CN206516350U - 一种基于分布式语音控制的智能家居*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分布式语音控制的智能家居***，包括网关以及接入网关的终端设备，所述智能家居***还包括安设在不同位置的拾音设备以及与各个拾音设备一一对应的语音装置，所述语音装置用于解析对应的拾音设备采集到的语音信号并根据解析结果通过网关向相应的终端设备发送控制指令。本实用新型的基于分布式语音控制的智能家居***，采用分布式方式设置多个拾音设备和相应的语音装置，能够保证不同区域的语音信号均能够正常采集到，且针对每个拾音设备独立设置语音装置，避免多个语音设备采集到的语音信号之间的相互干扰，提高控制的可靠性。

Description

一种基于分布式语音控制的智能家居***

技术领域

本实用新型属于智能家居技术领域，具体涉及一种基于分布式语音控制的智能家居***。

背景技术

智能家居是在互联网影响下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种终端设备(如音视频设备、照明***、窗帘控制、空调控制、安防***、数字影院***、影音服务器、影柜***、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。

目前智能家居***的控制方式还是处于比较传统的模式，有以下三种类型：面板控制、触摸屏控制、第三方面板控制(智能手机、平板电脑等)。其中第三方面板控制为已经凭借其控制方便、能够远程操作等优势，越来越被广大用户所接受。同时，随着科学技术的不断发展，基于云计算和语音识别技术的语音控制方式也出现在人们的视野当中。

语音控制技术能够让用户在人机交流界面上，直接以语音进行操作而无视面板的存在，让用户真正享受到智能化带来的简单生活。于是在第三方面板上搭载一款能够进行语音识别的软件，用户便能通过语音控制整个智能家居***内的所有设备。

但是由于需要借助第三方，且该第三方通过为能够安装APP的智能手机等类似电子产品，使用时，需要进入APP进行操作才能实现，操作比较繁琐，效率低下，未最大限度的解放用户，尤其不适用于老年用户。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于分布式语音控制的智能家居***。

一种基于分布式语音控制的智能家居***，包括网关以及接入网关的终端设备，所述智能家居***还包括安设在不同位置的拾音设备以及与各个拾音设备一一对应的语音装置，所述语音装置用于解析对应的拾音设备采集到的语音信号并根据解析结果通过网关向相应的终端设备发送控制指令。

作为优选，所述语音装置包括：

语义解析单元，用于对拾音设备采集到的语音信号进行语义解析得到相应的语义；

关键词提取单元，用于利用预设的词库对所述的语义进行关键词提取；

匹配判断单元，用于判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作并输出相应的判断结果；

指令发送单元，用于在所述匹配判断单元输出的判断结果为存在时将位置、终端设备名称和终端设备操作封装成相应的控制指令并通过网关发送至相应的终端设备以控制该终端设备。

进一步优选，所述的词库包括位置词库、终端设备名称词库以及终端设备功能操作词库；所述关键词提取单元利用预设的词库对所述的语义进行关键词提取时进行如下操作：

将解析到的语义与位置词库、终端设备名称词库以及终端设备功能操作词库进行比对以分别得到位置、终端设备名称和终端设备操作。

作为优选，所述网关记录有接入该网关的各个拾音设备和终端设备安设的位置。

作为优选，所述网关同时接收到来自不同语音装置的控制同一个终端设备的控制指令时，根据该终端设备和各个语音装置对应的拾音设备的位置关系，将接收到的控制指令发送给该终端设备。

作为一种实现方式，所述网关根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系将形成的控制指令发送给该终端设备时执行如下操作：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，根据距离设定每一条控制指令的优先级，距离越近优先级越高，然后按照优先级依次将各条控制指令发送给该终端设备。

作为另外一种实现方式，所述网关根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系将形成的控制指令发送给该终端设备时执行如下操作：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，将距离最近的拾音设备对应的控制指令发送给该终端设备。

