電梯轎內語音呼梯器的設計

蘇州健雄職業技術學院智能制造學院 程瑞龍

引言

目前各種聚集場所開始分流管制，以避免人員感染。在狹小的電梯密閉空間里面如何避免人員間接接觸呼梯按鈕引發了電梯行業的思考。語音呼梯器因此也催生出來。

1 概述

離線語音呼梯盒可支持最多100個命令詞，基礎版支持-3樓到48樓，后續擴展版本支持-5到50樓，并支持常用特殊樓層：G樓，B樓。語音呼梯識別率高達95%以上，在安靜的環境下錯誤率低于0.5%，響應時間小于300ms。無須額外的網絡布線，就可以在已有電梯上加裝。該設備可以安裝在任意品牌的任意型號電梯上，24小時安全運行。

2 系統方案

圖3 產品效果圖

系統方案整體框圖如圖1所示為硬件信號傳輸方向，信號輸入擁有的硬件接口分別為CNA總線和485總線接口用于與控制柜的接口信號，信號處理電路CAN485的電平處理電路以及觸點信號電平信號輸出，MKE06芯片用于協議處理轉化,通過uart串口信號通信的方式與語音模塊進行通信。MKE06芯片是一款具有硬件CAN外設的M0內核的芯片，擁有相應性能的同時成本上還擁有優勢,外形尺寸圖如圖2所示，結構設計上為嵌入式和掛壁式安裝方式，可以讓產品更適用于加裝梯、改造梯使用。

圖1 硬件信號方案框圖

圖2 外形尺寸圖

3 系統原理圖

MKE06芯片作為產品的主控芯片負責與語音模塊、控制柜之間的信息交互通信。MKE06Z64單片機芯片是一款具有工業級性能的微處理器，內核是Cortex-M0內核，擁有外設有CANUARTADCSPI等常見的接口，其良好的EMC性能可以很好地應用在工業控制場合。電源的前端使用壓敏電阻、TVS管、共模濾波器等器件作為電源輸入端的保護器件，讓產品能在電梯標準要求的實驗等級通過ESD實驗。DC-DC轉換電源芯片使用的是LMR16010，該器件有4.3V~60V的輸入電壓寬度，可以很好地適應電梯井道線的電壓情況。擁有1A的持續輸出電流。用光耦來做觸點接口的電平輸出，可以起到很好的隔離效果，避免因為井道內部的電壓系統不穩定造成語音呼梯盒的電路被反響沖擊。LM358作為小信號放大器，放大外接MIC信號，通過MKE06芯片的ADC引腳將模擬信號轉為數字信號。485通信電路使用的是SN65HVD3082芯片，收發電路的輸出AB線上增加TVS管，預防485通信數據口接入其他電壓導致485芯片損壞。電路原理圖如圖4所示。

圖4 硬件原理圖

語音模塊使用的離線語音核心模塊尺寸在20mm×23mm的低功耗核心模塊，支持離線命令詞。外圍擁有1路模擬麥克、1路UART、功放支持3W4歐、29PIN郵票孔封裝。VOI-611語音芯片可作為一個外部輸入輸出設備，如圖藍色部分，主要具備以下兩個功能。

通過MIC輸入（語音識別結果等）、通過SPK輸出（提示音等）。產品主控MCU通過UART與語音芯片通訊，以實現產品的智能化語音交互功能。通常，語音芯片不維護產品狀態（例如電機、燈光等電控設備由產品主控MCU維護，如圖5所示）這種方式使MCU能夠較靈活地對語音功能進行定制。主控MCU可通過串口控制語音芯片，包括設定參數項、配置喚醒模式、進入/退出喚醒等操作；也可從語音模塊獲取事件信息、當前狀態等；這種方式使得主控MCU可以更靈活得定制語音交互方案，和產品應用無縫結合，也避免了針對不同應用需要區分多個語音固件的情況。

圖5 語音模塊鏈接圖

4 使用方式

乘梯者使用模塊時只需要說出語音命令就可以登記自己需要去的樓層。當語音呼梯器安裝在轎廂里時，想去地上樓層1~50樓時需要說出“去1樓”“去2樓”“去X樓”想去地下-1~-5只需要說出“去B1”“去B2”…“去B5”或者說出“去地下一層”…“去地下五層”。當需要開關門的時候只需要說出“開門”“關門”即可。乘梯者說出指令之后呼梯器也會有對應的回復。去某樓則回應某樓，開關門直接回復開門、關門等信息。整體語音呼梯器的識別率是在95%，呼梯指令在60dB同時背景噪音是低于40dB。當操縱盤中的樓層比較高的時候，我們使用擴展按鈕板的方式來處理。如圖6所示是轎內按鈕板擴展之后通過485總線串接，擴展按鈕板的按鈕線給到操縱盤的呼梯指令板，這樣就可以擴展更多的樓層需求。

圖6 按鈕擴展接線圖

為了能夠快速的使用語音呼梯盒，在安裝現有的安裝方式有如下幾種方式。操縱盤上只需要開一個走線的孔以及螺絲固定的孔即可成功安裝語音呼梯盒，轎外使用一個襯板固定在墻上即可。

圖7 COP安裝方式

圖8 轎外安裝方式

5 結語

語音呼梯器產品是電梯應用場景的全方位整合產品線的使用。通過其他行業電子技術的發展來逐步的推動全新一代電梯呼梯方式的選擇。致力于創造“更安全、更智能、更友好”的電梯乘梯環境。