CN110207172A - 一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，包括计时器模块、麦克风模块、语音激活检测模块、主控模块、示警模块和燃气阀模块，所述语音激活检测模块分别与麦克风模块、主控模块电连接，所述主控模块分别与计时器模块、示警模块和燃气阀模块电连接。本发明的智能燃气灶控制系统可以实现准确发现居民是否在厨房内，并在检测到居民离开一定时间后智能关闭燃气阀门，从而预防火灾的发生。
Description
技术领域
本发明涉及音频算法技术领域，特别涉及一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统及方法。
背景技术
在家庭厨房里，燃气灶是必不可少的厨房用品，大多数的饭菜都是通过燃气灶的烹饪来完成的。燃气灶使用的是燃气，包括天然气和液化石油气，在给居民提供烹饪方便的同时，也具有一定的危险性。比如，燃气灶上还在烧着水，居民临时有事出去了，等到水烧干之后，就可能会引发火灾，带来严重的后果。
目前，语音激活检测技术以是一项发展的日渐成熟的检测技术，其目的是检测当前音频信号中是否有语音信号存在，即当前是否有人在说话或者发出声音。所以，通过语音激活检测技术即可以发现周围是否有居民存在。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统及方法，可以实现准确发现居民是否在厨房内，并在检测到居民离开一定时间后智能关闭燃气阀门，从而预防火灾的发生。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，包括计时器模块、麦克风模块、语音激活检测模块、主控模块、示警模块和燃气阀模块，所述语音激活检测模块分别与麦克风模块、主控模块电连接，所述主控模块分别与计时器模块、示警模块和燃气阀模块电连接；所述计时器模块用于根据主控模块下达的指令进行计时，麦克风模块用于实时采集外界的声音并以数字音频信号的形式输出至语音激活检测模块，语音激活检测模块用于检测数字音频信号中是否存在语音成分，并在检测到有语音成分时通过函数调用或者电信号告知主控模块，主控模块用于接收语音激活检测模块发出的信号、向计时器模块发出清零及重新开始计时的信号、控制燃气阀模块的开启与关闭及控制示警模块的示警。
进一步地，还包括为整个系统提供电源的电源模块，电源模块与主控模块电连接，并通过主控模块向其他模块供电。
进一步地，所述电源模块为直接连接市电的电源适配器或由若干干电池组成。
进一步地，所述计时器模块为硬件计时器或工作在主控模块上的由软件模拟的计时器。
进一步地，所述麦克风模块为独立的数字麦克风或由模拟麦克风与模数转换器构成。
进一步地，所述语音激活检测模块具体使用语音激活检测算法进行语音激活检测，且语音激活检测模块使用的语音激活检测算法为循环神经网络RNN或者卷积神经网络CNN，实际中，语音激活检测模块可以是工作在独立芯片上的，也可以是工作在系统主芯片上的，且语音激活检测模块的语音激活检测算法的参数，是由包含若干人说话的语料使用深度学习算法训练得到的，能够精确检测到一段声音中是否有语音的成分存在，其中如人咳嗽的声音，打哈欠的声音等人发出的声音也算作是语音成分，而其他如风的声音，物体掉落的声音，电灯的声音等等都属于非语音的成分。
进一步地，所述示警模块包括闪烁LED灯和/或鸣叫蜂鸣器。
同时，本发明还公开了一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制方法，通过上述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统实现，且包括以下步骤：
A.当智能燃气灶启动后系统即启动，并由计时器模块开始计时；
B.麦克风模块实时采集外界的声音并以数字音频信号的形式输出至语音激活检测模块；
C.语音激活检测模块通过语音激活检测算法检测数字音频信号中是否存在语音成分，并在检测到语音成分时通过函数调用或者电信号告知主控模块；
D.主控模块在收到语音激活检测模块发出的检测到语音成分的通知时向计时器模块发出清零当前计时并重新开始计时的通知，否则，计时器模块继续计时；
E.计时器模块若收到主控模块发出的清零当前计时并重新开始计时的通知时则执行相应操作，否则，继续计时；同时，计时器模块在当前计时达到预设计时阈值时则通过电信号或者函数调用的方式告知主控模块；
