CN109798611A - 一种蒸发式环保空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸发式环保空调，包括空调主体，在所述空调主体内设有送风装置、抽风装置以及设于两者之间用于实现热交换的空气换热装置，围绕所述空气换热装置配置有用于实现水蒸发的蒸发器，所述蒸发式环保空调还包括与所述空调主体管路连接且用以向所述蒸发器供水的水循环系统。与现有技术相比，本发明的蒸发式环保空调采用水蒸发式降温，不需要压缩机以及制冷剂，功率低、能耗低，且避免因制冷剂逸散污染空气，满足节能环保的需求。

Description

一种蒸发式环保空调

技术领域

本发明涉及一种空调器，具体涉及一种蒸发式环保空调。

背景技术

空调是目前最常见的夏季制冷电器。目前市场上的空调一般功率较大、能耗严重，使用空调会给家庭带来较大的开支，另外空调在使用过程中，其制冷剂会有部分逸散到空气中，污染环境。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种蒸发式环保空调。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种蒸发式环保空调，包括空调主体，在所述空调主体内设有送风装置、抽风装置以及设于两者之间用于实现热交换的空气换热装置，围绕所述空气换热装置配置有用于实现水蒸发的蒸发器，所述蒸发式环保空调还包括与所述空调主体管路连接且用以向所述蒸发器供水的水循环系统。

优选地，该蒸发式环保空调还包括控制器，所述控制器用于控制所述蒸发式环保空调的工作状态。

优选地，该蒸发式环保空调还包括与所述控制器电连接的声控系统，所述声控系统包括语音信号采集设备和声控终端，所述语音信号采集设备，用于通过布设在室内的多个拾音器对室内人员发出的语音信号进行实时采集；所述声控终端设置在所述空调主体上，所述声控终端用于对采集的语音信号进行处理，获取相应的控制指令并发送相应的控制指令至所述控制器。

优选地，所述多个拾音器分别布设在室内天花板的每个角落、室内天花板的中部以及室内地板的每个角落。

优选地，所述声控终端包括：

语音信号筛选器，用于从多个所述拾音器采集的语音信号中筛选出信号强度最大的一个语音信号，并将该语音信号确定为待分析语音信号；语音信号分析器，用于对所述待分析语音信号进行语音特征分析，并将得到的语音特征信息转换为相应的文字信息；文字类别判别器，用于判断所述文字信息是否为控制类文字信息；控制指令发送器，用于当所述文字类别判别器判定所述文字信息是控制类文字信息后，生成相应的控制指令并将所述的相应的控制指令发送至所述控制器。

优选地，所述语音信号分析器包括有声区间检测模块、语音去噪模块、端点检测模块、特征提取模块和语音转换模块；所述有声区间检测模块，用于对所述待分析语音信号进行语音检测，以获取语音帧；所述语音去噪模块，用于去除所述语音帧中的随机噪声；所述端点检测模块，用于对去噪后的语音帧进行端点检测，以获取有效语音段；所述特征提取模块，用于对所述有效语音段进行语音特征分析，以获取语音特征信息；所述语音转换模块，用于将获取的语音特征信息转换为相应的文字信息。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，本发明的蒸发式环保空调采用水蒸发式降温，不需要压缩机以及制冷剂，功率低、能耗低，且避免因制冷剂逸散污染空气，满足节能环保的需求。

本发明通过设置一声控终端，该声控终端能够对用户发出的语音信号进行处理，并进一步对采集的语音信号进行分析，进而根据分析结果实现对蒸发式环保空调的控制，本发明提供的蒸发式环保空调能够摆脱遥控器或者本机按键方式实现对空调的控制，操作方便。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的蒸发式环保空调的原理框图；

图2是本发明实施例提供的语音信号分析器4的框架结构图。

附图标记：语音信号采集设备1；声控终端2；语音信号筛选器3；语音信号分析器4；文字类别判别器5；控制指令发送器6；控制器7；空调主体8；有声区间检测模块41；语音去噪模块42；端点检测模块43；特征提取模块44；语音转换模块45。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1示出了一种蒸发式环保空调的原理框图，该蒸发式环保空调包括空调主体8，在所述空调主体8内设有送风装置、抽风装置以及设于两者之间用于实现热交换的空气换热装置，围绕所述空气换热装置配置有用于实现水蒸发的蒸发器，所述蒸发式环保空调还包括与所述空调主体管路连接且用以向所述蒸发器供水的水循环系统。

