CN206212383U - 语音控制照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种语音控制照明系统，所述系统包括拾音装置、控制装置和照明装置，拾音装置用于采集语音信号，控制装置包括语音识别芯片、处理器、存储单元、FPGA芯片、照明控制电路单元和电源单元，控制装置用于从接收到的语音信号中识别出语音控制信号，并将语音控制信号解析成控制指令，照明装置用于在照明控制电路的控制下发出照明光。本实用新型实施例提供的语音控制照明系统，可以适用于家庭等私人场所，实现照明装置智能控制，降低能耗，而且通过语音方式控制，更符合人们的交互习惯，操作简单。

Description

语音控制照明系统

技术领域

本实用新型涉及技术照明控制技术领域，特别涉及一种语音控制照明系统。

背景技术

智能照明，即根据环境照明度或控制指令自动调节照明光强，以降低能耗，并给人们的生活带来便利。随着社会经济的发展和人们环保意识的增强，智能照明逐渐渗透到生活的各个方面，例如，街道路边设置的路灯，可以根据环境的光强自动开启及调节灯的亮度；又如，楼道等公共区域设置的照明灯可以根据振动或声音（如脚用力踏地面、或拍掌）自动开启一段时间后又自动熄灭。然而，目前的智能照明多是应用于公共区域照明，针对于家庭照明的应用还较为少见。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可应用于家庭照明的语音控制照明系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：

一种语音控制照明系统，包括拾音装置、控制装置和照明装置，其中，

所述拾音装置为多个，分别安装于不同的位置区域，且每个位置区域至少安装一个，用于采集语音信号，并传输至所述控制装置；

所述控制装置，包括语音识别芯片、处理器、存储单元、FPGA芯片、照明控制电路单元和电源单元，所述语音识别芯片、所述存储单元、所述FPGA芯片及所述电源单元分别与所述处理器电连接，所述FPGA芯片与所述照明控制电路电连接，所述语音芯片用于从接收到的语音信号中识别出语音控制信号，所述处理器用于根据所述语音控制信号的强弱判断发出该语音控制信号的位置，以及将所述语音控制信号解析生成控制指令，所述FPGA芯片用于根据所述控制指令及发出该语音控制信号的位置控制所述照明控制电路；

所述照明装置为多个，分别安装于不同的位置区域，且每个位置区域至少安装一个，用于在所述照明控制电路的控制下发出照明光。

较优地，上述系统中，还包括环境光传感器，与所述FPGA芯片连接，用于采集当前环境光强度，并将采集到的光强度信号传输至所述FPGA芯片；所述FPGA芯片根据所述光强度信号自适应调整所述照明控制电路。 照明装置的光强根据环境光强自适应调节，不仅可以节约能源，还可以使房间的光线一直处于舒适的范围。

作为一种实施方式，所述照明装置为以LED为光源的照明灯。进一步地，所述照明灯为吊灯、吸顶灯、壁灯、台灯、落地灯、或小模块拼接而成的照明墙。照明灯以LED作为光源，节能环保，寿命长。

作为一种可实施方是，所述语音识别芯片为LD3320芯片，所述处理器为TMS320芯片。进一步地，所述LD3320芯片连接有信号指示灯。LD3320芯片连接有信号指示灯，用以指示控制装置的工作状态。

本实用新型实施例提供的语音控制照明系统，可以适用于家庭等私人场所，实现照明装置智能控制，降低家庭能源消耗，绿色环保，另一方面，通过语音控制方式实现照明装置的智能控制，操作简单，更符合人们交互习惯，用户体验感好。另外，控制装置采用语音识别芯片、处理器及FPGA配合使用实现语音控制，实现方式更简单，且对单个芯片的硬件要求不高，可以降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的语音控制照明系统的结构示意图。

图2为定位示意图。

图3为实施例中语音识别芯片的原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种语音控制照明系统，该系统包括拾音装置、控制装置及照明装置。其中，

