CN116524927B - 一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及呼吸器技术领域，具体涉及一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，包括语音采集模块、语音识别模块、中心处理器和通讯模块；语音识别模块接收语音采集模块采集的外部语音，且输出调整指令；中心处理器对调整指令进行解析后向呼吸器发送第一执行信号。通过本发明，可有效实现电动送风过滤式呼吸器的语音控制，使得电动送风过滤式呼吸器的控制摆脱工作场景的限制，无论在狭小空间内，或者任何其他难以操作的场合下，均能够通过语音的输出而快速的实现呼吸器的参数调整，从而更加快捷高效的修改系统参数，同时可实现用户在盲操按键过程中当前参数的提醒。本发明中还请求保护一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制方法。

Description

一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统及方法

技术领域

本发明涉及呼吸器技术领域，具体涉及一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统及方法。

背景技术

电动送风过滤式呼吸器的基本原理为通过一个送风装置将经过滤盒过滤的空气不间断送入头面部的呼吸区，形成一个将多余空气不断向外挤压的正压区；上述做法的优势为大多数头罩和硬盔，仅需要松弛穿戴，在面部呼吸区形成相对密封即可，并不要求严格的负压测试和密封，正压区的形成极大程度上解决了长时间佩戴的头面部压迫不适感，同时避免自吸面罩对话和其他面部动作可能导致的渗漏，而且因为送风不间断且流量较大（170L/min以上），可完全避免自吸式面罩容易出现的呼吸阻力、以及湿热废气积聚导致的不适感。

目前，现有的电动送风过滤式呼吸器采用按键控制的形式，可满足系统参数的修改需求；但是，在实际工作的过程中，可能会因为作业场合的限制，如狭小空间的操作等，而使得按键动作的执行具有一定的不便性。

发明内容

本发明中提供了一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统及方法，从而有效解决背景技术中所指出的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，包括语音采集模块、语音识别模块、中心处理器和通讯模块；

所述语音采集模块对外部语音进行采集；

所述语音识别模块接收所述外部语音，对所述外部语音进行语音信息识别，且依据识别结果输出调整指令；

所述中心处理器接收所述调整指令，对所述调整指令进行解析后依据解析结果向所述呼吸器主机发送调整至期望参数信息的第一执行信号；

所述调整指令和第一执行信号均通过所述通讯模块进行传送。

进一步地，还包括扬声器；

所述中心处理器还用于向所述扬声器发送进行语音播报的第二执行信号；

所述扬声器响应所述第二执行信号，且执行呼吸器至少部分参数信息的语音播报；

所述第二执行信号通过所述通讯模块传送。

进一步地，还包括语音处理模块，接收来自所述语音采集模块的外部语音，对所述外部语音进行降噪处理，且在处理后发送至所述语音识别模块。

进一步地，所述通讯模块通过有线和/或无线的形式传输，无线的形式传输至少包括Zig-Bee，蓝牙，无线宽带。

进一步地，所述语音采集模块包括两咪头，两所述咪头分别位于头部佩戴内部和外部；

使用状态下，位于头部佩戴内的所述咪头较另一咪头更靠近使用者嘴部位置，且两所述咪头分别位于使用者面部两侧。

一种如上所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制两所述咪头分别获得第一外部语音信号和第二外部语音信号，其中，所述第一外部语音信号来自头部佩戴内部的所述咪头；

将所述第二外部语音信号转化为相反的信号，与所述第一外部语音信号进行叠加抵消，得到校准语音信号；

将所述校准语音信号发送至所述语音识别模块，控制所述语音识别模块对所述校准语音信号进行语音信息识别。

进一步地，所述中心处理器对呼吸器的当前参数信息和期望参数信息进行计算处理，且根据计算处理结果对呼吸器的参数信息变化过程进行控制。

进一步地，所述计算处理包括计算当前参数信息和期望参数信息的差值且对所述差值的绝对值与第一阈值进行比较，以及计算期望参数信息相对于当前参数信息的变化率且对所述变化率的绝对值与第二阈值进行比较中的至少一种。