优选地，该蒸发式环保空调还包括控制器7，所述控制器7用于控制所述蒸发式环保空调的工作状态。

优选地，该蒸发式环保空调还包括与所述控制器7电连接的声控系统，所述声控系统包括语音信号采集设备1和声控终端2，所述语音信号采集设备1，用于通过布设在室内的多个拾音器对室内人员发出的语音信号进行实时采集；所述声控终端2设置在所述空调主体8上，所述声控终端2用于对采集的语音信号进行处理，获取相应的控制指令并发送相应的控制指令至所述控制器7。

优选地，所述多个拾音器分别布设在室内天花板的每个角落、室内天花板的中部以及室内地板的每个角落。

优选地，所述声控终端2包括：

语音信号筛选器3，用于从多个所述拾音器采集的语音信号中筛选出信号强度最大的一个语音信号，并将该语音信号确定为待分析语音信号；

语音信号分析器4，用于对所述待分析语音信号进行语音特征分析，并将得到的语音特征信息转换为相应的文字信息；

文字类别判别器5，用于判断所述文字信息是否为控制类文字信息；

控制指令发送器6，用于当所述文字类别判别器判定所述文字信息是控制类文字信息后，生成相应的控制指令并将所述的相应的控制指令发送至所述控制器。

优选地，参见图2，所述语音信号分析器4包括有声区间检测模块41、语音去噪模块42、端点检测模块43、特征提取模块44和语音转换模块45；

所述有声区间检测模块41，用于对所述待分析语音信号进行语音检测，以获取语音帧；

所述语音去噪模块42，用于去除所述语音帧中的随机噪声；

所述端点检测模块43，用于对去噪后的语音帧进行端点检测，以获取有效语音段；

所述特征提取模块44，用于对所述有效语音段进行语音特征分析，以获取语音特征信息；

所述语音转换模块45，用于将获取的语音特征信息转换为相应的文字信息。

与现有技术相比，本发明的蒸发式环保空调采用水蒸发式降温，不需要压缩机以及制冷剂，功率低、能耗低，且避免因制冷剂逸散污染空气，满足节能环保的需求。

本发明通过设置一声控终端，该声控终端能够对用户发出的语音信号进行处理，并进一步对采集的语音信号进行分析，进而根据分析结果实现对蒸发式环保空调的控制，本发明提供的蒸发式环保空调能够摆脱遥控器或者本机按键方式实现对空调的控制，操作方便。

优选地，所述的对所述待分析语音信号进行语音检测，以获取语音帧，具体是：

(1)对所述待分析语音信号进行分帧、加窗和快速傅里叶变换，并计算每一帧语音信号的幅度谱；

(2)基于得到的幅度谱，利用下方的判决函数计算每一帧语音信号的判决函数值，其中，判决函数为：

式中，Q(i)为第i帧语音信号的判决函数值，i＝1,2,…,I，I为帧的个数，|X_i+1(k)|、|X_i(k)|、|X_i-1(k)|和|X_i+j(k)|分别为第(i+1)帧、第i帧、第(i-1)帧、第(i+j)帧语音信号的幅度谱，M为预设的帧数，k为频点；

(3)根据得到各个帧的判决函数值以及语音帧的起始帧和终止帧的判决条件，确定语音帧的起始帧和终止帧，具体地，若从第i帧开始，连接R帧语音信号均满足Q(i+r)≥λ且|X_i+r(k)|≥A，此时第i帧为语音帧的起始帧，若从第s帧开始，且i、s满足s≥i+R，连续R帧语音信号均满足Q(s+r)＜λ且|X_s+r(k)|＜A，此时第s帧为语音帧的终止帧；此时第i帧和第s帧之间的语音信号即为语音帧，其中，|X_i+r(k)|为第(i+r)帧语音信号的幅度谱，|X_s+r(k)|为第(s+r)帧语音信号的幅度谱，A为设定的幅度谱阈值，λ为预设的判决阈值，r＝1,2,…,R，R为预设的帧数。

