CN202542604U - 电梯的语音识别人机交互装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电梯的语音识别人机交互装置，包括召唤盒（1）及呼梯按钮，其中，还包括语音识别组件，语音识别组件包括语音输入模块（2）、A/D转换器（3）、语音指令提取模块（4）、预设数据存储模块（5）、匹配判断模块（6）、指令输出模块（7）、接口电路（8）、和电源模块（9），语音输入模块（2）与A/D转换器（3）相连，A/D转换器（3）的数字信号输出端与语音指令提取模块（4）的信号输入端相连，语音指令提取模块（4）和预设数据存储单元（5）共同接入匹配判断模块（6）中，匹配判断模块（6）与指令输出控制模块（7）相连，指令输出模块（7）与接口电路（8）相连用以向电梯系统输出控制指令。本实用新型兼具传统按钮式交互功能和语音识别交互功能，能够通过语音来实现召唤指令登记，更具人性化。

Description

电梯的语音识别人机交互装置

技术领域

本实用新型涉及一种电梯人机交互装置，尤其是带有语音识别功能的电梯人机交互装置。

背景技术

电梯现有的指令登记的输入通过机械式或触摸式按钮来实现电梯的指令登记，实现人机对话；现有的指令登记需要乘客用手来进行操作，由此，现有的电梯指令登记系统存在以下不足：1、按钮有机械寿命、存在卡阻现象；2、盲人操作、识别比较困难，需要专用的盲文按钮；3、残疾人尤其是轮椅残疾人由于高度不够，不方便操作，需要专门另配一套指令登记系统。

目前语音识别器在个人电脑和手持式信息设备上的应用已经很成熟，但是基于单片机的语音识别器用在电梯领域的研究才刚刚开始。经检索中国专利，发现有公开号CN201251923Y，名称为“语音识别控制器”的实用新型专利，涉及到一种基于单片机控制的语音识别控制器，但该专利不能实现与电梯的直接数据交换并控制电梯。与现有技术相比本实用新型实现了语音识别控制电梯，通过语音实现与电梯的人机对话。在电梯领域里具有领先性和创新性。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种电梯的语音识别人机交互装置，在传统按钮式人机交互界面的基础上增加非接触式的语音识别组件，通过语音指令控制电梯，实现人机对话，方便了一些行动不便的人进行智能的指令登记和人机对话。本实用新型的技术方案描述如下：

电梯的语音识别人机交互装置，包括传统召唤盒1及呼梯按钮，其特征在于：还包括语音识别组件，语音识别组件包括语音输入模块2、A/D转换器3、语音指令提取模块4、预设数据存储模块5、匹配判断模块6、指令输出模块7、接口电路8、和电源模块9，其中，语音输入模块2与A/D转换器3相连，A/D转换器3的数字信号输出端与语音指令提取模块4的信号输入端相连，语音指令提取模块4和预设数据存储单元5共同接入匹配判断模块6中，匹配判断模块6与指令输出控制模块7相连，指令输出模块7与接口电路8相连用以向电梯系统输出控制指令。

进一步地，所述语音输入模块2、A/D转换器3、语音指令提取模块4、预设数据存储模块5、匹配判断模块6、指令输出模块7、和接口电路8安装在电梯召唤盒1内。

所述语音输入模块2为电容式高保真麦克风。

所述语音指令提取模块4还包括前端处理模块41，所述前端处理模块41接收的音频范围为50~3kHz。

所述A/D转换器3、语音指令提取模块4、预设数据存储单元5、匹配判断模块6、和指令输出模块7集成在一块单片机10上。

所述召唤盒1里还装有红外传感器和语音播放器。

所述电源模块9与厅站指示照明电源或电梯自身动力电源相连。

该技术方案有益效果在于可以兼具传统按钮式交互功能和语音识别交互功能，语音识别交互功能不需人与电梯直接接触，通过语音来实现召唤指令登记，解放了乘客的双手，方便了乘客，特别是方便了残疾人、盲人、小孩等乘坐电梯，更具人性化。

