一种基于语音识别的智能设备控制方法与流程

1.本技术涉及设备控制技术领域，尤其是涉及一种基于语音识别的智能设备控制方法。


背景技术：

2.随着智能家居的推广和普及，通过语音识别的方式来控制电子设备的应用也越来越多，比如通过语音的方式控制房间的电灯、窗帘、电视、空调等等。
3.但是在应用过程中，仍然存在以下问题：比如人在某一个房间时，需要控制该房间的设备打开，比如打开空调或电灯，但是当其说打开空调或打开电灯时，其他屋子的空调或电灯也会同时打开，不能根据用户的需求实现准确的语音控制；另外，现有的通过语音方式控制的智能家居，也无法避免无人时被误唤醒的情况发生。


技术实现要素：

4.为了有效避免不同房间的设备同时被唤醒的问题，本技术提供一种基于语音识别的智能设备控制方法。
5.本技术提供的一种基于语音识别的智能设备控制方法采用如下的技术方案：通过相应区域的传感器检测该区域是否有人；若未检测到人或者检测到用户设置了免打扰状态或者检测到当前时间处于用户设置的免打扰时间段，则控制该区域的语音模块停止语音识别功能；若检测到人，同时检测到用户未设置免打扰状态或当前时间未处于用户设置的免打扰时间段，则使能本地麦克风进行语音信号采集；若本地麦克风为使能状态，则持续采集麦克风信号，进行语音识别，用于唤醒及控制人所在区域的智能设备。
6.通过采用上述技术，在检测到有人，同时检测到用户未设置免打扰状态时，才检测语音信号，从而当用户在某一个房间或区域的时候，仅仅可以被该房间或区域的传感器检测到，其他房间或区域检测不到，从而仅仅该区域的智能设备会被语音唤醒，有效避免不同房间或区域的设备同时被唤醒的问题，同时也避免了无人时被误唤醒的情况发生。此外，采用本技术的技术方案，可以将离线语音识别的训练集和快速、准确的识别结果都存储在本地芯片内部，无需依赖网络，即使在没有网络的时候，也可执行语音控制设备和执行智能家居场景模式。通常来说，如果在线语音识别在云端进行识别和控制，则在网络不好时，通常识别和控制都会比较慢，而本技术可以采用离线识别的方式，配合智能家居网关的本地联动，将不依赖任何网络带宽，例如说“开灯”，设备将识别的结果发送到智能家居网关，网关将检索房间区域，自动打开对应房间的灯，例如说“影院模式”，智能家居网关将自动打开电视机、机顶盒，将主灯关闭，打开氛围灯等等，实现快速响应。
7.优选的，具体通过以下方法检测某个区域是否有人：获取传感器的输出波形；
根据所述的传感器的输出波形判断是否存在人的走动波形，进而判断是否有人：若第一个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间的两倍，同时第二个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间的一半，则判断为有人；或者，若第一个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间并且小于预设时间的两倍，同时第二个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间，则判断为有人。
8.通过采用以上技术，检测两个波形的电压值情况以及电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间，从而可以更加准确的检测有无人的情况，防止误报、漏报的情况发生，比如，采用本技术的上述技术，则智能设备不会因为外界的干扰噪声而被唤醒，保证了设备的准确控制。
9.优选的，当检测到有人后，如果在有人至无人延时阈值内探测到任意一个波形的电压值达到电压设定阈值的2/3并且电压值达到电压设定阈值2/3的波形的持续时间大于预设时间，则判断为有人，重置有人至无人延时阈值计数器；当在有人至无人延时阈值内持续未检测到满足条件的波形，则判断为无人，并重新开始检测人的走动波形。