进一步地，分别进行所述差值的绝对值与第一阈值的比较，以及所述变化率的绝对值与第二阈值的比较，且依据比较结果进行以下控制：

当所述差值的绝对值小于等于第一阈值，且所述变化率的绝对值小于等于第二阈值时，控制所述呼吸器直接从当前参数信息调整至期望参数信息；

当所述差值的绝对值大于第一阈值，且所述变化率的绝对值小于等于第二阈值时，或者，当所述差值的绝对值小于等于第一阈值，且所述变化率的绝对值大于第二阈值时，控制所述呼吸器平滑地从所述当前参数信息调整至期望参数信息；

当所述差值的绝对值大于第一阈值，且所述变化率的绝对值大于第二阈值时，控制所述呼吸器阶梯式地从所述当前参数信息调整至期望参数信息。

进一步地，在阶梯式的控制方式中，设定控制的总时长为固定值。

进一步地，在所述中心处理器内预存针对呼吸器的基础参数信息，且根据所述基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息，对所述总时长内的阶梯数量进行调整。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

在本发明中，提供了一种能够实现语音控制的系统，从而可有效实现电动送风过滤式呼吸器的语音控制，此种控制方式使得电动送风过滤式呼吸器的控制摆脱工作场景的限制，无论在狭小空间内，或者任何其他难以操作的场合下，均能够通过语音的输出而快速的实现呼吸器的参数调整，从而更加快捷高效的修改系统参数。

另外，本发明中通过扬声器的设置，使得使用者在通过语音控制而盲操的过程中，可获得当前参数的语音播报提醒，此处的播报可通过程序的设定而为主动的，即调整则播报，且播报可在调整前或后；或者，在使用者需要时，通过语音控制该项播报工作的执行；再或者，在特殊情况发生时进行播报。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统的框架图；

图2为语音采集模块和扬声器在防护面罩外部的一种安装位置示意图；

图3为语音采集模块安装于防护面罩外部，且引线贯穿至防护面罩内部的示意图；

图4为语音采集模块和引线均安装于防护面罩内部的示意图；

图5为咪头分别在头罩内部和外部进行安装的一种安装位置示意图；

图6为软管及内部嵌入引线的示意图；

图7为中心处理器对呼吸器的当前参数信息和期望参数信息进行计算处理，且根据计算处理结果对呼吸器的参数信息变化过程进行控制的示意图；

附图标记：1、防护面罩；2、咪头；3、扬声器；4、头罩；5、引线；6、软管；61、端口、7、呼吸器主机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，包括语音采集模块、语音识别模块、中心处理器和通讯模块；其中，语音采集模块、语音识别模块可位于呼吸器的头部佩戴上，中心处理器位于呼吸器主机7上，通讯模块位于头部佩戴和呼吸器主机7上；

语音采集模块对外部语音进行采集；语音识别模块接收外部语音，对外部语音进行语音信息识别，且依据识别结果输出调整指令；中心处理器接收调整指令，对调整指令进行解析后依据解析结果向呼吸器主机7发送调整至期望参数信息的第一执行信号；调整指令和第一执行信号均通过通讯模块进行传送。

在本发明中，提供了一种能够实现语音控制的系统，从而可有效实现电动送风过滤式呼吸器的语音控制，此种控制方式使得电动送风过滤式呼吸器的控制摆脱工作场景的限制，无论在狭小空间内，或者任何其他难以操作的场合下，均能够通过语音的输出而快速的实现呼吸器的参数调整，从而更加快捷高效的修改系统参数。

在实施过程中，语音控制系统并不会因呼吸器主机7和头部佩戴的外部结构形式而受到影响，本发明中，头部佩戴包括但不限于防护面罩1和头罩4等等，即本发明中的语音控制系统可针对配置防护面罩1的呼吸器进行使用，如图2~4所示；或者针对配置头罩的呼吸器进行使用，如图5所示；上述形式的呼吸器均可通过语音控制系统的使用而实现工作参数的调整，均在本发明的保护范围内。