附图说明

图1为语音识别人机交互装置的工作原理框图。

图2为语音识别组件在电梯系统的安装位置图。

图中所示：1：召唤盒，2：语音输入模块，3：A/D转换器，4：语音指令提取模块，41：前端处理模块，5：预设数据存储模块，6：匹配判断模块，7：指令输出模块，8：接口电路，9：电源模块，10：单片机，mic：电容式麦克风。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图进一步详细描述本实用新型的技术内容和具体实施方式。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

如图2所示为语音识别组件在电梯系统的安装位置图，其中，语音输入模块2、A/D转换器3、语音指令提取模块4、预设数据存储模块5、匹配判断模块6、指令输出模块7、和接口电路8安装在电梯召唤盒1内（部分组件在召唤盒内部看不到，这些组件安装在厅门外的墙壁上也是可以的，但是这样增加了额外工作），属于语音输入模块2的电容式高保真麦克风mic安装在电梯召唤盒1里，用于接收乘客的语音召唤指令（下称语音指令），采用电容式高保真麦克风mic语音输入的准确率，使人与语音输入模块2的通话距离达5米以上。同时，在召唤盒1中还可以安装有红外线传感器和语音播放器，用于实时采集附近是否有乘客等候电梯，如果红外线传感器采集到有乘客在感应范围内，则启动语音识别组件，等待语音指令，如果乘客在红外线感应区域内等待超过一定时间（比如3秒或5秒以上）而未发出语音指令，则召唤盒1中的语音播放器自动播放录制好的声音，比如“请问您要去几楼？”之类的询问语句，提醒乘客发出语音指令。除此之外，其后过程还需要对红外线传感器和语音播放器做一定的逻辑控制，语音识别组件响应语音指令或传统电梯控制系统响应按压呼梯按钮信号都可以起到召唤电梯并停止红外线传感器和语音播放器的工作的作用，以免语音播放器反复播放形成噪音，当厅门关闭后，红外线传感器重新处于工作状态，语音播放器处于待机状态。

如图1所示为语音识别人机交互装置的工作原理框图，当属于语音输入模块2的电容式高保真麦克风mic接收到相应的语音指令后，语音输入模块2将该语音指令传送给A/D转换器3进行模数转换，A/D转换器3将声音模拟信号转换成数字信号后传送给语音指令提取模块4，语音指令提取模块4具有一个前端处理模块41，先对原始语音进行处理，部分消除噪声和不同说话人带来的影响，使处理后的信号更能反映语音的本质特征。所述前端处理41包含了端点检测和语音增强。端点检测是指在语音信号中将语音和非语音信号时段区分开来，准确地确定出语音信号的起始点。经过端点检测后，后续处理就可以只对语音信号进行，这对提高模型的精确度和识别正确率有重要作用。语音增强的主要任务就是消除环境噪声对语音的影响。其方法是采用维纳滤波，该方法在噪声较大的情况下效果好于其它滤波器，可以排除相应的干扰信号。语音指令提取模块4对数字化的语音指令进行处理后，将其传送给匹配判断模块6，在匹配判断模块6中该语音指令进一步与预设数据存储单元5中标准语音信号相比较。所述预设数据存储单元5中预先存储有电梯控制系统能够识别并进行相应动作的标准语音信号，比如表达楼层的语句“一楼”“二楼”“三楼”等，在匹配判断模块6中将采集到的语音指令与预设数据存储单元5中的标准语音信号进行分析比较，进而识别该语音指令是否是可识别的乘客的呼梯需求，如果是则将该语音指令传送给指令输出模块7，由指令输出模块7传送给电梯接口电路8，从而控制电梯运行响应该语音指令；如果不是可识别的语音指令，则匹配判断模块6不能将其作为语音指令发送给指令输出模块7，以免使电梯误操作。由于两个语音信号进行比较判断其相似度属于已知技术，在此不再赘述匹配判断模块6具体使用的电子器件以及工作原理。由此可知，在语音识别组件的工作过程中，共有三个步骤对外部语音信号进行了筛选，首先是电容式麦克风mic对一定距离一定分贝的语音信号进行采集，其次由语音指令提取模块4对模数转换后的数字语音指令进行范围选取，第三在匹配判断模块6对语音指令进行分析比对，最终判断出采集到的语音指令是否是乘客实际的呼梯需求，提高了语音识别组件的准确性，也使得电梯人机交互装置更加准确。