10.通过采用以上技术，从而可以简单有效的实现对人体的轻微动作（比如有人在房间里阅读、玩手机等）进行准确、有效的检测，具体的说，如果人在探测范围内轻微抬手、挥手，此时即使只有一个短暂的波形，也可被检测到人的持续存在，从而可以进一步防止传感器误报、漏报的现象发生。
11.优选的，所述的电压设定阈值小于等于0.58v或者大于等于1.75v；所述的预设时间为40-160s。从而可以更加准确的检测有无人的情况，减少误报、漏报的情况发生。
12.优选的，所述方法还包括：获取传感器的输出波形；在传感器未检测到人时，如果传感器的检测波形中超过电压设定阈值的波形的持续时间小于一个有效人体触发脉宽值，则判断存在干扰信号，累加一次干扰计数；若在6秒内连续采集超过7-15次干扰信号，则发出提示信号给智能网关，设备在本地的“疑似故障计数器”计数加一；若在24小时内“疑似故障计数器”累计计数3-10次以上时，则上报故障信号至智能网关，提示用户检查安装环境或者更换安装位置。
13.通过采用以上技术，从而可以进一步提高传感器的检测精度，排除安装环境可能存在的重大辐射干扰，防止误报、漏报的情况发生。
14.优选的，通过以下方法对传感器的输出信号进行处理，获得传感器的输出波形：对传感器的输出信号进行滤波，过滤掉高频干扰信号；对滤波处理后的信号依次利用放大电路进行放大处理，然后再利用稳压电路进行稳压处理；输出处理后的信号，即得传感器的输出波形。
15.通过采用上述技术，对传感器的信号采用硬件进行滤波、方法、稳定处理，从而可
以输出更加准确、稳定的波形，使得后续的有无人检测也更加准确。
16.优选的，所述的传感器采用热释电红外传感器；通过在热释电红外传感器的信号输出引脚和供电引脚分别连接一个10-100p的电容到地，实现对高频干扰信号进行过滤；通过一个0.1-1uf的电容实现对放大后的信号进行稳压处理。
17.通过采用以上技术手段，采用所述电容进行滤波和稳压，使得最终得到的传感器检测波形用于判断有无人情况更加准确。
18.优选的，获取传感器的输出波形后，通过以下方法对所述输出波形进行修正：记录由于环境温度变化而获得的硬件输出信号的漂移曲线，从而获得不同的温度差对应的补偿值；若环境温度发生变化，则利用相应的温度差对应的补偿值对获得的传感器的输出波形进行修正。
19.通过采用以上技术，从而可以在温度发生变化时，利用漂移曲线对硬件的测量值进行补偿，使得得到的输出波形用于判断有无人情况更加准确，减少误报、漏报的情况发生。
20.优选的，通过以下方法计算环境温度：采集多次热敏电阻的adc值；将所采集的热敏电阻的adc值通过冒泡算法进行排序；取中间的5个数值进行相加求平均，得到平均值；通过查找温度表获得所述平均值对应的温度。
21.通过采用以上技术，尤其是将所采集的热敏电阻的adc值通过冒泡算法进行排序；取中间的5个数值进行相加求平均，得到平均值；通过查找温度表获得所述平均值对应的温度，从而使得得到的环境温度数据更稳定，不会漂移。那么根据该环境温度的测量，利用环境温度差对应的补偿值对获得的传感器的输出波形进行修正后，得到的检测波形更加准确，进而提高了有无人检测的准确率。
22.优选的，所述方法还包括：当传感器检测有无人的设备状态发生变化时，发送传感器的设备状态至智能网关；其中，在发送数据时，传感器设备判断与智能网关的链路状态，如果链路断开，则采用动态的周期重新查询可连接的中转路由；所述动态的周期的时间间隔依次变大；如果传感器与中转路由一直连接失败，则一直以最大间隔周期与任意中转路由或智能网关进行重连接；如果超过传感器上报心跳周期3次加1分钟的超时时间仍然未将传感器的设备状态发送至智能网关，则智能网关将对应传感器置位离线状态。