拾音装置为多个，分别安装于不同的房间，且每个房间至少安装一个，用于采集语音信号，并传输至控制装置。如图2所示，拾音装置（编号A、B、C、D）布置于房间1（Room1），拾音装置（编号E、F、G、H）布置于房间2（Room2）。为了更有效地采集语音信号，可以根据房间的大小，在一个房间放置一个或多个拾音装置。拾音装置可以是麦克风等设备。

控制装置，包括语音识别芯片、处理器、存储单元、FPGA芯片、照明控制电路单元和电源单元，电源单元为整个装置提供电源，语音识别芯片、存储单元、FPGA芯片及电源单元分别与处理器电连接，FPGA芯片与照明控制电路电连接，语音芯片用于从接收到的语音信号中识别出语音控制信号，处理器用于根据语音控制信号的强弱判断发出该语音控制信号的位置，以及将语音控制信号解析生成控制指令，FPGA芯片用于根据控制指令及发出该语音控制信号的位置控制照明控制电路。

照明装置为多个，分别安装于不同的位置区域，且每个位置区域至少安装一个，用于照明控制电路的控制下发出照明光。

上述的照明控制电路包括多条照明支路，一条照明支路连接一个位置区域的所有照明装置，FPGA芯片根据发出语音控制信号的位置控制相应的照明支路的开关及亮度级显示。此处的相应照明支路即是指该照明支路连接的照明装置与发出语音控制信号的位置具有相同位置属性。

如图1及图3所示，LD3320 内部集成了快速稳定的优化算法，因此不需外接Flash和RAM等存储设备，同时LD3320的语音识别率比较稳定，准确率也比较高，因此本实施例中，语音识别芯片优选采用LD3320芯片，LD3320芯片的SPON引脚、SPOP引脚连接有麦克风插座，麦克风通过该麦克风插座与LD3320芯片电连接。麦克风采集的语音信号包括用于智能照明控制的语音控制信号，也包括背景语音信号，例如用户之间的交流说话声，因此语音识别芯片在接收到语音信号后，要从接收到的语音信号中识别出语音控制信号。由于表达不同语义的语音信号具有不同的语音频谱，且语音控制信号的数量有限（例如包括但不限于“开灯”、“关灯”、“一级亮度照明”、“二级亮度照明”、“三级亮度照明”、“四级亮度照明”），因此，可以事先将记录有语音控制信号的语音频谱存储于存储单元中，接收到语音信号时经过语音频谱对比分析，即可识别出语音控制信号。存储单元可以选用W25Q32的32M Flash芯片，可以存储语音频谱，也可用于系统升级存储。

用户发出的语音控制信号可能被多个麦克风（特别是一个房间布置了多个麦克风的情况）同时采集到，因此需要判断出该语音控制信号的发出位置，即用户发出语音控制信号的位置，才能控制正确的照明装置进行照明。如图2所示，语音控制信号可能被编号为A、B、C、D、E、F的麦克风同时采集，因此为了便于区分，各个麦克风在发送语音控制信号时，可以带上自身的身份标识，例如编号，处理器TMS320芯片可以根据麦克风的身份标识首先判别出语音控制信号来源于某个较大范围，如图2中所示，处理器TMS320芯片可以首先判断出语音控制信号来自于Room1。作为较为粗略的控制方式，此时控制装置可以控制整个Room1中布置的照明装置执行控制指令。作为更为精确的控制方式，根据距离越近接收到的信号的强度越强（距离越短，信号被削减得越少，因此信号越强）的原理，控制装置还可以根据接收语音控制信号的强弱来进一步确定语音控制信号的发出位置，如图2中所示，处理器TMS320芯片可以进一步判断出语音控制信号来自于编号为B的麦克风，因此，控制装置控制与编号为B的麦克风具有相同位置属性的照明装置，即FPGA芯片根据控制指令控制连接与编号为B的麦克风具有相同位置属性的照明装置的照明支路。此处的相同位置属性是指归属于相同的位置区域，一个位置区域可以是一个房间内的部分或全部面积范围，也可以是几个房间的面积范围，例如，若某房间内只布置了一个照明装置，那么可以将该整个房间定义为一个位置区域，若房间内布置了多个照明装置，则可以将房间划分为多个位置区域，一个位置区域至少有一个照明装置，又如，从房门口到卧室的整个过道定义为一个位置区域。需要注意的是，多个照明装置可以归属于同一个位置区域，但一个位置区域至少要有一个照明装置；多个麦克风可以归属于同一个位置区域，但每一个麦克风只能归属于一个位置区域。麦克风与照明装置的位置区域归属关系预先已建立，以便于控制装置在生成控制指令后将其发送给对应的照明装置。

