一种灵敏度高的语音监督装置的制作方法

1.本实用新型涉及语音处理设备技术领域，具体而言，涉及一种灵敏度高的语音监督装置。


背景技术：

2.视听资料作为证据形式之一，是被法律认可的证据形式，在还原事情真相上有着不可替代的作用。对于容易引发吵架、打架斗殴的场所，在事后进行事件处理时，往往因为缺乏现场有效证据而难以还原真相，或者因为缺少在场证人，或者证人做不愿作证甚至做伪证而增加还原真相的难度。
3.目前，对于普通的语音拾取(监督)设备，灵敏度较低，有效监督范围小，稍微远一点的距离，其清晰度大幅度降低，甚至无法听出语音内容。而且，设备拾取的语音数据采用本地保存方式，容易在打架斗殴中造成设备损坏，数据丢失。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种灵敏度高的语音监督装置，解决了现有技术中语音监督装置灵敏度低，有效监督范围小，容易造成数据丢失的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种灵敏度高的语音监督装置,包括核心板，与所述核心板连接的麦克风阵列模块、通信接口模块、flash存储模块、音频解码模块和蜂鸣器，以及与所述音频解码模块相连的音频功率放大模块，所述音频功率放大模块连接有扬声器；还包括电源模块，所述电源模块与上述各模块相连，用于提供电能。
6.作为优选方案，所述装置的通信接口模块通过网关连接有服务器，用于将数据转发至服务器保存和预警处理。
7.作为优选方案，所述麦克风阵列模块包括1个中心麦克风和6个圆周麦克风，所述6个圆周麦克风按照相邻间隔60
°
平均分布于中心麦克风周围。
8.作为优选方案，所述中心麦克风和圆周麦克风均为mems麦克风。
9.作为优选方案，所述电源模块包括蓄电池和与所述蓄电池相连的12v转5v电路和5v转3.3v电路；所述12v转5v电路用于将12v供电转换为5v输出，为核心板供电，所述5v转3.3v电路用于将5v输出降低为3.3v输出，为所有模块供电。
10.作为优选方案，所述12v转5v电路包括降压芯片u2、电容c1-c5、电阻r1-r3、铁氧体磁珠fb1、电感l1和电解电容ec1，蓄电池的12v直流输出端通过铁氧体磁珠fb1与降压芯片u2的in端相连，降压芯片u2的in端和en端之间连接有电阻r2，且其gnd端接地，降压芯片u2的bs端和lx端之间连接有电容c1，且其lx端通过电感l1连接5v输出端，在降压芯片u2的fb端和5v输出端之间并联有电阻r1和电容c5，且其fb端与电阻r3相连，电阻r3另一端接地。
11.作为优选方案，所述通信接口模块包括rs-232、rs-485、wifi/lora无线通信或以太网通信中任一种。
12.作为优选方案，所述核心板为k210核心板，且其运算处理器型号为勘智k210 risc-v。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：采用麦克风阵列技术，将6个圆周麦克风按照相邻间隔60
°
平均分布于中心麦克风周围，增强了监督装置的灵敏度和语音辨别清晰度，扩大监督范围；而且，将采集到的语音数据存储至服务器，不会因为设备终端被破坏造成语音证据丢失。
附图说明
14.参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
15.图1为本实用新型实施例灵敏度高的语音监督装置的功能模块图；
16.图2为本实用新型实施例12v转5v电路示意图；
17.图3为本实用新型实施例5v转3.3v电路示意图；
18.图4为本实用新型实施例mems麦克风的电路示意图；
19.图5为本实用新型实施例音频解码模块的电路示意图；
20.图6为本实用新型实施例音频功率放大模块的电路示意图；
21.图7为本实用新型实施例flash存储模块的电路示意图。
具体实施方式
22.容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
23.根据本实用新型的一实施方式结合图1示出。一种灵敏度高的语音监督装置,包括核心板，与核心板连接的麦克风阵列模块、通信接口模块、flash存储模块、音频解码模块和蜂鸣器，以及与音频解码模块相连的音频功率放大模块，音频功率放大模块连接有扬声器；还包括电源模块，电源模块与上述各模块相连，用于提供电能。该核心板为k210核心板，且其运算处理器型号为勘智k210risc-v。
