CN109712625A - 基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关，所述方法包括：建立与智能设备之间的网络映射连接关系；接收语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应；根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令，实现了家居智能化，提高了家居控制便利性和灵活性，用户体验更好。

Description

基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关

技术领域

本发明涉及网络技术管理领域，具体的涉及一种基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关。

背景技术

智能网关指的是具有网络管理功能、智能设备接入功能、智能设备控制功能和智能设备管理功能的一种网络设备。传统的网关进行网络管理和智能设备控制时，通常采用移动终端上装载的相应的APP(应用软件)来实现在线管理和控制功能的。而采用移动终端上装载的APP进行接入网络的智能设备的管理和控制时，通常需要用户打开移动终端上的APP，进而再根据APP上显示的信息进行相应的管理控制。也就是说，传统的网关进行网络管理和智能设备控制时，都需要借助移动终端上所装载的相应的APP这一媒介来实现，这就使得网关管理方式过程较为繁琐，不利于进行快速有效的网络管理，而且这种智能家居只能简单的根据用户的指令进行操控，不能直接根据用户的各种行为习惯和用户的声纹信息做出相应的一系列操控家用电器的行为。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中不能直接根据用户的各种行为习惯和用户的声纹信息做出相应的一系列操控家用电器的行为的技术问题，提供一种基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于网关的智能设备控制方法，所述方法包括：

建立与智能设备之间的网络映射连接关系；

接收语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；

根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应；

根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令。

进一步的，建立所述指令信息和声纹信息与所述智能设备执行动作之间的数据联系，建立学习模型并根据学习结果对数据联系进行更新。

进一步的，所述学习模型评估所述智能设备执行动作与所述指令信息和声纹信息的关联性，剔除关联性低的执行动作，形成所述数据联系。

进一步的，根据所述声纹信息中的音调判断是否满足警报条件，满足警报条件时，发出警报信息。

进一步的，将声纹信息转化成电信号，根据所述电信号的频率幅值判断用户声纹信息中的音调。

进一步的，接收语音控制指令之前，录入用户的声纹信息，根据声纹信息中的音色信息学习每一用户的操作习惯。

进一步的，根据用户的类型设置智能设备使用权限。

进一步的，获取预设时间内用户的语音控制指令和/或智能设备执行动作，根据所述语音控制指令和/或智能设备执行动作生成用户健康数据。

一种智能网关，所述智能网关包括：

网络连接模块，用于建立所述智能网关与智能设备之间的网络映射连接关系；

语音识别模块，用于接收用户发出的语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；

控制模块，用于根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应，并根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令。

进一步的，所述网关还包括学习模块，所述学习模块用于建立所述指令信息和声纹信息与满足用户操作习惯智能设备执行动作之间的数据联系，建立学习模型并根据学习结果对数据联系进行更新。

进一步的，所述网络连接模块包括无线通讯模块，所述无线通讯模块包括ZigBee模块、LoRa模块、WiFi模块、Bluetooth模块中的一种或多种。

进一步的，所述语音识别模块包括蓝牙转红外接收器。

进一步的，所述智能网关上设置有充电端口、通讯接口、网关通断检测灯、复位键。

一种智能设备控制系统，其特征在于：包括服务器、上述的智能网关、智能设备，所述服务器、智能网关接入网络，智能设备通过智能网关接入网络后组成家庭网络。

进一步的，所述服务器包括分析模块，用于获取预设时间内用户的语音控制指令和/或智能设备执行动作，根据所述语音控制指令和/或智能设备执行动作生成用户健康数据。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关，建立与智能设备之间的网络映射连接关系；接收语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应；根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令，能根据用户操作习惯和用户声纹信息自动控制智能家电，实现了家居智能化，提高了家居控制便利性和灵活性，用户体验更好。

附图说明

图1为本发明智能网关结构框图；

图2为本发明智能网关架构图；

图3为本发明用户心情频率折线对比图；

图4为本发明智能设备控制系统结构框图；

图5为本发明智能网关体系结构图；

图6为本发明基于网关的智能设备控制方法流程图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

家庭智能化是多种技术融合发展的结果，涉及到信息技术的方方面面，本发明通过提供一个简洁的智能网关实现家庭智能设备的智能化，智能设备包括电视、台式电脑、空调、冰箱、洗衣机、电饭煲、加湿器、智能窗帘、智能灯、充电器、香薰机、除湿机、扫地机器人、音箱、洗碗机、吸尘器、智能饮水机、智能床具、智能热水器、智能门锁等。

