CN111127728A - 一种用于听障人士的智能门禁感应系统 - Google Patents

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黎少旭
邵洋
宋云龙
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    • G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提出一种用于听障人士的智能门禁感应系统，包括中央处理单元、电池单元、采集单元、音频比对单元、提示单元、通信单元、音频记录单元，所述采集单元连接所述音频比对单元，所述音频比对单元、电池单元、提示单元、通信单元、音频记录单元连接所述中央处理单元，所述中央处理单元解析记录门禁音频，并通过内部算法与音频比对单元配合对采集的音频进行比对识别，然后驱动提示单元进行震动与色光的提示。本发明不破坏原有门禁系统，通过记下声音进行比对，来识别门禁系统的声音，并转换成触感、灯光、语音等多种信号提示听障人士。本发明结构简单使用方便，内部自带电池可进行充电，并且形成的产品体积小便于安装。

Description

一种用于听障人士的智能门禁感应系统
技术领域
本发明属于智能设备领域，特别涉及到一种用于听障人士的智能门禁感应系统。
背景技术
听障人士一般包括残疾的聋人人群、老年听力障碍人群和因其它原因造成的听力障碍人群，对于听障人士来说，生活中存在诸多不便，普通人使用的设施有很多对于听障人士而言并不适用，如日常生活中大多数小区都安装了门禁系统，一般的门禁系统只能通过家中安装的对讲机提醒住户楼下有人来访，并且提示方式只是发出铃声或者音乐等声音，由于一般家庭安装门禁对讲机的位置都是位于门口(一般属于有线连接)，所以如果听障人士独自在家时，会听不到门禁系统的声音，无法知道访客来访，无法正常使用门禁系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种用于听障人士的智能门禁感应系统，不破坏原有门禁系统，安装简单方便，通过其他形式对听障人士进行提示，解决了听障人士使用普通门禁的不适问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于听障人士的智能门禁感应系统，包括中央处理单元、供电单元、采集单元、音频比对单元、提示单元，所述采集单元连接所述音频比对单元，所述音频比对单元、供电单元、提示单元连接所述中央处理单元；所述采集单元用于采集声音并通过音频比对单元输送至所述中央处理单元，所述音频比对单元通过过零比较把声音信号转换为中央处理单元能识别的高低电平信号；所述中央处理单元、解析记录门禁音频，并通过内部算法对采集的音频进行比对识别，然后驱动提示单元进行震动与色光的提示。
进一步的，还包括通信单元，所述通信单元包括物联模组和433通信模组，所述物联模组通过网络与云端平台通信，所述433通信模组与家庭内的433接收设备通信。
进一步的，所述采集单元包括依次连接的阵列麦克风、音频采集放大模块、滤波模块，所述阵列麦克风采集音频信号输送至音频采集放大模块进行信号放大，所述滤波模块利用内部的选频IC把正确频率的音频选择记录下来，滤掉干扰杂音后传输给中央处理单元。
进一步的，所述中央处理单元通过算法将采集的音频信号拆分成多个音频序列，将拆分的序列和之前存储的门禁音频短序列做减法后计算绝对平均值，小于阈值则识别为相同门禁信号。
进一步的，还包括音频记录单元，所述音频记录单元连接所述中央处理单元，输送来的音频由所述中央处理单元控制存入音频记录单元。
进一步的，所述提示单元包括震动器与LED全彩灯，所述震动器、LED全彩灯连接所述中央处理单元。
更进一步的，所述提示单元还包括喇叭，所述喇叭连接所述中央处理单元。
进一步的，所述中央处理单元还设有自学习模块，通过音频记录以及识别比对的数据，进行智能自学习，和之前储存的门禁声音做对比、计算，计算出更精确的门禁声音作为正确的门禁音频。
进一步的，所述供电单元为电池单元。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)本发明通过记下声音进行比对，来识别门禁系统的声音，并转换成触感、灯光、语音等多种信号提示听障人士；
(2)本发明不破坏原有门禁系统，结构简单，使用方便，适用于各种门禁系统，内部自带电池可进行充电，成品体积小可安装在任意位置；
(3)本发明除了触感、灯光、语音等多种信号提示，还通过433通信与家庭内的一些其他433接收设备(例如听障人士随身的智能穿戴设备等)发送提示信号，另外还使用物联模组通过网络(公网、专网等)连接云端平台，再通过云端平台向听障人士使用的智能移动设备发送提示信号，为听障人士搭建一种无障碍连接，解决听障人士的社交、独居、访客等各种需求。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图；
图2是本发明实施例的中央处理单元的电路示意图；
图3是本发明实施例的音频采集放大模块的电路示意图；
图4是本发明实施例的滤波模块的电路示意图；
图5是本发明实施例的音频比对单元的电路示意图；
图6是本发明实施例的音频记录模单元的电路示意图；
图7是本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提出了一种用于听障人士的智能门禁感应系统，如图1所示，包括中央处理单元、电池单元、采集单元、音频比对单元、提示单元、通信单元、音频记录单元，所述采集单元连接所述音频比对单元，所述音频比对单元、电池单元、提示单元、通信单元、音频记录单元连接所述中央处理单元；
所述采集单元包括依次连接的阵列麦克风、音频采集放大模块、滤波模块，所述阵列麦克风能利用两个麦克风接收到声波的相位之间的差异对声波进行过滤，能最大限度将环境背景声音清除掉，只剩下需要的声波，通过阵列麦克风对音频信号进行精准采集，再通过音频采集放大模块进行信号放大，所述音频采集放大模块电路如图3所示，工作过程为：通过SA1(麦克风)采集音频信号，通过U1B先做一级放大，放大后的信号进入U1A进行二级放大，放大倍数可以通过VR1进行调整。
