CN212586712U - 一种智能楼宇语音控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能楼宇语音控制装置，包括依次连接的语音指令设置电路、语音识别电路、主控芯片、输出隔离电路、语音信号传送电路、输出控制端子排，语音指令设置电路用于语音指令输入设置，语音识别电路检测判断语音信息是否有效，主控芯片实时检测语音识别电路的输出信号并控制与之对应输出通道的输出信号，语音信号传送电路将主控芯片输出控制信号转换为对应的驱动输出信号；输出控制端子排将从语音信号传送电路接收输出信号用于控制末端设备。本实用新型有益效果是：使智能楼宇建筑更加智能化、人性化；使用更加灵活方便；控制装置语音指令设置灵活多变，I/O口检测及控制通道充足，具有通用性；性能可靠、稳定。

Description

一种智能楼宇语音控制装置

技术领域

本实用新型属于楼宇自动控制、智能控制和工业自动控制等技术领域，特别是涉及一种智能楼宇语音控制装置。主要用于商业办公楼，会议中心，智慧园区，自动化工厂等场合，在手动控制模式、自动控制模式、远程控制模式、无线网络控制模式基础上增加一种新的智能控制方式，使智能楼宇建筑使用更加灵活方便，更加智能化、人性化。

背景技术

智能楼宇也称为智能建筑，多以建筑物为平台、以信息技术为基础、充分利用自动控制、计算机技术、人工智能等诸多领域的先进技术，构建一个具有自主学习能力的智能系统，向人们提供一个具有完善功能的工作生活环境，实现建筑价值最大化。

随着生活品质的提升，人们对生活工作的环境要求也越来越高，因此，需要一个高效、舒适、安全、便捷、节能的现代智能楼宇。智能楼宇是一个分布式系统，涉及照明系统、空调系统、给排水系统等，所以涵盖的机电设备很多。针对智能楼宇分布式系统，存在手动、自动、远程、无线网络等控制模式。

目前，智能楼宇建筑及楼宇自动化控制系统中主要采用PLC或者DDC作为主控制器进行监控,实现对楼宇用电设备的状态检测及动作控制,其电气控制系统由PLC或DDC主机及扩展模块、开关电源、变压器、中间继电器、交流接触器、接线端子等构成，并放于控制柜中，该结构存在以下缺点：1、系统成本高，由于主流的PLC或DDC主要为进口，价格较高；2、为实现数据集成，传统的智能建筑系统采用协议转换、开放的标准协议、OPC等系统集成方式，存在协议复杂、集成工作量大等问题，同时由于知识产权保护或盈利需求，DDC或PLC厂家并不提供全部的数据，因此传统智能建筑系统集成相对困难；3、DDC或PLC控制系统不具备语音控制功能，无法实现语音控制；4、通过对PLC进行二次开发，构建新的系统，整个系统体积大，需要单独的控制柜及电井控制室；5、若需对现有系统进行升级改造或增加新的功能，受到已使用CPU或功能模块的限制，灵活性不强。

发明内容

针对以上问题，本实用新型的目的是提供一种取代现有的PLC控制柜对智能楼宇中的末端电气设备进行控制的智能楼宇语音控制装置，该控制器的成本仅为PLC控制系统的1/3左右。

在现有控制模式基础上，提供一种新的控制模式——语音控制模式。预先通过语音指令设置按键将语音指令存入语音控制芯片中，当控制模式切换到语音控制模式后，该设备实时判断检测到的语音信息是否与语音控制芯片中存储的语音指令一致，如果一致则按照语音指令对智能楼宇中的末端电气设备进行控制，如果不一致则通过指示灯指示出当前语音指令无效。