本实施例提供了一种智能网关，所述智能网关设有设置有充电端口、通讯接口、检测灯、复位键，通过充电端口外接电源对智能网关进行供电，使得智能网关轻薄简洁，可以放在桌面节省空间，在方便接线的情况下也可以贴在墙壁，通讯端口包括WAN端口、LAN端口、USB端口，所述USB接口为Type-c接口，采用Type-c接口，因为接口的正反面相同，不必担心接口所带来的正反问题，防止儿童或老人乱插，将接口插坏的情况发生，检测灯采用LED显示灯检测网关的通断，由于智能网关充电式连接，在夜间不断电的情况下，可以把LED显示灯设置在侧面，防止灯光过亮，影响用户休息，也可以将LED灯设置在上表面，可将LED显示灯采用三色灯交替，同时可以通过语音设置成夜间炫酷模式，所述复位键采用针孔式复位按钮，防止用户误操作，需要复位时，使用针按下复位键进行复位，

如图1所示，所述智能网关1包括：网络连接模块11、语音识别模块12、学习模块13、控制模块14，

所述网络连接模块11建立智能网关与智能设备之间的网络映射连接关系，采用无线通讯技术进行连接，实现无线化，避免家中电线杂乱，如采用WiFi模块、Bluetooth模块、ZigBee模块、LoRa模块，一般情况下通过WiFi模块、Bluetooth模块与智能设备连接，在wifi无法覆盖的地方即网络接受传送死角采用LoRa模块、ZigBee模块、wifi及蓝牙技术结合可以实现精度小于1m的室内定位，传输距离远、近距离接收，功耗也较低，连接之后接入以太网(Ethernet)组成家庭网络，同时再通过WAN端口连接网络，通过LAN端口可与台式电脑(PC)、电视(TV)连接，同时还可以通过WiFi模块接入手机、Pad等智能终端，智能终端可以连入家庭网络上网，或通过智能终端装载的APP对智能设备进行控制，如图2所示；

语音识别模块12接收用户发出的语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息，所述语音识别模块22采用蓝牙转红外接收器，识别语音控制指令中的指令信息时，通过蓝牙转红外接收器将语音控制指令转换成文字字符码的输出，通过基础语法的分析，获得文意表达知识信息，从而可以得出用户的使用意图，识别语音控制指令中的声纹信息时，通过蓝牙转红外接收器将语音控制指令转化成电信号，量化电平后输出，接收语音振动的不同频率，因为人的语速有快有慢，输出的电信号的频率幅值不同，根据所述电信号的频率幅值判断用户声纹信息中的音调、语速、语调，来感知用户的心情与状态，如图3所示为用户平常时、开心时、难过时、惊吓时对应的频率幅值图，语音识别模块不限于采用蓝牙转红外接收器，只要可以识别语音控制指令中的指令信息，语音控制指令中的音调、语速、语调即可。

学习模块13建立所述指令信息和音调信息与智能设备执行动作之间的数据联系，建立学习模型并根据学习结果对数据联系进行更新，具体的，所述学习模型评估所述智能设备执行动作与所述指令信息和声纹信息的关联性，剔除关联性低的执行动作，形成所述数据联系，进而形成用户操作习惯，学习的方式分为两种，一种是关联方式，一种是时间方式。关联方式是指有一些一系列的操作行为是有关联性的，比如用户进入到书房看书的话，输入语音控制指令“打开灯”，此时书房的灯打开，再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，例如用户开心时，调高灯的亮度，用户难过时，调低灯的亮度，再输入语音控制指令“打开音响”，此时音响打开，再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，可以调节播放不同的音乐进而调节心情，例如识别到用户开心时，播放一些欢快的音乐，也可以调节音响声量大小，例如，在识别到用户开心时，适当调高音响的声量，再输入语音控制指令“打开空调”，此时空调打开，再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，例如用户开心时，调低空调的温度，若用户难过时，调高空调的温度，也可以进行其他调节，不做限定，可能在打开空调时，用户还打开了浴室的热水器，在学习时，如果用户进入书房看书时，多次执行上述三个动作时，即三个动作的关联性较高，将打开热水器这一动作剔除，将“打开灯”-“打开音响”-“打开空调”这三个连续动作作为用户进入书房的操作习惯，本实施例仅列举一个具体的操作习惯，但用户的操作习惯不限于此，学习模块根据用户的实际操作习惯进行学习，时间方式是指根据操作习惯的时间进行学习，比如一般用户的周一到周五工作日的生活方式是比较固定的，那么每天的操作行为在时间上是基本一致，到预设时间时，打开相应的智能设备。