在本发明中，通讯模块可为无线通讯模块，无线的形式传输至少包括Zig-Bee，蓝牙，无线宽带；或者通过引线5而实现有线通讯传输，如图3和4所示，分别展示了防护面罩1外部和内部的语音采集模块通过引线5进行通信传输的方式；当然，还包括两种通讯方式均采用的形式，此种情况可以是相互备用的。其中，外部的语音采集模块的引线5可通过引入防护面罩1内而实现更加美观的目的。如图6所示，引线5可通过嵌入软管6内而获得保护，具体可在软管6的端口61实现引线5的固定。

在实施过程中，一种优化的实施方式为，还包括扬声器3；中心处理器还用于向扬声器3发送进行语音播报的第二执行信号；扬声器3响应第二执行信号，且执行呼吸器至少部分参数信息的语音播报；第二执行信号通过通讯模块传送。在实施过程中，扬声器3可通过语音识别模块中的语音识别芯片接收来自中心处理器的第二执行信号，进行语音播报，语音识别芯片型号可采用LD3320，中心处理器通过电源的接入而实现工作，在实际工作的过程中，如图1所示，其可通过第一执行信号的输出，而实现风机的控制，从而实现风量的调节等。

通过扬声器3的设置，使得使用者在通过语音控制而盲操的过程中，可获得当前参数的语音播报提醒，此处的播报可通过程序的设定而为主动的，即调整则播报，且播报可在调整前或后，中心处理器直接在第一执行信号后发送第二执行信号；或者，可在使用者需要时，通过语音控制该项播报工作的执行，此处的语音控制同样需要语音采集模块进行采集、语音识别模块进行语音信息识别而输出播报指令，以及中心处理器对于播报指令进行解析，而后发送出第二执行信号；再或者，播报还可在特定情况发生时而自动执行，例如故障情况或者低电量情况等；当然，上述各种情况实现两种及以上的方式可使得呼吸器获得更好的使用体验。

在具体实施的过程中，通过语音播报的参数信息可包括当前风量，电池电量及故障信息等，其中，声音的输出通过扬声器3来实现，通过语音播报功能的加入，使得呼吸器的使用者随时可以了解到当前呼吸器的工作模式和设置参数，并在出现故障或报警时能第一时间得到提示。如图2所示，扬声器3可安装在呼吸器的防护面罩1外部，或者安装在头罩4外部，再或者其他任何适于安装的位置。

在实际工作的过程中，工作的环境中可能存在较大的噪音，而为了避免此种情况对于呼吸器语音控制的影响，作为上述实施例的优选，还包括语音处理模块，接收来自语音采集模块的外部语音，对外部语音进行降噪处理，且在处理后发送至语音识别模块，从而可使得语音识别模块获得更加明确的语音信息。

作为进一步优化的方式，语音采集模块包括两咪头2，两咪头2分别位于头部佩戴内部和外部；使用状态下，位于头部佩戴内的咪头2较另一咪头2更靠近使用者嘴部位置，且两咪头2分别位于使用者面部两侧，如图5所示，针对头罩4展示了此种优化安装方式；通过位置的控制，可使得两咪头2之间的距离在10cm以上。

基于上述优化，本发明可实现的一种优化控制方式为：

S1：控制两咪头2分别获得第一外部语音信号和第二外部语音信号，其中，第一外部语音信号来自头部佩戴内部的咪头2；

S2：将第二外部语音信号转化为相反的信号，与第一外部语音信号进行叠加抵消，得到校准语音信号；

S3：将校准语音信号发送至语音识别模块，控制语音识别模块对校准语音信号进行语音信息识别。

靠近嘴部的咪头2接收到使用者的第一外部语音信号和第一背景噪音信号，另一咪头接收到使用者的第二外部语音信号和第二背景噪音信号；其中，由于两咪头2均处在操作环境中，因此接收到的第一背景噪音信号和第二背景噪音信号是基本一致的；而由于另一咪头2位于面罩的外部，距离使用者嘴部较远，其所接收的第二外部语音信号是可忽略的；因此通过与第二外部语音信号相反的信号与第一外部语音信号进行叠加，可获得相对纯净的外部语音信号。