该设备通过AP7003语音识别主控芯片实现语音命令存储及语音指令识别判断，通过高性能十六位数字信号处理器dsPIC30F3011替代PLC或者DDC主机，对智能楼宇中的末端电气设备进行控制。AP7003语音识别主控芯片可以在智能家居中对声控灯具、声控窗帘等设备进行语音识别控制，也可以对建筑系统中的电梯设备进行语音识别控制，可以进一步应用到智能楼宇系统中。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种智能楼宇语音控制装置，包括：电源转换电路、2.5V稳压电源，还包括依次连接的语音指令设置电路、语音识别电路、主控芯片、输出隔离电路、语音信号传送电路、输出驱动继电器和输出控制端子排，所述电源转换电路为该设备提供5V电压，所述2.5V稳压电源为主控芯片提供2.5V电压，所述语音指令设置电路用于预先设置语音指令，所述语音识别电路对操作人员发出的语音信息进行识别和比对，所述主控芯片判断系统控制模式并对所述语音识别电路的输出信号进行处理，所述语音信号传送电路将主控芯片的输出控制信号传送至输出驱动继电器，所述输出驱动继电器的线圈是否能够得电决定末端被控设备是否有供电电压及是否有相应动作。

所述语音指令设置电路预先设置12条语音指令。

所述语音信号传送电路包含相互独立的光耦隔离电路和固态继电器控制回路，所述光耦隔离电路与主控芯片的I/O管脚相连，输出侧连接有晶体管，所述晶体管与24V直流电源及固态继电器线圈相连形成回路，不同固态继电器的常开触点分别与输出端子排相连去控制相应的末端电气设备；所述语音信号传送电路的光耦隔离电路输出侧均设有发光二极管，用于指示该回路是否有信号流通。

所述语音指令设置电路包括语音指令设置按键阵列组合和语音主控芯片，控制设备名称预先通过语音指令设置按键将语音指令存入语音控制芯片中；当系统处于语音控制模式时，所述语音识别电路实时检测语音信息，并与语音控制芯片中所存储的语音指令进行比对，当比对后发现当前检测到的语音信息有效，将与之对应的信号传送给所述主控芯片，并通过相应指示灯显示语音识别结果；所述主控芯片实时检测语音识别电路是否有有效信号输出，当接收到有效信号，则在对应管脚输出控制信号。

所述语音指令设置电路包括语音指令设置按键和语音主控芯片，所述语音指令设置按键为3*4阵列式按键组合，语音主控芯片采用AP7003语音识别主控芯片同时记录12条语音指令。

所述语音识别电路具有12个独立的输出端子，所述独立的输出端子与主控芯片的I/O管脚连接，所述语音识别电路具有识别结果指示灯用于指示出语音识别结果。

所述主控芯片选取dsPIC30F3011型号器件，所述主控芯片的输入管脚与所述语音识别电路的输出端子相连，所述主控芯片的输出信号经过光耦隔离电路后控制固态继电器线圈是否通电，若固态继电器线圈通电，该固态继电器的常开触点将会闭合，对应输出信号的发光二极管亮起。

所述语音识别电路为多路结构相同的语音识别通道，不同语音识别通道间相互独立，并且每一路语音识别通道都被接到主控芯片。

所述语音信号传送电路为多路结构相同的输出电路，所述语音信号传送电路间相互独立，所述语音信号传送电路中的每个固态继电器分别与输出端子排相连去控制相应的末端设备。

本实用新型的效果是：1. 用dsPIC30F3011型器件实现主控功能，取代了进口PLC或者DDC的主机和扩展I/O模块，控制系统成本可以降低60%-70%。2. 采用化整为零的思想，按照安装位置不同将智能楼宇建筑中不同位置的用电设备进行分组，每一组配一套本实用新型所述智能楼宇语音控制装置，确定工作在语音控制模式后，可以通过语音指令对末端用电设备进行启停控制。3. 控制器I/O口资源丰富，有充足备用接口，对于不同的智能楼宇控制流程，只需根据其控制要求将程序进行调整，具有一定的通用性。4.输出控制信号与末端用电设备连接采用专用接插件，增强了控制器的可靠性和稳定性能。5.本设计控制器的输出控制信号间相互独立，互不影响，适用应用场合灵活多变。6.控制器体积明显减小，放置位置更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型智能楼宇语音控制装置整体结构框图；图2为本实用新型的控制流程图；图3为本实用新型的语音指令设置及识别电路原理图；图4为本实用新型的主控芯片电路原理图；图5为本实用新型的输出驱动电路原理图；图6为本实用新型的电源转换电路原理图；图7为本实用新型的2.5V稳压电路原理图；图8为本实用新型的程序收发电路原理图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型的结构加以说明。