与现有技术相比，本实用新型的基于分布式语音控制的智能家居***，采用分布式方式设置多个拾音设备和相应的语音装置，能够保证不同区域的语音信号均能够正常采集到，且针对每个拾音设备独立设置语音装置，避免多个语音设备采集到的语音信号之间的相互干扰，提高控制的可靠性。

附图说明

图1为本实施例的基于分布式语音控制的智能家居***的结构框图；

图2为本实施例的基于分布式语音控制中语音模块的结构框图；

图3为本实施例的智能家居***的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面将结合具体实施例和附图进一步阐述本实用新型的方案，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1所示，本实施例的基于分布式语音控制的智能家居***，包括网关、接入网关的终端设备，以及安设在不同位置的拾音设备以及与各个拾音设备一一对应的语音装置。

其中，拾音设备用于采集语音信号，通常语音信号的格式为音频格式。

终端设备为智能终端设备，智能终端设备是指那些具有多媒体功能的智能设备，如音视频设备、照明***、窗帘控制、空调控制、安防***、数字影院***、影音服务器、影柜***、网络家电等。

智能家居***中拾音设备和终端设备的数量根据智能家居***的应用场景设定。

本实施例语音装置用于解析对应的拾音设备采集到的语音信号并根据解析结果通过网关向相应的终端设备发送控制指令，如图2所示，具体包括：

语义解析单元，用于对拾音设备采集到的语音信号进行语义解析得到相应的语义；

关键词提取单元，用于利用预设的词库对所述的语义进行关键词提取；

匹配判断单元，用于判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作并输出相应的判断结果；

指令发送单元，用于在匹配判断单元输出的判断结果为存在时将位置、终端设备名称和终端设备操作封装成相应的控制指令并通过网关发送至相应的终端设备以控制该终端设备。

需要说明的是，将指令发送单元封装形成的控制指令为网关可识别的通用格式(网关可识别)，网关接收到后需要首先获取对应终端设备的支持的协议类型，然后按照获取的协议类型封装成相应的格式。

进一步，本实施例的语音装置中的语义解析单元可以仅为数据收发模块，具体通过第三方语音处理平台(专门提供语义解析服务)实现语义解析功能，此时语义解析单元接收到拾音设备采集到的语音信号后通过网关将其发送给第三方语音处理平台进行语义解析，第三方语音处理平台将解析得到的语义通过网关返回给该语义解析单元即可。这样，能够充分利用现有的语音处理技术，有效降低的研发成本，易于实现。

利用该语音装置对智能家居***中的终端设备控制时，首先需要在语音装置中预存词库。

本实施例中的词库包括位置词库、终端设备名称词库以及终端设备功能操作词库。位置词库、终端设备名称移库以及终端设备功能操作词库中词均可根据实际应用的智能家居***的情况增加、修改以及删除。当智能家居***中增加某一终端设备时，位置词库、终端设备名称移库以及终端设备功能操作词库均会针对该终端设备进行增加对应的词。

本实施例的智能家居***中，网关记录有接入该网关的各个拾音设备和终端设备安设的位置。具体实现时，在每个终端设备接入网关时，将该终端设备安设的位置写入网关进行保存；在语音装置接入网关时，将该语音装置对应的拾音设备安设的位置写入网关保存。

为便于实现，网关维护有一张设备位置信息表，记录各个拾音设备和终端设备安设的位置。为便于查询，本实施例的设备位置信息表中，拾音设备的位置与对应语音装置的设备型号和接入网关的端口号进行绑定，终端设备的位置与该终端设备的设备型号和接入网关的端口号进行绑定。当拾音设备或终端设备的位置发生变化时，需要读该设备位置信息表中进行相应的更新。

由于存在多个拾音设备和语音装置，网关同时接收到来自不同语音装置的控制同一个终端设备的控制指令时，根据该终端设备和各个语音装置对应的拾音设备的位置关系，将形成的控制指令发送给该终端设备。

作为一种实现方式，网关根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系将形成的控制指令发送给该终端设备时执行如下操作：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，根据距离设定每一条控制指令的优先级，距离越近优先级越高，然后按照优先级依次将各条控制指令发送给该终端设备。