本实施中可以在智能网关中录入用户的声纹信息，根据识别声纹信息中的音色信息学习每一用户的操作习惯，所述用户包括家庭成员用户和访客用户，以首位录入的用户作为系统管理员，根据用户的年龄或用户类型设置不同的智能设备使用权限，例如家庭中的儿童用户，设置禁止使用相对有危险性的智能设备，对于访客成员，可以和智能门锁连接，设置限时密码，比如家中有访客到来时，访客预先给用户打电话，用户设置门锁的限时开启密码，将密码发送给访客，访客接到密码后，刷码即可进入，一段时间后密码自动失效，保证用户自身的安全，用户也可以不用特地给访客开门。

控制模块14根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应，根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令，例如用户进入到书房看书，只要输入语音控制指令“打开灯”，则相应的执行“打开灯”-“打开音响”-“打开空调”这三个动作，同时再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节；

本实施例中还可以根据所述声纹信息中的音调判断是否满足警报条件，满足警报条件时，发出警报信息，利用蓝牙转红外接收器识别用户的声纹信息，若是识别出使用者带有恐惧颤抖、惊吓或是求助的语调，会自动通知其他用户，提醒其他使用者，该用户存在危险，来保证用户使用安全。

本实施例还提供了一种智能设备控制系统，如图4、图5所示，包括上述的智能网关1、服务器2、智能设备3，所述服务器2与以太网(Ethernet)连接，智能设备3通过智能网关1接入以太网组成家庭网络，所述服务器2用于存储语音指令和智能设备执行动作，所述服务器2包括数据库服务器21、Web服务器22、云存储服务器23、分析模块24，所述数据库服务器21存储接入智能网关1的智能设备3信息，例如智能设备的类型、智能设备的在用户家中的位置等，Web服务器22存储智能设备3与智能网关1的连接信息，云存储服务器23存储智能设备3的执行动作、执行动作的执行时间、执行动作的具体数据，如空调的调节温度、热水器的调节温度等，存储用户的语音控制指令、语音控制指令的发出时间，分析模块24根据存储的语音指令或智能设备执行动作分析用户健康状态，例如，发出语音控制指令的时间或智能设备执行动作的时间长期在晚上十一点之后，判断用户长期晚睡，有可能存在潜在的健康问题，例如，用户长期将空调的调节温度设置的较低，判断该用户怕热，例如用户发出的语音控制指令长期带有难过音调，或用户发出的语音控制指令较少，判断该用户可能存在抑郁，有可能存在潜在的健康问题，并生成健康数据，定期发送给用户，及时处理，防患于未然，

其中智能网关1还设置有管理模块15，包括用户管理模块151、设备管理模块152、数据管理模块153、应用服务管理模块154，其中用户管理模块151用于录入用户信息，如系统管理用户、家庭儿童用户、家庭成人用户、访客，本实施例中以首位录入的用户作为系统管理用户，还可以根据用户的年龄或用户类型设置不同的智能设备使用权限；设备管理模块152用于管理家庭通用智能设备、用户专属终端，如用户的手机、Pad等；数据管理模块153用于管理数据库信息、用户行为记录即用户发出的语音控制指令、云存储服务，例如设置存储的时间、存储类型；应用服务管理模块154用于管理下载服务和数据可靠性传输，例如当智能设备3连入智能网关1时，用户可通过终端在网络中找到该智能设备的网关应用安装程序，向智能网关发出下载指示，还可以设置智能设备或用户专属终端的上传和下载速度等。