如图1所示，本实用新型智能楼宇语音控制装置是基于数字信号处理器 (DSP)控制，将主控芯片、语音指令设置电路、语音识别电路、输出隔离电路、语音信号传递电路、电源转换电路和稳压电路等相互连接形成的控制装置，将通过语音指令控制智能楼宇系统中的末端电气设备。

本实用新型所述控制装置由24V直流电压供电，24V直流电压经过电压转换电路后转变为5V电压，所述5V电压作为语音指令设置电路、语音识别电路及输出隔离电路的电源，所述5V电压经2.5V稳压电路转变为2.5V的直流电压，所述2.5V直流电压作为数字信号处理器的供电电压,24V直流电压同时作为语音信号传递电路所需的直流供电电压。

主控芯片的输出控制管脚通过导线连接到光耦隔离电路，光耦隔离电路的输入侧由主控芯片输出信号、输入侧发光二极管、输入电阻及电源构成，如果主控芯片有对应的输出信号，则与主控芯片输出信号对应相连接的发光二极管会被通电进而发光，光耦隔离电路的输出侧由光控三极管、输出晶体管、输出电阻、24V直流电源、输出侧发光二极管及对应固态继电器构成，如果输入侧发光二极管发光，光控三极管会导通，使输出晶体管导通，再使输出侧发光二极管通电，对应固态继电器线圈得电，固态继电器的常开触点由对应固态继电器线圈控制，并与输出侧接线端子相连。在语音控制模式下，如果控制器检测到有效语音指令，主控芯片有输出信号，与输出信号对应的光控继电器常开触点将会闭合，与这对触点相对应的输出侧接线端子与智能楼宇建筑的末端电气设备和相应的供电电压构成回路。

主控芯片选取dsPIC30F3011型号器件。

语音信号传送电路为多路结构相同的语音信号传送电路，语音信号传送电路间相互独立，语音信号传送电路中的每个固态继电器用于控制智能楼宇建筑中不同的末端电气设备。

本实用新型的智能楼宇语音控制装置控制流程图如图2所示，预先设置好语音指令，判断当前智能楼宇控制系统是否处于语音控制模式，如果控制装置确认系统处于语音控制模式，通过语音识别电路实时检测判断语音指令信息，如果检测到的语音指令与设置的语音指令一致，控制器输出对应控制信号控制智能楼宇建筑的对应末端电气设备，并通过指示灯状态显示出设备可控；如果检测到的语音指令与设置的语音指令不一致，则直接通过指示灯显示检测到的语音指令无效。

实用新型的语音设置及识别电路如图3所示，语音识别主控电路采用AP7003实现，通过12个按键构成3*4的按键阵列组合，按键阵列的纵列公共端和横排公共端分别接到AP7003的PIT1、PIT2、PIT3、POB1、POB2、POB3、POB4管脚，实现12条语音指令的设置。当语音识别电路接收到有效语音控制指令后，与该语音指令对应的输出端子有输出控制信号，12条语音指令依次对应POA1--POA12这12个输出管脚，POA1--POA12分别连接到主控芯片的输入管脚。POA1--POA12与主控芯片的交互信号分别为：POA1端输出PUMP_Q_1信号,接到主控芯片的RB0管脚，控制水泵启动；POA2端输出PUMP_T_1信号, 接到主控芯片的RB1管脚，控制水泵停止；POA3端输出LIGHT_Q_1信号, 接到主控芯片的RB2管脚，控制照明灯启动；POA4端输出LIGHT_T_1信号, 接到主控芯片的RB3管脚，控制照明灯关闭；POA5端输出S_MOTOT_Q_1信号, 接到主控芯片的RB4管脚，控制送风风机启动；POA6端输出S_MOTOT_T_1信号, 接到主控芯片的RB5管脚，控制送风风机停止；POA7端输出S_VALVE_O_1信号, 接到主控芯片的RB6管脚，控制送风风阀开启；POA8端输出S_VALVE_C_1信号, 接到主控芯片的RB7管脚，控制送风风阀关闭；POA9端输出P_MOTOT_Q_1信号, 接到主控芯片的RB8管脚，控制排风风机启动；POA10端输出P_MOTOT_T_1信号, 接到主控芯片的RE0管脚，控制排风风机停止；POA11端输出P_VALVE_O_1信号, 接到主控芯片的RE1管脚，控制排风风阀开启；POA12端输出P_VALVE_C_1信号, 接到主控芯片的RE8管脚，控制排风风阀关闭。