有益效果：在上述实施方式中，通过对待分析语音信号进行分帧、加窗和快速傅里叶变换后，计算每一帧语音信号的的幅度谱，之后基于得到的幅度谱，利用自定义的判决函数计算每一帧语音信号的判决函数值，然后基于得到的各个帧的判决函数值以及语音帧的起始帧和终止帧的判决条件，依次对每一帧语音信号是否属于语音帧进行判定，进而实现了对语音帧的准确检测，该检测手段简单易实现，降低减轻了语音去噪模块42、端点检测模块43、特征提取模块44和语音转换模块45的工作负担，即语音去噪模块42、端点检测模块43、特征提取模块44和语音转换模块45只需针对提取到的语音帧进行处理，提高了整个声控系统的工作效率，实现了对蒸发式环保空调的语音控制。

在一个实施例中，所述的去除所述语音帧中的随机噪声，具体为：

(1)获取所述语音帧的每一帧语音信号的幅度谱、相位谱、功率谱密度值以及噪声的平均功率谱密度值；

(2)根据得到的功率谱密度值以及噪声的平均功率谱密度值，利用下式计算各个帧的增益因子：

式中，g(k,d)为第d帧语音帧的增益因子，d＝1,2,…,D，D为语音帧的帧数，P_y(k,d)为第d帧的功率谱密度值，P_σ(k)为噪声的平均功率谱密度值，ζ为预设的衰减因子，其满足0＜ζ＜1，η为预设的增益补偿因子，k为频点；

(3)根据计算得到的增益因子以及幅度谱，计算语音帧中各个帧的幅度谱的估计值：

式中，为第d帧的幅度谱的估计值，|X_d(k)|为第d帧的幅度谱；

(4)对得到的语音帧的各个帧的幅度谱的估计值以及相位谱进行傅里叶逆变换，恢复时域语音信号；

(5)对得到的时域语音信号进行去窗和叠加处理，即可得到降噪后的语音信号。

有益效果：上述实施例中，通过计算语音帧中各个帧的增益因子，进而自适应的对各个帧的幅度谱进行估计，得到语音帧各个帧的幅度谱的估计值，之后再对各个帧进行傅里叶逆变换、去窗、叠加处理，即可得到该语音帧降噪处理后的时域语音信号。该算法能够有效抑制语音帧中的随机噪声，同时增强了非噪声部分，而且根据各个帧的幅度谱与噪声的平均功率谱密度值的关系，选择相应的式子以得到各个帧的增益因子，实现对各个帧的自适应去噪，使得降噪后的语音帧中保留非噪声部分的细节特征，进而有利于后续从降噪后的语音帧中提取语音特征信息，提高了该声控系统的识别准确度，实现了对该蒸发式环保空调工作模式的准确控制。

在一个实施例中，所述对去噪后的语音帧进行端点检测，以获取有效语音段，具体是：先对去噪后的语音帧进行分帧、加窗和快速傅里叶变换，然后对处理后的语音帧的每帧语音信号进行端点检测，判断各个帧是否是有效语音帧，所有有效语音帧构成的集合即为有效语音段。

其中，对处理后的语音帧的每帧语音信号进行端点检测，判断各个帧是否是有效语音帧。以第p帧语音信号为例，其实现过程是：

(1)将该帧语音信号划分为(2L+1)个均匀的、互不重叠子带，根据所述子带的频谱能量生成子带功率谱熵概率密度，其子带的功率谱熵的概率密度的计算式子为： 其中，pl_t为第t个子带的功率谱熵的概率密度，E(t)、E(l)分别为第t个子带、第l个子带的频谱能量，t＝1,2,…,(2L+1)，将(2L+1)个子带按照频谱能量值进行降序排列后，表示从排序好的子带频率能量序列取中间值；

(2)对得到的子带的功率谱熵的概率密度进行加权处理，得到该帧语音信号的子带加权功率谱熵，其子带加权功率谱熵的计算式子为：其中，H_p为第p帧语音信号的子带加权功率谱熵，pl_max为最大功率谱熵的概率密度，pl_min为最小功率谱熵的概率密度，pl_t为第t个子带的功率谱熵的概率密度；

(3)将得到的该帧语音信号的子带加权功率谱熵与预设的语音端点判决阈值进行比较，若子带加权功率谱熵大于预设的语音段端点判决阈值，则判断该帧语音信号为有效语音帧，反之，则该帧语音信号为噪声帧。