如图6所示，本实施例还提供了一种基于网关的智能设备控制方法，所述方法包括以下步骤：

S1：建立网关与智能设备之间的网络映射连接关系；

S2：接收用户发出的语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；

S3：根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应；

S4：根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令。

具体实施方式如下，建立网关与智能设备之间的网络映射连接关系，在本实施例中采用无线通讯技术进行连接，实现无线化，避免家中电线杂乱，如采用WiFi模块、Bluetooth模块、ZigBee模块、LoRa模块，一般情况下通过WiFi模块、Bluetooth模块与智能设备连接，在wifi无法覆盖的地方即网络接受传送死角采用LoRa模块、ZigBee模块、WiFi模块及Bluetooth模块结合可以实现精度小于1m的室内定位，传输距离远、近距离接收，功耗也较低，连接之后接入以太网(Ethernet)组成家庭网络，同时再通过WAN端口连接网络，通过LAN端口与台式电脑(PC)、电视(TV)连接，同时还可以通过WiFi模块接入手机、Pad等智能终端，智能终端可以连入家庭网络上网，或通过智能终端装载的APP对智能设备进行控制，如图2所示；

接收用户发出的语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息，采用蓝牙转红外接收器，识别语音控制指令中的指令信息时，通过蓝牙转红外接收器将语音控制指令转换成文字字符码的输出，通过基础语法的分析，获得文意表达知识信息，从而可以得出用户的使用意图，识别语音控制指令中的声纹信息时，通过蓝牙转红外接收器将语音控制指令转化成电信号，量化电平后输出，接收语音振动的不同频率，因为人的语速有快有慢，输出的电信号的频率幅值不同，根据所述电信号的频率幅值判断用户声纹信息中的音调、语速、语调，来感知用户的心情与状态，如图3所示为用户平常时、开心时、难过时、惊吓时对应的频率幅值图，但不限于采用蓝牙转红外接收器，只要可以识别语音控制指令中的指令信息，语音控制指令中的音调、语速、语调即可。

建立所述指令信息和音调信息与智能设备执行动作之间的数据联系，建立学习模型并根据学习结果对数据联系进行更新，具体的，所述学习模型评估所述智能设备执行动作与所述指令信息和声纹信息的关联性，剔除关联性低的执行动作，形成所述数据联系，进而形成用户操作习惯，学习的方式分为两种，一种是关联方式，一种是时间方式。关联方式是指有一些一系列的操作行为是有关联性的，比如用户进入到书房看书的话，输入语音控制指令“打开灯”，此时书房的灯打开，再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，例如用户开心时，调高灯的亮度，用户难过时，调低灯的亮度，再输入语音控制指令“打开音响”，此时音响打开，再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，可以调节播放不同的音乐进而调节心情，例如识别到用户开心时，播放一些欢快的音乐，也可以调节音响声量大小，例如，在识别到用户开心时，适当调高音响的声量，再输入语音控制指令“打开空调”，此时空调打开，再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，例如用户开心时，调低空调的温度，若用户难过时，调高空调的温度，也可以进行其他调节，不做限定，可能在打开空调时，用户还打开了浴室的热水器，在学习时，如果用户进入书房看书时，多次执行上述三个动作时，即三个动作的关联性较高，将打开热水器这一动作剔除，将“打开灯”-“打开音响”-“打开空调”这三个连续动作作为用户进入书房的操作习惯，本实施例仅列举一个具体的操作习惯，但用户的操作习惯不限于此，学习模块根据用户的实际操作习惯进行学习，时间方式是指根据操作习惯的时间进行学习，比如一般用户的周一到周五工作日的生活方式是比较固定的，那么每天的操作行为在时间上是基本一致，到预设时间时，打开相应的智能设备，还可以在智能网关中录入用户的声纹信息，根据声纹信息中的音色信息学习每一用户的操作习惯，所述用户包括家庭成员用户和访客用户，以首位录入的用户作为系统管理员，根据用户的年龄和/或用户类型设置不同的智能设备使用权限，例如家庭中的儿童用户，设置禁止使用相对有危险性的智能设备，对于访客成员，可以和智能门锁连接，设置限时密码，比如家中有访客到来时，访客预先给用户打了电话，用户设置门锁的限时开启密码，将密码发送给访客，访客接到密码后，刷码即可进入，一段时间后密码自动失效，保证用户自身的安全，用户也可以不用特地给访客开门，

