基于设备识别的智能家电控制装置及方法与流程

本发明涉及物联网设备状态解析与智能网络通信，尤其涉及基于设备识别的智能家电控制装置及方法。

背景技术：

1、智能终端设备逐渐成为家庭控制网络的入口。目前的智能家居局域网主要依靠本地微处理器进行设备交互管理，家电控制逻辑多建立在基础的条件触发机制之上。本地终端接收用户的语音输入量并转化为基础数字音频信号，随后网络模块将音频信号传递给指定的家用电器节点，使家用电器根据控制节点信号执行启停动作。智能家居系统内部的多个家用电器通过无线通信技术建立网络连接；集中控制面板负责统筹网络设备信息，用户借由集中控制面板完成对家用电器的集中指令下发操作。

2、现有的智能网络控制架构存在明显的技术缺陷。由于本地微处理器存在算力瓶颈，无法处理非结构化的自然语言频段，用户必须准确背诵特定的控制编码词汇才能触发对应的硬件继电器动作。同时各个家用电器之间无法实现数据共享，家用电器相互独立并形成数据孤岛。控制系统无法解析模糊语义且缺乏历史使用数据，造成家电依赖特定句式触发且设备联动调度僵化。以智能家居多设备联动与模糊语音交互技术应用场景为例进行逻辑推演，当麦克风阵列获取包括感觉有些冷的自然语言声波时，本地微处理系统无法匹配固化词典中的指令结构，并受限于算力无法提取自然语言深层的动作参量意图。控制中枢内不存在用户数据记忆参数，造成控制面板无法记忆用户针对特定电器的历史操作参数。智能空调接收不到控制模块下发的精准控制信号，窗户伺服机构同样无法接收到联动关闭指令，设备联动过程呈现机械化状态，最终导致每次开启电器均需重新进行繁琐的面板数值设定。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供基于设备识别的智能家电控制装置及方法，本发明解决由于控制系统无法解析模糊语义且缺乏历史使用数据，造成家电依赖特定句式触发且设备联动调度僵化的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的具体内容如下：

3、第一方面，本发明提供的基于设备识别的智能家电控制装置，包括设备装置以及控制装置；

4、设备装置包括中央集控节点、环境拾音组件以及多个家电执行节点，环境拾音组件装配于中央集控节点内部，多个家电执行节点中的每一个均通过局域网同中央集控节点建立通信链路；

5、控制装置同设备装置建立通信连接，控制装置包括：

6、数据获取模块，装配于环境拾音组件内，用于获取语音声波信号，将语音声波信号转换为数字音频流信号；

7、文本解码模块，用于接收数字音频流信号，对数字音频流信号执行声学解码，输出非结构化文本流；

8、记忆调取模块，用于接收非结构化文本流，根据非结构化文本流向一数据存储节点发送历史记录寻址请求，提取对应于多个家电执行节点中一特定节点的历史使用记忆参数；

9、张量推演模块，用于接收非结构化文本流以及历史使用记忆参数，将非结构化文本流同历史使用记忆参数进行张量融合计算，输出结构化文本控制指令，结构化文本控制指令包括一目标设备标识以及一动作参量；

10、调度下发模块，用于接收结构化文本控制指令，对结构化文本控制指令进行格式转换生成控制编码，并将控制编码下发至特定节点，其中特定节点与目标设备标识相对应，使特定节点根据控制编码执行状态切换。

11、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，文本解码模块包括：

12、声学接收模块，用于接收数字音频流信号，对数字音频流信号进行分帧处理生成频域特征矩阵；

13、降噪过滤模块，用于接收频域特征矩阵，从频域特征矩阵中移除环境噪音矩阵，输出降噪音频特征矩阵；

14、文本映射模块，用于接收降噪音频特征矩阵，将降噪音频特征矩阵同预设词汇库进行字符序列匹配，输出非结构化文本流。

15、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，记忆调取模块包括：

16、标识提取模块，用于接收非结构化文本流，对非结构化文本流进行命名实体提取，输出用户身份标识；

17、序列寻址模块，用于接收用户身份标识，根据用户身份标识在数据存储节点内进行检索，输出同用户身份标识存在关联的历史交互文本序列；

18、参数分离模块，用于接收历史交互文本序列，从历史交互文本序列中分离出针对特定节点的设定数值，将设定数值确定为历史使用记忆参数。

19、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，张量推演模块包括：

20、意图转换模块，用于接收非结构化文本流，将非结构化文本流进行矩阵映射生成意图向量空间内的文本向量矩阵；

21、记忆转换模块，用于接收历史使用记忆参数，将历史使用记忆参数进行矩阵映射生成偏好向量空间内的偏好向量矩阵；

22、状态评估模块，用于接收特定节点的一负载反馈数据，将负载反馈数据转换为设备状态矩阵；

23、张量运算模块，用于接收文本向量矩阵、偏好向量矩阵以及设备状态矩阵，计算文本向量矩阵同偏好向量矩阵的点乘积输出基础意图矩阵，并将基础意图矩阵同设备状态矩阵进行矩阵乘法运算，输出融合意图矩阵；