在本发明中，保护了一种呼吸器的语音控制系统，但在实际使用的过程中，并不代表按键控制的方式不能够被使用，如图1所示，其同样可作为备选的控制方式而参与到呼吸器的参数信息调整过程中。

在实施的过程中，呼吸器响应第一执行信号的过程可以是多种多样的，例如直接从一个参数信息变化至另一个参数信息，从而经历相对“突变”的过程；或者，从一个参数信息逐渐的变化至另一个参数信息，从而经历相对“平缓”的过程，为了使得上述过程的选择获得依据，从而实现使用者更好的体验，本发明中提供了上述实施例中电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统的控制方法：

中心处理器对呼吸器的当前参数信息和期望参数信息进行计算处理，且根据计算处理结果对呼吸器的参数信息变化过程进行控制。

而具体地，作为上述实施例的优选，计算处理包括计算当前参数信息和期望参数信息的差值且对差值的绝对值与第一阈值进行比较，以及计算期望参数信息相对于当前参数信息的变化率且对变化率的绝对值与第二阈值进行比较中的至少一种，从而获得可量化的控制依据。

而作为一种更为具体的做法，如图7所示，计算处理包括分别进行差值的绝对值与第一阈值的比较，以及变化率的绝对值与第二阈值的比较，且依据比较结果进行以下控制：

当差值的绝对值小于等于第一阈值，且变化率的绝对值小于等于第二阈值时，控制呼吸器直接从当前参数信息调整至期望参数信息；此种情况下，参数信息的变化幅度无论从哪个角度而言均是相对小的，因此可通过参数的快速调整而达到预期的目的，且此种控制方式不易造成使用者的不适感；

当差值的绝对值大于第一阈值，且变化率的绝对值小于等于第二阈值时，此种情况下，当前参数信息往往已经处于较高的数值范围，而变化率相对可控，或者，当差值的绝对值小于等于第一阈值，且变化率的绝对值大于第二阈值时，此种情况下，当前参数信息往往处于较低的数值范围，且参数变化量相对可控，因此，控制呼吸器平滑地从当前参数信息调整至期望参数信息；从而基于相对可控的变化过程，而实现舒适平滑的参数变化过程；

当差值的绝对值大于第一阈值，且变化率的绝对值大于第二阈值时，控制呼吸器阶梯式地从当前参数信息调整至期望参数信息。此种情况下，说明参数信息的变化在各个方面均属于超标的情况，此种情况下，可能存在的原因在于由于操作经验受限，或者对当下的工况的判断错误等，使得调整指令是不当的，因此，在此种情况下，通过阶梯式的调整方式，使得变化的过程为使用者提供“反悔”时间，每次变化后，间隔的时间均可作为使用者感受和思考的时间，当其通过判断而认定调整指令存在偏差时，可在两次间隔之间发出新的调整指令，从而避免因为强烈的不适感而给操作安全带来影响。

作为一种具体的实施方式，在本发明中的阶梯式的控制方式中，设定每个阶梯的时长为固定值，从而保证充足的感受和思考时间，均通过相同的时间间隔为使用者提供“反悔”时间。

或者，作为另外一种实施方式，在阶梯式的控制方式中，设定控制的总时长为固定值，从而保证即便采用阶梯的方式，仍然能够相对精准的完成控制的过程。在此种方式下，在中心处理器内预存针对呼吸器的基础参数信息，且根据基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息，对总时长内的阶梯数量进行调整，此种方式使得控制更加精准，而作为进一步的优选方式，根据基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息之间的方差，对阶梯数量进行调整，其中，阶梯数量与基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息之间的方差正相关。