所述滤波模块的电路图如图4所示，通过一个选择声音频率的IC芯片的选频功能，预设好频率值选择固定频率的声音,把正确频率的音频选择记录下来精准区分出正常音频和杂音，过滤出需要的音频信号，再通过音频比对单元传输至中央处理单元；
所述音频比对单元的电路图如图5所示，声音信号通过放大后，是一种不规则的波形，需要将这种信号转换为单片机可以识别的高低电平信号，所述音频比对单元原理就是通过过零比较把声音信号转换为单片机能识别的高低电平信号。
所述中央处理单元的电路示意图如图2所示，通过核心算法将之前记录下来的音频信号和储存的音频进行逐帧比较。由于门禁声音皆为短音频，故可将音频信号拆分成多个音频序列，将拆分的序列和之前存储的门禁音频的短序列做减法后计算绝对平均值，小于阈值认为是相同门禁信号。
如图6所示为音频记录单元，所述音频记录单元受中央处理单元控制将多种门禁系统的声音记录下来，方波信号进入中央处理单元以后，中央处理单元会通过固定的频率对方波信号进行解析，解析成0、1码信息，中央处理单元控制记录下来的就是解析后的0、1码信息。
通过上述音频记录、识别、比对，中央处理单元会进行智能自学习，兼容更多类型的门禁系统。
所述提示单元包括震动器与LED全彩灯、喇叭，所述震动器、LED全彩灯、喇叭连接所述中央处理单元，当中央处理单元识别采集到的声音为门禁音频时，则驱动震动器、LED全彩灯、喇叭发出提示信号。
如图1所示，所述通信单元包括物联模组和433通信模组，所述物联模组通过网络与云端平台通信，本发明通过物联模块上报到云端平台，并通过云端平台下发到用户额智能移动终端实现远程监控；所述433通信模组与家庭内的433接收设备通信，使家里的其它提示设备发出提示。
本发明通过滤波模块选频的IC芯片使用自唤醒技术，平时无声音信号，或者声音信号未在指定频率内时，选频芯片无动作，中央处理单元只开启少量管脚进入低功耗，当声音频率正确时，选频芯片识别为正确频率，会给中央单元一个启动唤醒信号，中央单元脱离低功耗模式进入正常工作模式，唤醒其他器件。所以当无信号的时候只有放大回路和选频芯片正常工作，其他模块均处于低功耗带唤醒状态。平时无音频信号的情况下长时待机，实现超低的待机功耗和超低的工作功耗，超长待机，减少充电次数。
本发明采用独立供电+全无线传输方案，无需单独供电，节省了接线、布线的成本，方便携带、安装和使用。
本发明的整体工作流程如图7所示，中央处理单元由电池单元供电。初次使用的时候门禁音乐由阵列麦克风采集，通过音频采集放大模块和滤波模块进入中央处理单元，中央处理单元通过解析记录下门禁音乐。当门禁再次触发的时候，阵列麦克风采集音乐上报中央处理单元，中央处理单元和初次记录下来的门禁音乐对比确认为门禁音乐后，驱动震动器震动、LED全彩灯闪烁对应的颜色、喇叭发出对应的语音信息，同时通过433通信模组向家庭内的433接收设备发送门禁信息，通过物联模组向云端平台(A09)上报门禁信息。如比对不成功，则认为是杂音过滤掉。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，包括中央处理单元、供电单元、采集单元、音频比对单元、提示单元，所述采集单元连接所述音频比对单元，所述音频比对单元、供电单元、提示单元连接所述中央处理单元；所述采集单元用于采集声音并通过音频比对单元输送至所述中央处理单元，所述音频比对单元通过过零比较把声音信号转换为中央处理单元能识别的高低电平信号；所述中央处理单元、解析记录门禁音频，并通过内部算法对采集的音频进行比对识别，然后驱动提示单元进行震动与色光的提示。
2.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，还包括通信单元，所述通信单元包括物联模组和433通信模组，所述物联模组通过网络与云端平台通信，所述433通信模组与家庭内的433接收设备通信。
3.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，所述采集单元包括依次连接的阵列麦克风、音频采集放大模块、滤波模块，所述阵列麦克风采集音频信号输送至音频采集放大模块进行信号放大，所述滤波模块利用内部的选频IC把正确频率的音频选择记录下来，滤掉干扰杂音后传输给中央处理单元。
4.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，所述中央处理单元通过算法将采集的音频信号拆分成多个音频序列，将拆分的序列和之前存储的门禁音频短序列做减法后计算绝对平均值，小于阈值则识别为相同门禁信号。
5.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，还包括音频记录单元，所述音频记录单元连接所述中央处理单元，输送来的音频由所述中央处理单元控制存入音频记录单元。
6.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，所述提示单元包括震动器与LED全彩灯，所述震动器、LED全彩灯连接所述中央处理单元。
7.根据权利要求6所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，所述提示单元还包括喇叭，所述喇叭连接所述中央处理单元。
8.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，所述中央处理单元还设有自学习模块，通过音频记录以及识别比对的数据，进行智能自学习，和之前储存的门禁声音做对比、计算，计算出更精确的门禁声音作为正确的门禁音频。
9.根据权利要求1所述的一种用于听障人士的智能门禁感应系统，其特征在于，所述供电单元为电池单元。
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