本实用新型的主控芯片电路原理图如图4所示，主控芯片选用Microchip公司生产的16位数字信号处理器芯片dsPIC30F3011来完成主控功能，该芯片运算速度快，具有充足I/O管脚，使用灵活方便。主控芯片的RF4和RF5用于选择智能楼宇系统的控制模式，RB0—RB8、RE0、RE1和RE8分别用于接收语音主控芯片POA1--POA12管脚输出的控制信号，RE2—RE5、RF0—RF3、RD0—RD3分别用于控制输出驱动继电器，具体输出信号名称与实际意义的对应关系如下：RE2端输出PUMP_Q_2信号,控制水泵启动；RE3端输出PUMP_T_2信号,控制水泵停止；RE4端输出LIGHT_Q_2信号,控制照明灯启动；RE5端输出LIGHT_T_2信号,控制照明灯关闭；RF0端输出S_MOTOT_Q_2信号,控制送风风机启动；RF1端输出S_MOTOT_T_2信号,控制送风风机停止；RF2端输出S_VALVE_O_2信号,控制送风风阀开启；RF3端输出S_VALVE_C_2信号,控制送风风阀关闭；RD0端输出P_MOTOT_Q_2信号,控制排风风机启动；RD1端输出P_MOTOT_T_2信号,控制排风风机停止；RD2端输出P_VALVE_O_2信号,控制排风风阀开启；RD3端输出P_VALVE_C_2信号,控制排风风阀关闭。

本实用新型的驱动信号输出电路原理图如图5所示，主控芯片的输出控制信号经过光耦隔离电路控制继电器触点状态，这些被控的继电器触点接至控制器输出端子排J1，输出接线端子排上成对的相应端子分别与智能楼宇建筑的末端电气设备连接，使得本实用新型智能楼宇语音控制装置可以通过语音控制的方式实现对具体用电设备的控制。接线端子排上具体信号名称与实际意义的对应关系如下：PUMP_Q_3和PUMP_Q_4用于控制水泵启动；PUMP_T_3和PUMP_T_4用于控制水泵停止；LIGHT_Q_3和LIGHT_Q_4用于控制照明灯启动；LIGHT_T_3和LIGHT_T_4用于控制照明灯关闭；S_MOTOT_Q_3和S_MOTOT_Q_4用于控制送风风机启动；S_MOTOT_T_3和S_MOTOT_T_4用于控制送风风机停止；S_VALVE_O_3和S_VALVE_O_4用于控制送风风阀开启；S_VALVE_C_3和S_VALVE_C_4用于控制送风风阀关闭；P_MOTOT_Q_3和P_MOTOT_Q_4用于控制排风风机启动；P_MOTOT_T_3和P_MOTOT_T_4用于控制排风风机停止；P_VALVE_O_3和P_VALVE_O_4用于控制排风风阀开启；P_VALVE_C_3和P_VALVE_C_4用于控制排风风阀关闭。