作为一种优选的实施方式，FPGA芯片不仅采用多管脚和快速时序控制来实现照明控制电路的开关和灰度级显示动作，FPGA芯片还外接有多路环境光传感器，用于采集当前环境光强度，并将采集到的光强度信号传输至FPGA芯片，FPGA芯片根据该环境光强度完成光强调整计算，自适应调整照明控制电路，以实现自适应亮度调整功能。在调节过程中，较优地，每次调节的亮度幅度可以较小，以避免亮度调节幅度过大影响用户的光适应感受。

为了区分正常对话过程与照明系统的语音控制，可以采用两种方式：一种方式是控制装置可以采用开关打开，只有控制装置打开后才能进行语音辨识。针对于此种方式，本实施例中，如图3所示，LD3320芯片的RSV6、RSV7两个引脚分别连接有一个信号指示灯，其中一个信号指示灯用于指示控制装置的工作状态，当该指示灯亮时控制装置打开，处于工作状态，否则处于关闭未使用状态。另一种方式是控制装置处于常开状态，用户需要在简明的语音控制信号前增加启动控制所需词汇，例如：“智能灯光系统，二级亮度照明”，其中的“智能灯光系统”即为启动控制所需词汇，“二级亮度照明”为语音控制信号的语音词汇。

容易理解地，作为一种较优的实施方式，不是每个人发出的语音控制信号都可以进行照明控制，以避免儿童或陌生人对房间内的灯光进行随意控制；另外，语音控制信号可能由一人发出，也可能由多人同时发出，因此有必要进行权限设置，对于没有权限的人发出的语音控制信号处理器不处理，或者对于多个具有权限的人同时发出不同的语音控制信号时，处理器处理权限最高者发出的语音控制信号。

因此，本实施例中，处理器在识别出语音控制信号后，通过查找语音频谱，判断发出该语音控制信号的用户是否具有权限，或者分别确认发出各个语音控制信号的用户（多个具有权限的用户同时发出语音控制信号的情况）的权限等级，确定最高权限的用户；定位时，根据最高权限的用户发出的语音控制信号的强弱，判断发出所述语音控制信号的位置；生成控制指令时，将最高权限的用户发出的语音控制信号解析成控制指令。具体实现时，可以在语音频谱中预先存储具有权限的用户发出的语音控制信号的语音频谱，以及对应的权限等级，若处理器在语音频谱中没有查找到语音控制信号对应的频谱，则不处理；当多个具有权限的用户同时发出语音控制信号时，则在语音频谱中查找到相应的语音控制信号的对应的频谱后，再确定该条频谱对应的权限等级，处理权限等级最高的用户发出的语音控制信号。

在上述实施例中，语音控制信号都是由用户发出的，即由人发出。在另一个实施例中，语音控制信号也可以还包括物体发出的语音信号，为了以示区别，本实施例中，单独定义物体发出的语音控制信号为外来语音信号，或者也可以理解为，将物体发出的某些语音作为照明控制指令，将此类语音信号称为外来语音信号。例如，外来语音信号可以包括但不限于玻璃破碎声音、房门撞击声音、打鼾声、婴儿啼哭声、闹钟声、音乐声中的一种或多种，将该外来语音信号的频谱记录于语音频谱，存储于存储单元中，以便于从接收到的语音信号中识别出来。因此本实施例中，通过频谱对比，语音识别芯片还可以从麦克风传输的语音信号中识别出外来语音信号，处理器则可以根据外来语音信号的类型生成不同的控制指令，例如当所述外来语音信号为玻璃破碎声音或房门撞击声音时，向预先设置的手机号发送报警短信；和/或，