23.通过采用以上技术，从而可以解决中转路由由于短期掉电（用户可能只是短暂的关闭了中继路由或者短暂的断电）或长期掉电的问题，同时达到省电和减少控制数据的目的（当中继重新通电后，在连接间隔时间内即可重新连接回网络），最终实现传感器与智能网关的稳定连接，来保证语音控制的稳定性。
24.优选的，在利用语音信号唤醒及控制人所在区域的智能设备时，若智能网关重发命令超过3次都失败时，则利用应用层发起新路径请求，然后将前10条最优路线存储在缓存中；利用所述的前10条最优路线中的任意一条发送指令，若某一条线路不通，则将该路线标
志为ng，并且切换下一条最优路线进行发送，直到所有路线都被尝试，丢弃数据。
25.通过采用以上技术，从而可以使得某个中继路由软件内存溢出或者硬件出现问题时，也能重新寻找其他路线将数据发送到智能网关中心节点，保证智能网关与智能设备的稳定连接。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：本技术在检测到有人，同时检测到用户未设置免打扰状态时，才检测语音信号，从而当用户在某一个房间或区域的时候，仅仅可以被该房间或区域的传感器检测到，其他房间或区域检测不到，从而仅仅该区域的智能设备会被语音唤醒，有效避免不同房间或区域的设备同时被唤醒的问题，同时也避免了无人时被误唤醒的情况发生。此外，上述技术的实施非常简单，可以运行在家庭本地智能网关中，适用于家庭中利用本地智能网关简单快捷的控制家庭的智能设备。
27.本技术可以简单有效的实现对人体的轻微动作（比如有人在房间里阅读、玩手机等）进行准确、有效的检测，具体的说，如果人在探测范围内轻微抬手、挥手，此时即使只有一个短暂的波形，也可被检测到人的持续存在，从而可以进一步防止传感器误报、漏报的现象发生。
附图说明
28.图1是本技术的一种实施例的方法流程图。
具体实施方式
29.以下结合附图1对本技术作进一步详细说明。
30.本技术实施例公开一种基于语音识别的智能设备控制方法。参照图1，一种基于语音识别的智能设备控制方法，包括以下步骤：s1，通过相应区域的传感器检测该区域是否有人；s2，若未检测到人或者检测到用户设置了免打扰状态或者检测到当前时间处于用户设置的免打扰时间段，则控制该区域的语音模块停止语音识别功能；s3，若检测到人，同时检测到用户未设置免打扰状态或当前时间未处于用户设置的免打扰时间段，则使能本地麦克风进行语音信号采集；s4，若本地麦克风为使能状态，则持续采集麦克风信号，进行语音识别，用于唤醒及控制人所在区域的智能设备。
31.采用本技术的上述方案后，比如某一个人来客厅说“开灯”后，因为只有客厅的传感器检测到有人（其他房间的传感器检测不到人），因而智能网关仅仅控制客厅的灯打开，其他屋里的灯并不会打开，解决了多个设备同时被唤醒的问题。另外，本技术中，需要判断有没有人，根据有没有人的状态和语音同时控制智能设备，因而避免了设备被各种干扰噪声（比如警报声、鸟叫声、屋外的人说话声）误唤醒的情况发生。
32.此外，当多个房间或区域同时有人在说话，并且仅有其中一个人想控制他所在房间的智能设备时，为了避免智能设备被误唤醒，可以采用自适应房间名称唤醒词来唤醒智能设备，比如唤醒词可以是：“你好，厨房”，那么接着当有人说“开灯”时，就只有厨房的灯会打开，其他有人的房间即使采集到“开灯”的声音，也不会控制灯打开。进一步实现了智能设
备的精确控制。所述的唤醒词中的房间名称与对智能设备划分区域时的区域名称相对应。