本实用新型的电源转换电路原理图如图6所示，该电路采用MC34063芯片将控制器的输入24V直流供电电压转换为5V电压。

本实用新型的2.5V稳压电路原理图如图7所示，5V电压经过由AIC431搭建的电压变换电路产生2.5V电压，为主控芯片dsPIC30F3011进行供电。

本实用新型的程序收发电路原理图如图8所示，该电路采用SN65LBC184芯片实现程序收发功能，程序收发管脚分别与主控芯片的U1ATX和U1ARX管脚连接。

Claims (10)

1.一种智能楼宇语音控制装置，包括：电源转换电路、2.5V稳压电源，其特征是：还包括依次连接的语音指令设置电路、语音识别电路、主控芯片、输出隔离电路、语音信号传送电路、输出驱动继电器和输出控制端子排，所述电源转换电路为该设备提供5V电压，所述2.5V稳压电源为主控芯片提供2.5V电压，所述语音指令设置电路用于预先设置语音指令，所述语音识别电路对操作人员发出的语音信息进行识别和比对，所述主控芯片判断系统控制模式并对所述语音识别电路的输出信号进行处理，所述语音信号传送电路将主控芯片的输出控制信号传送至输出驱动继电器，所述输出驱动继电器的线圈是否能够得电决定末端被控设备是否有供电电压及是否有相应动作。

2.根据权利要求1所述的一种智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音指令设置电路预先设置12条语音指令。

3.根据权利要求1或2所述智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述主控芯片和语音信号传送电路直接设有输出隔离电路，所述输出隔离电路设有12路将主控芯片的输出弱电控制信号与语音信号传递电路的强电驱动信号进行隔离，所述输出隔离电路间相互独立。

4.根据权利要求1所述的一种智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音信号传送电路包含相互独立的光耦隔离电路和固态继电器控制回路，所述光耦隔离电路与主控芯片的I/O管脚相连，输出侧连接有晶体管，所述晶体管与24V直流电源及固态继电器线圈相连形成回路，不同固态继电器的常开触点分别与输出端子排相连去控制相应的末端电气设备；所述语音信号传送电路的光耦隔离电路输出侧均设有发光二极管，用于指示该回路是否有信号流通。

5.根据权利要求1所述的一种智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音指令设置电路包括语音指令设置按键阵列组合和语音主控芯片，根据被控设备名称预先通过语音指令设置按键将语音指令存入语音控制芯片中；当系统处于语音控制模式时，所述语音识别电路实时检测语音信息，并与语音控制芯片中所存储的语音指令进行比对，当比对后发现当前检测到的语音信息有效时，将与之对应的信号传送给所述主控芯片，并通过相应指示灯显示语音识别结果；所述主控芯片实时检测语音识别电路是否有有效信号输出，当接收到有效信号，则在对应管脚输出控制信号。

6.根据权利要求5所述的一种智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音指令设置电路包括语音指令设置按键和语音主控芯片，所述语音指令设置按键为3*4阵列式按键组合，语音主控芯片采用AP7003语音识别主控芯片同时记录12条语音指令。

7.根据权利要求5所述的一种智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音识别电路具有12个独立的输出端子，所述独立的输出端子与主控芯片的I/O管脚连接，所述语音识别电路具有识别结果指示灯用于指示出语音识别结果。

8.根据权利要求1所述智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述主控芯片选取dsPIC30F3011型号器件，所述主控芯片的输入管脚与所述语音识别电路的输出端子相连，所述主控芯片的输出信号经过光耦隔离电路后控制固态继电器线圈是否通电，若固态继电器线圈通电，该固态继电器的常开触点将会闭合，对应输出信号的发光二极管亮起。

9.根据权利要求1所述智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音识别电路为多路结构相同的语音识别通道，不同语音识别通道间相互独立，并且每一路语音识别通道都被接到主控芯片。

10.根据权利要求1所述智能楼宇语音控制装置，其特征是：所述语音信号传送电路为多路结构相同的输出电路，所述语音信号传送电路间相互独立，所述语音信号传送电路中的每个固态继电器分别与输出端子排相连去控制相应的末端设备。

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