24.本实施例中，该装置的通信接口模块通过网关连接有服务器，用于将数据转发至服务器保存和预警处理。通信接口模块包括rs-232、rs-485、wifi/lora无线通信或以太网通信中任一种。
25.具体的，上述麦克风阵列模块包括1个中心麦克风和6个圆周麦克风，6个圆周麦克风按照相邻间隔60
°
平均分布于中心麦克风周围。中心麦克风和圆周麦克风均为mems麦克风，mems麦克风的电路示意图如图4所示。mems(微型机电系统)麦克风是基于mems技术制造的麦克风，具有改进的噪声消除性能与良好的rf及emi抑制能。
26.上述电源模块包括蓄电池和与蓄电池相连的12v转5v电路和5v转3.3v电路。
27.参见图2，上述12v转5v电路用于将12v供电转换为5v输出，为核心板供电。12v转5v电路包括降压芯片u2、电容c1-c5，电阻r1-r3，铁氧体磁珠fb1，电感l1和电解电容ec1，蓄电
池的12v直流输出端通过铁氧体磁珠fb1与降压芯片u2的in端相连，降压芯片u2的in端和en端之间连接有电阻r2，且其gnd端接地，降压芯片u2的bs端和lx端之间连接有电容c1，且其lx端通过电感l1连接5v输出端，在降压芯片u2的fb端和5v输出端之间并联有电阻r1和电容c5，且其fb端与电阻r3相连，电阻r3另一端接地。
28.电阻r1、电阻r3和电容c5构成降压芯片u2的反馈电路，电阻r1为上拉电阻，电阻r3为下拉电阻，电容c5为前馈电容，其作用是改善反馈环的瞬态响应时间和相位裕度。电容c2和c3一端部分别与铁氧体磁珠fb1的输入和输出端相连，且其另一端部接地。电容c4和电解电容ec1一端与5v输出端连接，另一端接地，电容c2-c4和电解电容ec1均为滤波电容，起到滤波作用，保证输出电压的稳定。降压芯片u2的型号为sy8113i。
29.参见图3，为5v转3.3v电路的示意图。该5v转3.3v电路用于将5v输出降低为3.3v输出，为所有模块供电。5v转3.3v电路的降压芯片u1的型号为ams1117。
30.图5为音频解码模块的电路示意图，该音频解码模块用于将k210核心板输出的i2s数据转换为模拟音频波形信号。图6为音频功率放大模块的电路示意图，该音频功率放大模块用于放大音频波形型号，以推动扬声器发声。图7为flash存储模块的电路示意图，该flash存储模块用于保存加密录制音频数据、和其他配置数据。
31.本技术中的语音监督装置内置声学模型asr_2900k_0x500000，该声学模型可以对采集到的语音数据进行敏感词汇识别，如果识别到敏感词汇，则通过传输链路将预警信号、声压级、语音来源方位角和预警时刻前后一段时间的语音数据转发到服务器进行预警处理。需要说明的是，该部分采用现有模型算法实现，不属于本实用新型要求保护的范围。
32.具体的，该装置以每秒48khz采样率读取麦克风阵列的7路麦克风的pcm数据；调用k210核心板提供的apu(音频处理器)计算得到声音来源方向，通过如下公式计算声压级(声音大小)；将声音来源方向角度、声压级通过通信模块上传给服务器。
33.声音强度计算公式如下所示：
[0034][0035]
还包括：对采集到的音频数据进行aac(advanced audio coding高级音频编码)编码，编码参数如下：采样率48khz，单声道，输出码流64kbps。再对aac编码输出的码流进行256位aes(advanced encryption standard高级加密标准)加密运算；将加密运算输出的加密码流，通过通信模块上传给服务器。
[0036]
综上所述，本实用新型公开了一种灵敏度高的语音监督装置，在工作时，核心板以固定的采样频率从麦克风阵列中读取语音pcm(pulse code modulation脉冲编码调制)数据，并计算语音来源方位角和语音声压级，再对语音数据进行压缩编码，对压缩编码后的数据进行加密运算，最后将加密后的语音数据通过传输链路将语音数据上传至服务器进行保存。
[0037]
本实用新型的有益效果包括：采用麦克风阵列技术，将6个圆周麦克风按照相邻间隔60
°
平均分布于中心麦克风周围，增强了监督装置的灵敏度和语音辨别清晰度，扩大监督
范围；而且，将采集到的语音数据存储至服务器，不会因为设备终端被破坏造成语音证据丢失。
[0038]
本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。