24、指令生成模块，用于接收融合意图矩阵，将融合意图矩阵按照预设映射关系表进行映射生成结构化文本控制指令。

25、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，调度下发模块包括：

26、冗余过滤模块，用于接收结构化文本控制指令，剔除结构化文本控制指令中的无效控制字符，输出指令字符串；

27、时间分配模块，用于接收指令字符串，根据指令字符串计算执行时间延迟量，为指令字符串添加对应的时间标识，生成带标识指令字符串；

28、编码生成模块，用于接收带标识指令字符串，按照预设通信协议将带标识指令字符串转换为控制编码；

29、协议封装模块，用于接收控制编码，将控制编码封装为以太网控制数据帧；

30、网络推送模块，用于接收以太网控制数据帧，通过局域网将以太网控制数据帧发送至特定节点。

31、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，控制装置划分为本地计算节点以及云端计算节点；

32、本地计算节点集成于中央集控节点内部，本地计算节点包括数据获取模块；

33、云端计算节点部署于一网络远端位置，云端计算节点包括文本解码模块、记忆调取模块、张量推演模块以及调度下发模块；

34、本地计算节点同云端计算节点通过一网络传输通路建立数据连接，本地计算节点向云端计算节点发送数字音频流信号，云端计算节点向本地计算节点发送控制编码。

35、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，本地计算节点还包括：

36、音频监测模块，用于采集一环境声音频段；

37、模式判定模块，用于接收环境声音频段，将环境声音频段同预设唤醒声学图谱进行特征比对，输出唤醒判定结果；

38、激活控制模块，用于接收唤醒判定结果，当唤醒判定结果为比对一致时，向数据获取模块发送开启指令，并建立网络传输通路。

39、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，本地计算节点还包括：

40、延迟检测模块，用于采集网络传输通路内的通信延迟时间数值；

41、信号提取模块，用于接收通信延迟时间数值，当通信延迟时间数值大于一预设延迟时间阈值时，提取数字音频流信号；

42、本地匹配模块，用于接收提取的数字音频流信号，将提取的数字音频流信号同本地存储的预设词汇矩阵进行对比计算，生成本地备用控制指令，并将本地备用控制指令发送至特定节点。

43、进一步地，本发明所述的基于设备识别的智能家电控制装置，设备装置还包括：

44、数据解包节点，装配于多个家电执行节点内部，用于接收一控制数据帧，控制数据帧包括控制编码，对控制数据帧进行数据解包处理分离出控制编码；

45、电平转换节点，用于接收控制编码，将控制编码转换为模拟电压信号；

46、状态调节节点，用于接收模拟电压信号，根据模拟电压信号的电压参量控制特定节点内一内部执行机构的位移量。

47、第二方面，本发明提供的基于设备识别的智能家电控制方法，应用于如所述的基于设备识别的智能家电控制装置，包括：

48、步骤1：获取语音声波信号，将语音声波信号转换为数字音频流信号；

49、步骤2：接收数字音频流信号，对数字音频流信号执行声学解码，输出非结构化文本流；

50、步骤3：接收非结构化文本流，根据非结构化文本流向一数据存储节点发送历史记录寻址请求，提取对应于多个家电执行节点中一特定节点的历史使用记忆参数；

51、步骤4：接收非结构化文本流以及历史使用记忆参数，将非结构化文本流同历史使用记忆参数进行张量融合计算，输出结构化文本控制指令，结构化文本控制指令包括一目标设备标识以及一动作参量；

52、步骤5：接收结构化文本控制指令，对结构化文本控制指令进行格式转换生成控制编码，并将控制编码下发至特定节点，其中特定节点与目标设备标识相对应，使特定节点根据控制编码执行状态切换。

53、本发明有益效果：

54、本发明提供的基于设备识别的智能家电控制装置及方法建立了一条完整的数据处理与动作执行硬件闭环链路。系统运行过程中，文本解码模块接收提取自用户的数字音频流信号并进行声学解码，从而输出非结构化文本流。

55、接收到非结构化文本流后，记忆调取模块根据非结构化文本流向数据存储节点发送寻址请求，以提取出对应于特定节点的历史使用记忆参数；随后张量推演模块同步接收非结构化文本流以及历史使用记忆参数，将非结构化文本流同历史使用记忆参数进行张量融合计算，输出包含目标设备标识以及动作参量的结构化文本控制指令。

56、非结构化文本流与历史使用记忆参数在张量推演模块的运算核心内部执行矩阵融合协同运算。上述协同运算过程克服了现有控制系统由于无法解析模糊语义且缺乏历史使用数据，造成家电设备高度依赖特定固定句式触发的现有技术缺陷。

57、处于下发指令环节的调度下发模块接收结构化文本控制指令，对结构化文本控制指令进行格式转换生成控制编码，并将控制编码下发至与目标设备标识相对应的特定节点。特定节点接收控制编码，并根据控制编码精确控制特定节点内部执行机构的位移量，进而完成终端执行机构的状态切换。

58、借由各个数字运算模块与底层家电执行节点交互的数据流转逻辑，控制装置能够根据收敛的历史使用记忆参数自适应生成底层控制编码。同时云端计算节点与端侧执行硬件的协同数据交互机制构建了多个家电执行节点之间的多维数据共享通道，有效解决了智能家居多设备联动场景下设备功能调度僵化机械的技术问题。