有益效果：通过将每帧语音信号均等的划分为多个子带，并利用上述实施例中的式子计算各个子带的功率谱熵的概率密度，进而根据得到的各个子带的功率谱熵的概率密度以计算每帧语音信号的子带加权功率谱熵，进而完成端点检测工作，该算法提高了端点检测的鲁棒性，能够实现对有效语音段的准确检测，同时该端点检测算法简单、易实现，能够快速完成对有效语音段的提取，以便于后续从该有效语音段中提取语音特征信息。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种蒸发式环保空调，包括空调主体，其特征是，在所述空调主体内设有送风装置、抽风装置以及设于两者之间用于实现热交换的空气换热装置，围绕所述空气换热装置配置有用于实现水蒸发的蒸发器，所述蒸发式环保空调还包括与所述空调主体管路连接且用以向所述蒸发器供水的水循环系统。

2.根据权利要求1所述的蒸发式环保空调，其特征是，还包括控制器，所述控制器用于控制所述蒸发式环保空调的工作状态。

3.根据权利要求2所述的蒸发式环保空调，其特征是，还包括与所述控制器电连接的声控系统，所述声控系统包括语音信号采集设备和声控终端，所述语音信号采集设备，用于通过布设在室内的多个拾音器对室内人员发出的语音信号进行实时采集；所述声控终端设置在所述空调主体上，所述声控终端用于对采集的语音信号进行处理，获取相应的控制指令并发送相应的控制指令至所述控制器。

4.根据权利要求3所述的蒸发式环保空调，其特征是，所述多个拾音器分别布设在室内天花板的每个角落、室内天花板的中部以及室内地板的每个角落。

5.根据权利要求3所述的蒸发式环保空调，其特征是，所述声控终端包括：

语音信号筛选器，用于从多个所述拾音器采集的语音信号中筛选出信号强度最大的一个语音信号，并将该语音信号确定为待分析语音信号；

语音信号分析器，用于对所述待分析语音信号进行语音特征分析，并将得到的语音特征信息转换为相应的文字信息；

文字类别判别器，用于判断所述文字信息是否为控制类文字信息；

控制指令发送器，用于当所述文字类别判别器判定所述文字信息是控制类文字信息后，生成相应的控制指令并将所述的相应的控制指令发送至所述控制器。

6.根据权利要求5所述的蒸发式环保空调，其特征是，所述语音信号分析器包括有声区间检测模块、语音去噪模块、端点检测模块、特征提取模块和语音转换模块；

所述有声区间检测模块，用于对所述待分析语音信号进行语音检测，以获取语音帧；

所述语音去噪模块，用于去除所述语音帧中的随机噪声；

所述端点检测模块，用于对去噪后的语音帧进行端点检测，以获取有效语音段；

所述特征提取模块，用于对所述有效语音段进行语音特征分析，以获取语音特征信息；

所述语音转换模块，用于将获取的语音特征信息转换为相应的文字信息。

7.根据权利要求6所述的蒸发式环保空调，其特征是，所述的对所述待分析语音信号进行语音检测，以获取语音帧，具体是：

(1)对所述待分析语音信号进行分帧、加窗和快速傅里叶变换，并计算每一帧语音信号的幅度谱；

(2)基于得到的幅度谱，利用下方的判决函数计算每一帧语音信号的判决函数值，其中，判决函数为：

式中，Q(i)为第i帧语音信号的判决函数值，i＝1，2，…，I，I为帧的个数，|X_i+1(k)|、|X_i(k)|、|X_i-1(k)|和|X_i+j(k)|分别为第(i+1)帧、第i帧、第(i-1)帧、第(i+j)帧语音信号的幅度谱，M为预设的帧数，k为频点；

(3)根据得到各个帧的判决函数值以及语音帧的起始帧和终止帧的判决条件，确定语音帧的起始帧和终止帧，具体地，若从第i帧开始，连接R帧语音信号均满足Q(i+r)≥λ且|X_i+r(k)|≥A，此时第i帧为语音帧的起始帧，若从第s帧开始，且i、s满足s≥i+R，连续R帧语音信号均满足Q(s+r)＜λ且|X_s+r(k)|＜A，此时第s帧为语音帧的终止帧；此时第i帧和第s帧之间的语音信号即为语音帧，其中，|X_i+r(k)|为第(i+r)帧语音信号的幅度谱，|X_s+r(k)|为第(s+r)帧语音信号的幅度谱，A为设定的幅度谱阈值，λ为预设的判决阈值，r＝1，2，…，R，R为预设的帧数。