33.本实施例中，具体可以通过以下方法检测某个区域是否有人：s11，获取传感器的输出波形；s12，根据所述的传感器的输出波形判断是否存在人的走动波形，进而判断是否有人：若第一个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间的两倍，同时第二个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间的一半，则判断为有人；或者，若第一个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间并且小于预设时间的两倍，同时第二个波形的电压值超过电压设定阈值，且电压值超过电压设定阈值的波形的持续时间大于预设时间，则判断为有人。
34.在其他实施例中，也可以直接根据传感器的输出信号大小与阈值进行对比来判断是否有人。
35.为了实现对人体的轻微动作（比如有人在房间里阅读、玩手机等）进行准确、有效的检测，从而进一步防止传感器误报、漏报的现象发生，本实施例中，还包括：s13，当检测到有人后，如果在有人至无人延时阈值内探测到任意一个波形的电压值达到电压设定阈值的2/3并且电压值达到电压设定阈值2/3的波形的持续时间大于预设时间，则判断为有人，重置“有人至无人延时阈值”计数器；所述的“有人至无人延时阈值”，可根据用户的使用习惯设置，比如如果设定持续30分钟无人则控制某智能设备动作，那么如果在倒计时20分钟时，又探测到有人，则恢复重新倒计时30分钟，直到持续30分钟一直无人，才控制某智能设备动作；s14，当在“有人至无人延时阈值”内持续未检测到满足条件的波形，则判断为无人，并重新开始检测人的走动波形。
36.本实施例中，上述的电压设定阈值小于等于0.58v或者大于等于1.75v，具体的说，比如向下阈值可以是0.58v、0.48v、0.4v、0.35v、0.28v、0.22v、0.12v、0.05v，向上的阈值可以是1.75v、1.85v、1.95v、2.05v、2.15v 、2.25v 、2.35v 、2.45v，可以根据实际的灵敏度要求来选择具体的阈值大小。
37.上述的预设时间可以为40-160s，具体实施例时，比如可以设置为40ms、80ms、100ms、160ms，根据实际的灵敏度要求来选择具体的预设时间。
38.为了进一步提高传感器的检测精度，排除安装环境可能存在的重大辐射干扰，防止误报、漏报的情况发生，本实施例中，所述方法还包括：s101，获取传感器的输出波形；s102，在传感器未检测到人时，如果传感器的检测波形中超过电压设定阈值的波形的持续时间小于一个有效人体触发脉宽值，则判断存在干扰信号，累加一次干扰计数；s103，若在6秒内连续采集超过7-15次（优选为10次）干扰信号，则发出提示信号给智能网关，设备在本地的“疑似故障计数器”计数加一；s104，若在24小时内“疑似故障计数器”累计计数3-10次（优选为5次）以上时，则上报故障信号至智能网关，提示用户检查安装环境或者更换安装位置。
39.为了进一步提高有无人的检测精度，防止漏报、误报的现象发生，本实施例中，通过以下方法对传感器的输出信号进行处理，获得传感器的输出波形：
对传感器的输出信号进行滤波，过滤掉高频干扰信号；对滤波处理后的信号依次利用放大电路进行放大处理，然后再利用稳压电路进行稳压处理；输出处理后的信号，即得传感器的输出波形。
40.所述的传感器可以采用热释电红外传感器；可以通过在热释电红外传感器的信号输出引脚和供电引脚分别连接一个10-100p的电容到地，实现对高频干扰信号进行过滤；可以通过一个0.1-1uf的电容实现对放大后的信号进行稳压处理。
41.为了排除环境温度的变化对传感器检测波形的影响，进一步提高传感器的检测精度，本实施例中，获取传感器的输出波形后，通过以下方法对所述输出波形进行修正：在实验时记录由于环境温度变化而获得的硬件输出信号的漂移曲线，从而获得不同的温度差对应的补偿值；若环境温度发生变化，则利用相应的温度差对应的补偿值对获得的传感器的输出波形进行修正。比如实际测试出来后，如果温度在-15℃时，则向上补偿0.08v，如果在0℃时，则补偿0.06v，在10摄氏度时，向上补偿0.03v等。