另外，为提高语音识别组件与电梯控制系统的通讯效率，申请人在指令输出模块7的信号输出端集成有与电梯进行数据交换的RS232通讯接口电路8，实现与电梯直接通讯进行数据交换。

为该语音识别组件各模块提供电力支持的电源模块9可以单独安装在机房中的电源箱，但是这样不可取，而且有些无机房电梯避免大型电源箱的存在，所以该电源模块可以与电梯自身的动力电源（主机电源）或厅站指示照明电源相连，尤其是厅站指示照明为最佳。

为进一步提高带有语音识别组件的电梯人机交互装置的集成度，缩小功能模块的体积，所述A/D转换器3、特征语音信息提取模块4、预设数据存储单元5、匹配判断模块6、和指令输出模块7可以集成在一块单片机10上，即由一块单片机10完成上述7大模块的功能，为此，发明人选择GPCE063A单片机，通过烧入一定的逻辑语言，使其完成具体实施方式中所提到的各功能模块的工作，单片机10的使用使得各模块之间不再有通讯上的问题，效率大大提高，而且维护起来也较为方便。

同时，语音输入模块2安装在召唤盒1内，与传统的呼梯按钮同时存在，也不影响传统的电梯召唤信号的传输与电梯系统对该信号的响应，也使得电梯人机交互装置增强了功能，更加人性化。

本实用新型仅就本实用新型的一最佳实施例进行详细的描述，但不能理解为对本实用新型实施的其他方式的限制，凡是在本实用新型基础上进一步的改进和类似或雷同的方案，均视为是本实用新型请求保护的范围。

Claims (7)

1.电梯的语音识别人机交互装置，包括传统召唤盒（1）及呼梯按钮，其特征在于：还包括语音识别组件，所述语音识别组件包括语音输入模块（2）、A/D转换器（3）、语音指令提取模块（4）、预设数据存储模块（5）、匹配判断模块（6）、指令输出模块（7）、接口电路（8）、和电源模块（9），其中，所述语音输入模块（2）与所述A/D转换器（3）相连，A/D转换器（3）的数字信号输出端与所述语音指令提取模块（4）的信号输入端相连，所述语音指令提取模块（4）和所述预设数据存储单元（5）共同接入所述匹配判断模块（6）中，匹配判断模块（6）与所述指令输出控制模块（7）相连，指令输出模块（7）与所述接口电路（8）相连用以向电梯系统输出控制指令。

2.根据权利要求1所述的电梯的语音识别人机交互装置，其特征在于：所述语音输入模块（2）、A/D转换器（3）、语音指令提取模块（4）、预设数据存储模块（5）、匹配判断模块（6）、指令输出模块（7）、和接口电路（8）安装在电梯召唤盒（1）内。

3.根据权利要求1或2所述的电梯的语音识别人机交互装置，其特征在于：所述语音输入模块（2）为电容式高保真麦克风。

4.根据权利要求1所述的电梯的语音识别人机交互装置，其特征在于：所述语音指令提取模块（4）还包括前端处理模块（41），所述前端处理模块（41）接收的音频范围为50~3kHz。

5.根据权利要求1或2所述的电梯的语音识别人机交互装置，其特征在于：所述A/D转换器（3）、语音指令提取模块（4）、预设数据存储单元（5）、匹配判断模块（6）、和指令输出模块（7）集成在一块单片机（10）上。

6.根据权利要求1或2所述的电梯的语音识别人机交互装置，其特征在于：所述召唤盒（1）里还装有红外传感器和语音播放器。

7.根据权利要求1所述的电梯的语音识别人机交互装置，其特征在于：所述电源模块（9）与厅站指示照明电源或电梯自身动力电源相连。

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