作为另一种实现方式，网关根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系将形成的控制指令发送给该终端设备时执行如下操作：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，将距离最近的拾音设备对应的控制指令发送给该终端设备。

本实施例的智能家居***中，语音装置的接入网关的方法如下：语音装置启动时根据约定的端口号向智能家居***广播组网指令：组网指令中包括语音装置IP和接收响应的端口号(即接入网关的端口号)；网关接收到语音装置的组网指令后，生成语音装置在网关中的唯一标识，并一同把网关自己的IP和唯一标识，发送到指令中的语音装置IP和端口；如果语音装置正常接收到网关的响应，则解析响应中的网关IP和唯一标识保存到语音装置中，后续指令发送到网关统一使用该IP，组网成功。如果语音装置没有收到响应，则继续发送组网指令，直到组网成功。

本实施例的语音装置在接入网关时，还包括在成功接入后，将该语音装置对应的拾音设备安设的位置写入设备位置信息表中。

本实施例的基于分布式语音控制的智能家居***进行语音控制时进行如下操作：

(1)各个拾音设备采集语音信号，并将采集到的语音信号发送给对应的语音装置；

(2)各个语音装置对接收对应的拾音设备发送的语音信号进行解析，并根据解析结果通过网关向相应的终端设备发送控制指令，如图3所示，具体包括如下步骤：

(2-1)语义解析单元对接收到的语音信号进行语义解析得到相应的语义；

进行语义解析前通常需要对拾音设备采集到的语音信号进行降噪等语音处理，可以设置语音处理单元完成语音处理，以上不是本实用新型的重点，因此不进行阐述。

(2-2)关键词提取单元利用预设的词库对所述的语义进行关键词提取；

具体实现时：先对步骤(2-1)中解析得到的语音进行分词，然后在将解析到的语义与位置词库、终端设备名称词库以及终端设备功能操作词库进行比对以分别得到位置、终端设备名称和终端设备操作。

(2-3)匹配判断单元判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备名称操作，并得到相应的判断结果；

考虑到语音信号的特殊性，本实施例的语音控制方法中步骤(1)，对采集到的语音信号进行语义解析得到相应的语义时首先将语音信号分割为语句，然后再对每个语句进行语义解析得到相应的语义。

分割为语句的依据可以根据实际应用需要设定，本实施例中采用停顿时间作为分割依据，任意两句语音之前的时间间隔大于设定的阈值。

根据该方法，解析得到的语义是分语句的，为保证控制的可靠性，步骤(2-3)在判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作时：若位置、终端设备名称和终端设备操作来自于同一个语句或至多分别来自于三个连续的语句中，则认为存在；否则认为不存在。

进一步，判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作时还支持简单的上下文语义组合。例：第一句话为：“打开客厅电视”，正常打开电视了，此时第二句话可以忽略位置和设备关键字，即第二句话中没有包含位置和设备信息时，默认会处理前一次语义中的设备。这里想关掉客厅里的电视，可以直接说“关闭”就可以关掉电视了。

进一步，由于语音的特殊性，同一个词，不同用户的发音会有所不同，因此，本实施例中提取关键词时，采用拼音模糊匹配法(例：开关的拼音kaiguan，可以匹配的词有开关、开罐、开馆等)。

考虑到人类语言习惯，经常会出现一些关键词可以形成控制指令，但是此时用户本意不是要控制相应的终端设备。因此，本实施例中词库还包括存储有唤醒词的唤醒词库，步骤(3)中在判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作前，先将提取到的关键词中与唤醒词库进行匹配：若匹配成功后，则判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作前；否则，不操作。如此操作，大大降低了误判概率。唤醒词可以根据用户喜好设置或调整。

(2-4)指令发送单元在所述判断结果为存在时将位置、终端设备名称和终端设备操作封装成相应的控制指令并发送至相应的终端设备以控制该终端设备。

当网关同时接收到来自不同语音装置的控制同一个终端设备的控制指令时，步骤(2-4)中根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系，将形成的控制指令通过网关发送给该终端设备，具有以下两种方式，但不仅限于该两种实现方式：