根据所述指令信息和声纹信息获取满足用户操作习惯对应的智能设备执行动作，根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令，例如用户进入到书房看书，只要输入语音控制指令“打开灯”，则相应的执行“打开灯”-“打开音响”-“打开空调”这三个动作，同时再识别语音控制指令中的声纹信息，判断用户心情，进行相应的调节，还可以根据所述声纹信息中的音调判断是否满足警报条件，满足警报条件时，发出警报信息，利用蓝牙转红外接收器识别用户的声纹信息，若是识别出使用者带有恐惧颤抖或是求助的语调，会自动通知其他用户，提醒其他使用者，该用户存在危险，来保证用户使用安全。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明提供的一种基于网关的智能设备控制方法、控制系统、智能网关，建立与智能设备之间的网络映射连接关系；接收语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应；根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令，能根据用户操作习惯和用户声纹信息自动控制智能家电，实现了家居智能化，提高了家居控制便利性和灵活性，用户体验更好。

上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (15)

1.一种基于网关的智能设备控制方法，其特征在于，所述方法包括：

建立与智能设备之间的网络映射连接关系；

接收语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；

根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应；

根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令。

2.根据权利要求1所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：建立所述指令信息和声纹信息与所述智能设备执行动作之间的数据联系，建立学习模型并根据学习结果对数据联系进行更新。

3.根据权利要求2所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：所述学习模型评估所述智能设备执行动作与所述指令信息和声纹信息的关联性，剔除关联性低的执行动作，形成所述数据联系。

4.根据权利要求1所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：根据所述声纹信息中的音调判断是否满足警报条件，满足警报条件时，发出警报信息。

5.根据权利要求1或4所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：将声纹信息转化成电信号，根据所述电信号的频率幅值判断用户声纹信息中的音调。

6.根据权利要求1所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：接收语音控制指令之前，录入用户的声纹信息，根据声纹信息中的音色信息学习每一用户的操作习惯。

7.根据权利要求1或6所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：根据用户的类型设置智能设备使用权限。

8.根据权利要求1所述的基于网关的智能设备控制方法，其特征在于：获取预设时间内用户的语音控制指令和/或智能设备执行动作，根据所述语音控制指令和/或智能设备执行动作生成用户健康数据。

9.一种智能网关，其特征在于：所述智能网关包括：

网络连接模块，用于建立所述智能网关与智能设备之间的网络映射连接关系；

语音识别模块，用于接收用户发出的语音控制指令，识别所述语音控制指令中的指令信息和声纹信息；

控制模块，用于根据所述指令信息和声纹信息获取智能设备执行动作，所述执行动作与用户操作习惯对应，并根据智能设备执行动作生成调节智能设备的控制指令。

10.根据权利要求9所述的智能网关，其特征在于：所述网关还包括学习模块，所述学习模块用于建立所述指令信息和声纹信息与满足用户操作习惯智能设备执行动作之间的数据联系，建立学习模型并根据学习结果对数据联系进行更新。

11.根据权利要求9所述的智能网关，其特征在于：所述网络连接模块包括无线通讯模块，所述无线通讯模块包括ZigBee模块、LoRa模块、WiFi模块、Bluetooth模块中的一种或多种。

12.根据权利要求9所述的智能网关，其特征在于：所述语音识别模块包括蓝牙转红外接收器。

13.根据权利要求9-12任意一项所述的智能网关，其特征在于：所述智能网关上设置有充电端口、通讯接口、网关通断检测灯、复位键。

14.一种智能设备控制系统，其特征在于：包括服务器、权利要求9-13任意一项所述的智能网关、智能设备，所述服务器、智能网关接入网络，智能设备通过智能网关接入网络后组成家庭网络。

15.根据权利要求14所述的智能设备控制系统，其特征在于：所述服务器包括分析模块，用于获取预设时间内用户的语音控制指令和/或智能设备执行动作，根据所述语音控制指令和/或智能设备执行动作生成用户健康数据。