在实施过程中，当方差较小时，说明基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息之间的离散程度较小，在针对基础参数信息进行选择的过程中，往往选择较为常规的且被普适性的认为较为舒适的参数信息，因此基于此数据，当离散程度较小时，参数信息的调整处于相对平稳的状态，因此可适当的使得调节后的阶梯数量减少，通过更大的跨度来降低控制的难度。

而当方差较大时，说明基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息之间的离散程度较大，因此参数信息的调整处于相对波动的状态，因此可适当的使得调节后的阶梯数量增多，从而使得调节后的间隔数量增多，通过更小的跨度来保证呼吸器工作的相对稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，包括语音采集模块、语音识别模块、中心处理器和通讯模块；

所述语音采集模块对外部语音进行采集；

所述语音识别模块接收所述外部语音，对所述外部语音进行语音信息识别，且依据识别结果输出调整指令；

所述中心处理器接收所述调整指令，对所述调整指令进行解析后依据解析结果向所述呼吸器主机发送调整至期望参数信息的第一执行信号；

所述调整指令和第一执行信号均通过所述通讯模块进行传送；

所述中心处理器对呼吸器的当前参数信息和期望参数信息进行计算处理，且根据计算处理结果对呼吸器的参数信息变化过程进行控制；

所述计算处理包括计算当前参数信息和期望参数信息的差值且对所述差值的绝对值与第一阈值进行比较，以及计算期望参数信息相对于当前参数信息的变化率且对所述变化率的绝对值与第二阈值进行比较，且依据比较结果进行以下控制：

当所述差值的绝对值小于等于第一阈值，且所述变化率的绝对值小于等于第二阈值时，控制所述呼吸器直接从当前参数信息调整至期望参数信息；

当所述差值的绝对值大于第一阈值，且所述变化率的绝对值小于等于第二阈值时，或者，当所述差值的绝对值小于等于第一阈值，且所述变化率的绝对值大于第二阈值时，控制所述呼吸器平滑地从所述当前参数信息调整至期望参数信息；

当所述差值的绝对值大于第一阈值，且所述变化率的绝对值大于第二阈值时，控制所述呼吸器阶梯式地从所述当前参数信息调整至期望参数信息。

2.根据权利要求1所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，还包括扬声器；

所述中心处理器还用于向所述扬声器发送进行语音播报的第二执行信号；

所述扬声器响应所述第二执行信号，且执行呼吸器至少部分参数信息的语音播报；

所述第二执行信号通过所述通讯模块传送。

3.根据权利要求1所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，还包括语音处理模块，接收来自所述语音采集模块的外部语音，对所述外部语音进行降噪处理，且在处理后发送至所述语音识别模块。

4.根据权利要求1所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，所述通讯模块通过有线和/或无线的形式传输，无线的形式传输至少包括Zig-Bee，蓝牙，无线宽带。

5.根据权利要求3所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，所述语音采集模块包括两咪头，两所述咪头分别位于头部佩戴内部和外部；

使用状态下，位于头部佩戴内的所述咪头较另一咪头更靠近使用者嘴部位置，且两所述咪头分别位于使用者面部两侧。

6.根据权利要求1所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，在阶梯式的控制方式中，设定控制的总时长为固定值。

7.根据权利要求6所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统，其特征在于，在所述中心处理器内预存针对呼吸器的基础参数信息，且根据所述基础参数信息、当前参数信息和期望参数信息，对所述总时长内的阶梯数量进行调整。

8.一种如权利要求5所述的电动送风过滤式呼吸器的语音控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制两所述咪头分别获得第一外部语音信号和第二外部语音信号，其中，所述第一外部语音信号来自头部佩戴内部的所述咪头；

将所述第二外部语音信号转化为相反的信号，与所述第一外部语音信号进行叠加抵消，得到校准语音信号；

将所述校准语音信号发送至所述语音识别模块，控制所述语音识别模块对所述校准语音信号进行语音信息识别。