基于語音識(shí)別技術(shù)的智能通風(fēng)柜的設(shè)計(jì)

曹 藝，桂宏凡，韋高梧

（湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車學(xué)院，湖北 孝感 432000）

基于語音識(shí)別技術(shù)的智能通風(fēng)柜的設(shè)計(jì)

曹 藝1，桂宏凡2，韋高梧3

（湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車學(xué)院，湖北 孝感 432000）

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜控制設(shè)備主要完成對(duì)電源、照明、排風(fēng)控制等功能，其產(chǎn)品集成度低，功能較為簡(jiǎn)單，另外，現(xiàn)有通風(fēng)柜的玻璃視窗大多為滑動(dòng)安裝在通風(fēng)柜中部，其需要操作人員手動(dòng)將其推上或拉下，存在操作不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷。本設(shè)計(jì)克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于普通話的語音識(shí)別智能控制系統(tǒng)。

通風(fēng)柜；語音識(shí)別；單片機(jī)

1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜的缺陷分析

現(xiàn)有通風(fēng)柜的玻璃視窗大多為滑動(dòng)安裝在通風(fēng)柜中部，其需要操作人員手動(dòng)將其推上或拉下，存在操作不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷。通風(fēng)柜的電控元件主要是控制燈光、風(fēng)機(jī)和水流，這些電控元件都需要人工按下相應(yīng)的控制按鍵來完成，但是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的用品多為化學(xué)品且有毒有害化學(xué)品多，人操作時(shí)難免雙手會(huì)接觸到有害物體，長期積累下來，會(huì)對(duì)操作人員的健康和通風(fēng)柜的長期使用造成一定的風(fēng)險(xiǎn)，所以為了要盡可能少接觸設(shè)備和用品，需要一種能自動(dòng)控制通風(fēng)柜玻璃視窗、燈光、風(fēng)機(jī)的設(shè)備和裝置。

2 語音識(shí)別通風(fēng)柜的系統(tǒng)組成

語音識(shí)別通風(fēng)柜的組成主要包括：微控制器（單片機(jī)）、語音識(shí)別模塊、無線麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、電機(jī)、鏈條、鋼化玻璃視窗、照明燈管、風(fēng)機(jī)。

圖1 語音識(shí)別通風(fēng)柜的外觀結(jié)構(gòu)

如圖1所示，其中，微控制器、語音識(shí)別模塊、揚(yáng)聲器、無線麥克風(fēng)接收器統(tǒng)一集成在柜體右側(cè)前面的側(cè)面上，微控制器和語音識(shí)別模塊內(nèi)嵌在柜體內(nèi)，而揚(yáng)聲器和無線麥克風(fēng)接收器裸露在外表面。電機(jī)和驅(qū)動(dòng)鏈條連接在一起，放置在玻璃視窗上側(cè)的柜體內(nèi)，用于帶動(dòng)玻璃視窗上升或者下降。與無線麥克風(fēng)接收器相對(duì)應(yīng)的，無線麥克風(fēng)攜帶在實(shí)驗(yàn)人員的身上。在通風(fēng)柜的柜體內(nèi)，每個(gè)部分：電機(jī)、風(fēng)機(jī)、照明燈管通過各自的驅(qū)動(dòng)電路和微控制器相連。

3 語音識(shí)別通風(fēng)柜工作流程分析

通風(fēng)柜以微控制器（單片機(jī)）為核心，以語音識(shí)別模塊為主要元件，配以電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，燈管驅(qū)動(dòng)電路，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成（如圖3所示）。無線麥克風(fēng)接收來自通風(fēng)柜操作人員的語音信息，經(jīng)過無線傳輸?shù)綗o線麥克風(fēng)接收器，接收器再將信號(hào)傳輸給語音識(shí)別模塊，語音識(shí)別模塊根據(jù)人的語音信息進(jìn)行識(shí)別，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的操作指令，然后傳送到微控制器，微控制器根據(jù)接收到的操作指令對(duì)通風(fēng)柜玻璃視窗、照明燈管、風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制，如：玻璃視窗上升、下降、停止；照明燈管的亮與滅；風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止，于此同時(shí)，揚(yáng)聲器會(huì)播報(bào)當(dāng)前正在執(zhí)行的語音指令的執(zhí)行情況。

將需要用到的語音指令通過編程存放到語音識(shí)別模塊中，這些語音指令包括玻璃視窗、照明燈管、風(fēng)機(jī)的控制指令，玻璃視窗的語音指令可設(shè)置為“上升”、“下降”、“停止”；照明燈管的語音指令可設(shè)置為“開燈”、“關(guān)燈”；風(fēng)機(jī)的語音指令可設(shè)置為“打開風(fēng)機(jī)”、“關(guān)閉風(fēng)機(jī)”。這些語音指令對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼為：“上升”為0001、“下降”為0010、“停止”為0011、“開燈”為0100、“關(guān)燈”為0101、“打開風(fēng)機(jī)”為0110、“關(guān)閉風(fēng)機(jī)”為0111。語音指令設(shè)置完畢，操作人員可開始通過麥克風(fēng)發(fā)出相應(yīng)的語音指令，如發(fā)出“玻璃視窗請(qǐng)上升”時(shí)，麥克風(fēng)將這句語音傳送到語音識(shí)別模塊，語音識(shí)別模塊開始處理，識(shí)別到預(yù)先設(shè)定的“上升”關(guān)鍵詞，開始調(diào)用“上升”的二進(jìn)制代碼0001，并送到微控制器，微控制器接收到后打開電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)連接著驅(qū)動(dòng)鏈條，鏈條連接著通風(fēng)柜的玻璃視窗，電機(jī)正轉(zhuǎn)，鏈條帶動(dòng)著玻璃視窗上升，于此同時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出操作成功的語音，如“玻璃視窗正在上升”，以此來回應(yīng)操作人員的“上升”命令；相對(duì)應(yīng)的，當(dāng)操作人員發(fā)出“玻璃視窗請(qǐng)下降”時(shí)，調(diào)用二進(jìn)制代碼0010，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，鏈條帶動(dòng)著玻璃視窗下降，揚(yáng)聲器發(fā)出相應(yīng)的語音；當(dāng)操作人員發(fā)出“玻璃視窗請(qǐng)停止”時(shí)，調(diào)用二進(jìn)制代碼0011，控制電機(jī)停止，玻璃視窗不運(yùn)動(dòng)。

4 結(jié)束語

現(xiàn)有通風(fēng)柜的玻璃視窗大多需要操作人員手動(dòng)將其推上或拉下，照明燈管和風(fēng)機(jī)需要人工手動(dòng)按下按鈕來控制，這些操作方式存在操作不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺陷。本文采用語音識(shí)別技術(shù)和無線語音通信技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)通風(fēng)柜的智能化控制。系統(tǒng)通過操作人員的語音命令實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)柜的自動(dòng)控制，真正解放人的雙手，減輕了人的負(fù)擔(dān)，讓操作人員更專注于試驗(yàn)對(duì)象。

［1］陳康.實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜安全應(yīng)用的影響因素研究［D］.華東理工大學(xué)，2014.

［2］趙俠.實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用［J］.潔凈與空調(diào)技術(shù)，2012，（1）：62-65.

［3］郭玉君.實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜在工程實(shí)例中的通風(fēng)方式［J］.制冷，2008，（1）：56-58.

TB47

A

1671-3818（2016）10-0180-01

曹藝（1989-），男，湖北人，碩士，助教，研究方向：可持續(xù)設(shè)計(jì)與制造、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品開發(fā)。