当所述外来语音信号为打鼾声时，则生成关闭或降低照明亮度的控制指令；和/或，

当所述外来语音信号为婴儿啼哭声或闹钟声时，则生成开启或增强照明亮度的控制指令；和/或，

当所述外来语音信号为音乐声时，则生成亮度动态变化的控制指令。

通过设置外来语音信号作为照明控制指令，当用户不便于发出语音控制信号时，也能实现照明的智能控制，是智能照明控制的进一步升华，不仅能够实现更深层次的智能照明，还能为用户进一步带来便利，且还可以在有外物闯入时及时给用户报警，保障用户的财产安全。

本实用新型实施例提供的语音控制照明系统，可以适用于家庭、办公室等私人场所，实现照明装置的智能控制，降低能耗，而且通过语音方式控制，更符合人们的交互习惯，且操作简单。外来语音信号作为控制指令的方式，是智能照明控制的进一步创新，不仅能更好地实现智能照明，降低能耗，也能进一步为用户带来便利。另一方面，控制装置采用语音识别芯片、处理器及FPGA配合使用实现语音照明控制，实现方式更简单，且相比于仅通过单片机、或单片机与语音芯片的实现方式，本实用新型对单个芯片的硬件要求更低，可以降低成本，且不易出错，稳定性及可靠性更好。

本实施例中所述的照明装置，可以由N*N个（N≥2）照明模块构成，照明模块亮度调整可以采用脉冲调制、电流调制和部分模块开/关的方法进行亮度调整，亮度等级设定一般≥4级，并可以根据室外环境亮度和照明时间进行自动调整，以达到最舒适照明状态，且该自动调整模式可以通过语音控制予以关闭。

本实施例中所述的照明装置，优选为LED作为光源的照明灯，例如吊灯、吸顶灯、壁灯、台灯或落地灯，或者是小模块拼接形成的照明墙、室内屋顶、室外彩灯等装置，照明模块的形式不局限于常规形状，可以是点状照明、平面照明以及三维立体照明等。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种语音控制照明系统，其特征在于，包括拾音装置、控制装置和照明装置，其中，

所述拾音装置为多个，分别安装于不同的位置区域，且每个位置区域至少安装一个，用于采集语音信号，并传输至所述控制装置；

所述控制装置，包括语音识别芯片、处理器、存储单元、FPGA芯片、照明控制电路单元和电源单元，所述语音识别芯片、所述存储单元、所述FPGA芯片及所述电源单元分别与所述处理器电连接，所述FPGA芯片与所述照明控制电路电连接，所述语音芯片用于从接收到的语音信号中识别出语音控制信号，所述处理器用于根据所述语音控制信号的强弱判断发出该语音控制信号的位置，以及将所述语音控制信号解析生成控制指令，所述FPGA芯片用于根据所述控制指令及发出该语音控制信号的位置控制所述照明控制电路；

所述照明装置为多个，分别安装于不同的位置区域，且每个位置区域至少安装一个，用于在所述照明控制电路的控制下发出照明光。

2.根据权利要求1所述的语音控制照明系统，其特征在于，还包括环境光传感器，与所述FPGA芯片连接，用于采集当前环境光强度，并将采集到的光强度信号传输至所述FPGA芯片；所述FPGA芯片根据所述光强度信号自适应调整所述照明控制电路。

3.根据权利要求1所述的语音控制照明系统，其特征在于，所述照明装置为以LED为光源的照明灯。

4.根据权利要求3所述的语音控制照明系统，其特征在于，所述照明灯为吊灯、吸顶灯、壁灯、台灯、落地灯或小模块拼接而成的照明墙。

5.根据权利要求1所述的语音控制照明系统，其特征在于，所述拾音装置为麦克风。

6.根据权利要求5所述的语音控制照明系统，其特征在于，所述语音识别芯片为LD3320芯片，所述处理器为TMS320芯片。

7.根据权利要求6所述的语音控制照明系统，其特征在于，所述LD3320芯片连接有信号指示灯。

8.根据权利要求6所述的语音控制照明系统，其特征在于，所述LD3320芯片的SPON引脚、SPOP引脚连接有麦克风插座，所述麦克风通过该麦克风插座与LD3320芯片管脚电连接。