继电器模块9，所述继电器模块9安装于对应的家电产品上，所述继电器模块9上设有无线信号接收器，所述无线信号接收器用于接收所述微处理器发出的无线控制信号。采用这样的设计避免了人们发出不太准确的语音指令，所述语音指令数据未存储于所述存储模块时，仍然可以根据人们所处的位置的环境数据正确的开启/关闭/调节家电设备。比如，当人们发出“热”的指令时，所述语音与环境信息对比处理模块5获取“热”的语音信息，同时与室内温度感应器采集到的温度数据进行比对，确定一个空调的最佳执行温度值，通过所述微处理器根据所述最佳执行温度值调节空调设备。本发明避免了传统语音控制系统识别能力差的问题，通过环境检测等辅助措施加强了语音识别效果，实现了对家电产品精确有效的语音控制。
所述网络通信模块用于在所述语音信息采集装置1、环境信息采集装置2及继电器模块9与所述微处理器7之间建立无线通信连接，所述GSM模块用于在所述远程终端8与微处理器7之间双向传输信号，所述网络通信模块采用ZIGBEE或wifi无线网络传输信号，采用ZIGBEE或wifi的无线网络传输方式，使信号传输速率更高，避免了传统线缆传输的缺陷，节省了材料成本，方便了语音信息采集装置及环境信息采集装置的灵活布置。
所述定位模块6用于为所述多个语音信息采集装置1、多个环境信息采集装置2及多个继电器模块9分配不同的位置信息，本发明的定位模块6内存储有所述多个语音信息采集装置1、多个环境信息采集装置1及继电器模块9的网络位置信息，室内不同位置的语音信息采集装置1能够控制相应位置的继电器模块9，所述语音信息采集装置1能够与环境信息采集装置2及继电器模块9分别设置于不同房间，所述语音信息采集装置1可以可拆卸的设置于室内不同位置，当改变所述语音信息采集装置1的位置时，仍然能够准确的控制原始位置的继电器模块9，这样的设计能够将所述多个语音信息采集装置1集中至一处进行控制整个室内不同房间的家电设备，对于空间比较大的楼宇或房间能够方便的集中控制及管理。
所述语音信息采集装置1为分布于房间内不同位置的拾音器，所述环境信息采集装置2为分布于房间内不同位置的温湿度传感器、光电传感器，本实施例优选的，还可以添加其他不同的传感器，所述拾音器上部设有无线信号发射器，优选地，所述拾音器后部设置有吸盘，通过所述吸盘能够方便的改变安装位置。
如图2所示，本发明的所述电路板上设有EMI抑制模块和音频噪声抑制模块，所述EMI抑制模块包括时钟扩频电路，所述时钟扩频电路的输入端连接所述语音与环境信息对比处理模块5的输出端，所述时钟扩频电路的输出端连接所述微处理器7的输入端，所述时钟扩频电路包括时钟扩频处理芯片及调节电路，所述时钟扩频处理芯片包括引脚XIN/CXIN、引脚CKOUT、引脚SSON、引脚GND、引脚ModOUT、引脚ADso、引脚ADSI、引脚VDD；所述调节电路包括电阻R2、电阻R5、电阻R6，所述电阻R2的一端与所述引脚ADso连接，所述电阻R2的另一端接地，所述引脚ADSI连接至电阻R5一端和电阻R6一端的并联点上，所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R6的另一端连接电源VCC。所述引脚XIN/CXIN连接INPUT 输入信号,所述引脚CKOUT连接至电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接电源VCC，所述引脚SSON连接到电阻R4一端和电阻R1一端的并联点上，所述电阻R4的另一端连接到电源VCC上，所述电阻R1的另一端连接至所述引脚GND接地,所述引脚ModOUT连接电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接至电阻R7的一端并且连接Output输出信号，所述引脚VDD连接到电容C1一端和电阻R9一端的的并联点上，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R9的另一端连接电源VCC。所述调节电路与所述时钟扩频处理芯片的引脚ADso和引脚ADSI连接。调节电路用于调节引脚ADSO和引脚ADSI上的高低电平来改变扩频幅度。通过频率调制的手段将集中在窄频带范围内的能量分散到设定的宽频带范围，通过降低时钟在基频和奇次谐波频率的幅度，达到降低系统电磁辐射峰值的目的，所述EMI抑制模块有效的抑制了语音信号在传输过程中的电磁干扰，使语音信号在传输过程中保持完整，提高了语音识别效果及系统响应速度。所述音频噪声抑制模块用于抑制室内环境中的干扰噪声，进一步提高了所述语音识别处理模块的语音识别准确性。
进一步地，本实施例的所述壳体上设有触摸显示屏、麦克风、功能按键及多个数据接口，所述触摸显示屏用于对所述语音交互智能终端进行手动操作，通过所述麦克风输入并存储预设语音信息，通过所述显示屏显示房间内不同位置的家电设备运行数据，并可以通过触摸操作手动控制不同房间内的家电运行状态，所述功能按键用于开启或关闭所述语音交互智能终端，所述壳体上还设有扬声器，扬声器能够根据内置的应用程序播报天气情况。所述智能终端能够选择性的与所述微处理器建立无线网络连接或GSM通信连接，当外出室内无人时，智能终端通过GSM模块与所述微处理器建立通信连接，当某一房间内的设备运行状态出现异常或与环境信息不匹配时，并通过所述GSM模块发送短信至所述智能终端，同时智能终端可以发送短信至微处理器，通过短信远程对家电产品进行控制。
以上对本发明技术方案及其取得的技术效果进行了详细说明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.智能家居语音交互智能终端，包括壳体，所述壳体内安装有电路板，其特征在于：还包括
设于所述电路板上的语音唤醒模块、语音识别处理模块、环境信息处理模块、存储模块、语音与环境信息对比处理模块、网络通信模块、定位模块、GSM模块、微处理器及远程终端；
分布于房间内不同位置并与所述微处理器无线通信连接的多个语音信息采集装置、多个环境信息采集装置及多个继电器模块，所述多个继电器模块用于根据所述语音与环境信息对比模块获取的数据启动或关闭对应的家设备；
所述语音与环境信息对比处理模块用于将所述语音信息采集装置采集到的语音信息与所述环境信息采集装置采集到的环境信息相互对比和确定，并将对比及确定后的信息发送至所述微处理器；
所述网络通信模块用于在所述语音信息采集装置、环境信息采集装置及继电器模块与所述微处理器之间建立无线通信连接，所述GSM模块用于在所述远程终端与微处理器之间双向传输信号；
所述定位模块用于为所述多个语音信息采集装置、多个环境信息采集装置及多个继电器模块分配不同的位置信息。
2.根据权利要求1所述的智能家居语音交互智能终端，其特征在于：所述网络通信模块采用ZIGBEE或wifi无线网络传输信号。
3.根据权利要求1所述的智能家居语音交互智能终端，其特征在于：所述语音信息采集装置为分布于房间内不同位置的拾音器，所述环境信息采集装置为分布于房间内不同位置的温湿度传感器、光电传感器。
4.根据权利要求1所述的智能家居语音交互智能终端，其特征在于：所述电路板上设有EMI抑制模块和音频噪声抑制模块。
5.根据权利要求4所述的智能家居语音交互智能终端，其特征在于：所述EMI抑制模块包括时钟扩频电路。
6.根据权利要求1所述的智能家居语音交互智能终端，其特征在于：所述壳体上设有触摸显示屏、麦克风、功能按键及多个数据接口。
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