F.主控模块收到计时达到预设计时阈值通知时即控制示警模块发出示警信号，同时控制燃气阀模块关闭燃气。
进一步地，所述预设计时阈值为1小时。
进一步地，所述示警模块包括LED灯和蜂鸣器，示警模块发出的示警信号为LED灯闪烁3次，蜂鸣器鸣叫3次。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明的基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统及方法，在燃气灶开始工作后即开始对屋内的人声开始检测，可以准确发现居民是否在厨房内，在居民离开时间到达设定的时间上限时，则可自动发出示警并智能关闭燃气阀门，从而预防厨房火灾的发生，保障用气安全，且具有系统构成简单、制造成本低、使用方便的优点。
附图说明
图1是本发明示的基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统的意图。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例：
实施例一：
如图1所示，一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，包括电源模块、计时器模块、麦克风模块、语音激活检测模块、主控模块、示警模块和燃气阀模块，所述语音激活检测模块分别与麦克风模块、主控模块电连接，所述主控模块分别与电源模块、计时器模块、示警模块和燃气阀模块电连接。
主控模块用于接收语音激活检测模块发出的信号、向计时器模块发出清零及重新开始计时的信号、控制燃气阀模块的开启与关闭及控制示警模块的示警。具体的，本实施例中，主控模块使用主芯片为ARM11的平台，ARM11芯片中运行Linux操作系统。
电源模块用于向整个系统提供电能，本实施例中，电源模块具体是使用2节1.5V干电池进行直流供电。
所述计时器模块用于根据主控模块下达的指令进行计时，本实施例中，计时器模块使用软件模拟的方式实现计时，且在计时到达预设的计时阈值后，通过函数调用的方式告知主控模块，其中，本实施例中，预设的计时阈值为1小时。
麦克风模块用于实时采集外界的声音并以数字音频信号的形式输出至语音激活检测模块，本实施例中，麦克风模块使用1个数字麦克风实现。
语音激活检测模块用于检测数字音频信号中是否存在语音成分，并在检测到有语音成分时通过函数调用或者电信号告知主控模块，所述语音激活检测模块具体使用语音激活检测算法进行语音激活检测，且语音激活检测模块使用的语音激活检测算法为循环神经网络RNN或者卷积神经网络CNN，实际中，语音激活检测模块可以是工作在独立芯片上的，也可以是工作在系统主芯片上的，且语音激活检测模块的语音激活检测算法的参数，是由包含若干人说话的语料使用深度学习算法训练得到的，能够精确检测到一段声音中是否有语音的成分存在，其中如人咳嗽的声音，打哈欠的声音等人发出的声音也算作是语音成分，而其他如风的声音，物体掉落的声音，电灯的声音等等都属于非语音的成分。
本实施例中，语音激活检测模块的语音激活检测算法使用循环神经网络RNN，训练语料使用时长为2个小时的纯净语音语料和时长为2个小时的噪声语料，语音激活检测算法的参数由训练语料训练得来。
本实施例中，示警模块配置LED灯和蜂鸣器，示警时，LED灯闪烁3次，蜂鸣器鸣叫3次。
本实施例的基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统的控制规则为：燃气灶开启后，计时器模块时刻保持运行状态，当主控模块接收到语音激活检测模块的居民存在信息后，则对计时器模块的计时进行清零操作。主控模块如果没有接收到语音激活检测模块的居民存在信息，则计时器模块将持续计时。如果计时器模块的计时到达了设定的居民离开时间上限(本实施例中为1小时)，将通过函数调用的方式告知主控模块，主控模块控制示警模块发出示警信号，同时控制燃气阀模块关闭燃气。
实施例二
一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制方法，通过实施例一的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统实现，且包括以下步骤：
A.当智能燃气灶启动后系统即启动，并由计时器模块开始计时；
B.麦克风模块实时采集外界的声音并以数字音频信号的形式输出至语音激活检测模块；
C.语音激活检测模块通过语音激活检测算法检测数字音频信号中是否存在语音成分，并在检测到语音成分时通过函数调用或者电信号告知主控模块；