(a)根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系，将形成的控制指令发送给该终端设备包括：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音终端设备的距离，将距离最近的拾音设备对应的控制指令发送给该终端设备。

(b)根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系，将形成的控制指令发送给该终端设备包括：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，根据距离设定每一条控制指令的优先级，距离越近优先级越高，然后按照优先级依次将各条控制指令发送给该终端设备。

需要说明的是，本实施例中的位置可以是智能家居***应用场景中的各个物理空间点，也可以是智能家居***应用场景中的一个划定空间区域，如一个房间等。为便于计算，本实施例的位置为物理空间点，通常该位置采用二维坐标(具体可在室内的水平面建立坐标系，然后即可得到各个位置的二维坐标)表示。此时，计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离直接根据相应位置处的二维坐标计算两个空间的距离即可。

进一步，用户发送的语音信号形式的控制指令时，通常不可能精确到每个终端设备的位置。为解决为问题，每台终端设备进入智能家居***时，都应该向该语音控制装置中写入该终端设备所处的具体空间位置和所属空间区域(通常为以一个房间作为一个空间区域)。当用户需要控制的某台终端设备时，仅指明该终端设备的所属空间区域即可。相应的，在提取关键词和进行匹配判断时所指的位置均应为所属空间区域。

此时，由网关根据所属空间区域和终端设备名称找到该终端设备的具体空间位置(即二维坐标表示的物理空间点)，然后再计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音终端设备的距离即可。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于分布式语音控制的智能家居***，包括网关以及接入网关的终端设备，其特征在于，所述智能家居***还包括安设在不同位置的拾音设备以及与各个拾音设备一一对应的语音装置，所述语音装置用于解析对应的拾音设备采集到的语音信号并根据解析结果通过网关向相应的终端设备发送控制指令。

2.如权利要求1所述的基于分布式语音控制的智能家居***，其特征在于，所述语音装置包括：

语义解析单元，用于对拾音设备采集到的语音信号进行语义解析得到相应的语义；

关键词提取单元，用于利用预设的词库对所述的语义进行关键词提取；

匹配判断单元，用于判断提取到的关键词中是否存在位置、终端设备名称和终端设备操作并输出相应的判断结果；

指令发送单元，用于在所述匹配判断单元输出的判断结果为存在时将位置、终端设备名称和终端设备操作封装成相应的控制指令并通过网关发送至相应的终端设备以控制该终端设备。

3.如权利要求2所述的基于分布式语音控制的智能家居***，其特征在于，所述的词库包括位置词库、终端设备名称词库以及终端设备功能操作词库；所述关键词提取单元利用预设的词库对所述的语义进行关键词提取时进行如下操作：

将解析到的语义与位置词库、终端设备名称词库以及终端设备功能操作词库进行比对以分别得到位置、终端设备名称和终端设备操作。

4.如权利要求3所述的基于分布式语音控制的智能家居***，其特征在于，所述网关记录有接入该网关的各个拾音设备和终端设备安设的位置。

5.如权利要求4所述的基于分布式语音控制的智能家居***，其特征在于，所述网关同时接收到来自不同语音装置的控制同一个终端设备的控制指令时，根据该终端设备和各个语音装置对应的拾音设备的位置关系，将接收到的控制指令发送给该终端设备。

6.如权利要求5所述的基于分布式语音控制的智能家居***，其特征在于，所述网关根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系将形成的控制指令发送给该终端设备时执行如下操作：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，根据距离设定每一条控制指令的优先级，距离越近优先级越高，然后按照优先级依次将各条控制指令发送给该终端设备。

7.如权利要求5所述的基于分布式语音控制的智能家居***，其特征在于，所述网关根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置关系将形成的控制指令发送给该终端设备时执行如下操作：

根据该终端设备和各个控制指令对应的拾音设备的位置分别计算该终端设备与每一条控制指令对应的拾音设备的距离，将距离最近的拾音设备对应的控制指令发送给该终端设备。