42.为了使得得到的环境温度数据更稳定，不会漂移，本实施例中，通过以下方法计算环境温度：采集多次热敏电阻的adc值；至少10次以上；将所采集的热敏电阻的adc值通过冒泡算法进行排序；取中间的5个数值进行相加求平均，得到平均值；通过查找温度表获得所述平均值对应的温度。
43.在其他实施例中，也可以采用常规的温度计来获取环境温度。
44.具体实施时，在获取传感器的输出波形时，可以利用软件配置adc为扫描模式，配置dma的原地址为adc的输出地址，目的地址为buffer，采集完成后进入中断异常，同时可以配置硬件定时器为15ms周期，溢出时硬件自动触发dma开始下一轮的adc采集。
45.热敏电阻和传感器采集输入端配置完成后，mcu将定期进入中断服务函数，此时将dma采集的数据拷贝到新的内存空间，并且激活优先级最高的任务，即中断退出后即执行该任务，开始计算当前温度和当前传感器波形。
46.为了解决中转路由由于短期掉电（用户可能只是短暂的关闭了中继路由或者短暂的断电）或长期掉电的问题，同时达到省电和减少控制数据的目的（当中继重新通电后，在连接间隔时间内即可重新连接回网络），最终实现传感器与智能网关的稳定连接，来保证语音控制的稳定性，本实施例中，所述方法还包括：当传感器检测有无人的设备状态发生变化时，发送传感器的设备状态至智能网关；其中，在发送数据时，传感器设备判断与智能网关的链路状态，如果链路断开，则采用动态的周期重新查询（例如：设备将以1分钟、2分钟、3分钟、5分钟、15分钟、45分钟、90分钟、6小时、12小时、18小时的间隔去查询）可连接的中转路由；所述动态的周期的时间间隔依次变大；如果传感器与中转路由一直连接失败，则一直以最大间隔周期（如18小时）与任意中转路由或智能网关进行重连接；如果超过传感器上报心跳周期（根据设备心跳周期的倍数来设置）3次加1分钟的超时时间仍然未将传感器的设备状态发送至智能网关，则智能网关将对应传感器置位离线
状态。
47.智能网关通过检测智能设备的心跳和离线主动查询检测连接状态，确保智能设备稳定运作在该系统中。例如长供电设备以每2min的间隔向智能网关上报数据，如果智能网关超过3倍周期未收到上报数据时，则主动下发命令读取3次，其间隔分别为1min、2min、3min，如果仍然未获取到设备的信息，则置对应设备为离线状态。智能网关如果有连接网络，则通过app推送给用户，如果未联网，则通过本地局域网或者蓝牙推送给用户。另外当传感器（如人体红外传感器或雷达探测器）离线时，将暂停本地语音识别功能，以防误唤醒导致的打扰，具体的说，通过心跳的检测，既可以减少网络中的数据包，又可检测到设备的离线状态，用于辅助本地语音识别的状态使能。
48.为了使得某个中继路由软件内存溢出或者硬件出现问题时，也能重新寻找其他路线将数据发送到智能网关中心节点，本实施例中，在利用语音信号唤醒及控制人所在区域的智能设备时，若智能网关重发命令超过3次都失败时，则利用应用层发起新路径请求，然后将前10条最优路线存储在缓存中；利用所述的前10条最优路线中的任意一条发送指令，若某一条线路不通，则将该路线标志为ng，并且切换下一条最优路线进行发送，直到所有路线都被尝试，丢弃数据。
49.被标记为ng的路线，可以定时维护，当被标记时间超过6小时时，将恢复为待使用路线，后续重新规划路线时将会再次采用该链路；被标志为ng的线路，失败的次数越多，则恢复的时间则越长，例如第一次为6小时恢复，第二次则为12小时恢复，第三次则为18小时恢复等。
50.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的方法、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。