D.主控模块在收到语音激活检测模块发出的检测到语音成分的通知时向计时器模块发出清零当前计时并重新开始计时的通知，否则，计时器模块继续计时；
E.计时器模块若收到主控模块发出的清零当前计时并重新开始计时的通知时则执行相应操作，否则，继续计时；同时，计时器模块在当前计时达到预设计时阈值时则通过电信号或者函数调用的方式告知主控模块；
F.主控模块收到计时达到预设计时阈值通知时即控制示警模块发出示警信号，同时控制燃气阀模块关闭燃气。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，包括计时器模块、麦克风模块、语音激活检测模块、主控模块、示警模块和燃气阀模块，所述语音激活检测模块分别与麦克风模块、主控模块电连接，所述主控模块分别与计时器模块、示警模块和燃气阀模块电连接；
所述计时器模块用于根据主控模块下达的指令进行计时，麦克风模块用于实时采集外界的声音并以数字音频信号的形式输出至语音激活检测模块，语音激活检测模块用于检测数字音频信号中是否存在语音成分，并在检测到有语音成分时通过函数调用或者电信号告知主控模块，主控模块用于接收语音激活检测模块发出的信号、向计时器模块发出清零及重新开始计时的信号、控制燃气阀模块的开启与关闭及控制示警模块的示警。
2.根据权利要求1所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，还包括为整个系统提供电源的电源模块，电源模块与主控模块电连接，并通过主控模块向其他模块供电。
3.根据权利要求2所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，所述电源模块为直接连接市电的电源适配器或由若干干电池组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，所述计时器模块为硬件计时器或工作在主控模块上的由软件模拟的计时器。
5.根据权利要求1所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，所述麦克风模块为独立的数字麦克风或由模拟麦克风与模数转换器构成。
6.根据权利要求1所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，所述语音激活检测模块具体使用语音激活检测算法进行语音激活检测，且语音激活检测模块使用的语音激活检测算法为循环神经网络RNN或者卷积神经网络CNN。
7.根据权利要求1所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统，其特征在于，所述示警模块包括闪烁LED灯和/或鸣叫蜂鸣器。
8.一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制方法，其特征在于，通过如权利要求1至7中任一所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制系统实现，且包括以下步骤：
A.当智能燃气灶启动后系统即启动，并由计时器模块开始计时；
B.麦克风模块实时采集外界的声音并以数字音频信号的形式输出至语音激活检测模块；
C.语音激活检测模块通过语音激活检测算法检测数字音频信号中是否存在语音成分，并在检测到语音成分时通过函数调用或者电信号告知主控模块；
D.主控模块在收到语音激活检测模块发出的检测到语音成分的通知时向计时器模块发出清零当前计时并重新开始计时的通知，否则，计时器模块继续计时；
E.计时器模块若收到主控模块发出的清零当前计时并重新开始计时的通知时则执行相应操作，否则，继续计时；同时，计时器模块在当前计时达到预设计时阈值时则通过电信号或者函数调用的方式告知主控模块；
F.主控模块收到计时达到预设计时阈值通知时即控制示警模块发出示警信号，同时控制燃气阀模块关闭燃气。
9.根据权利要求8所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制方法，其特征在于，所述预设计时阈值为1小时。
10.根据权利要求8所述的一种基于语音激活检测的智能燃气灶控制方法，其特征在于，所述示警模块包括LED灯和蜂鸣器，示警模块发出的示警信号为LED灯闪烁3次，蜂鸣器鸣叫3次。
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