一种非接触式智能控制系统的制作方法

[技术领域]

本实用新型涉及工业控制技术领域，具体地说是一种非接触式智能控制系统。

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背景技术：
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目前，绝大部分的工业产品的使用均需要人工的介入，对于各隔离区、非安全区域以及工作环境相对比较恶劣的场合，人工操作在一定程度上增加了事故的风险。非接触式智能控制技术(例如语音识别技术)的引入将在很大程度上改善传统工业产品的应用，使其由机械化产品逐渐向智能化产品转化。在实际应用中通过语音识别技术，可实时监控工业产品的工作状态，可以显著提高生产效率，同时可大幅度减少和避免不必要的人员伤亡。因此，若能提供一种应用于工业控制的非接触式智能控制系统，将具有非常重要的意义。

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技术实现要素：
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本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种非接触式智能控制系统，提高了工作效率和安全性，节约了人力成本，能够应用于各种隔离区、非安全区域以及工作环境相对比较恶劣的场合。

为实现上述目的设计一种非接触式智能控制系统，包括声音接收器1、信号处理系统2、传感器组件3、执行器4、显示器5，所述声音接收器1为外接麦克风，所述声音接收器1用于将采集到的声音信号转变为数字信号，所述声音接收器1的输出端连接信号处理系统2，所述信号处理系统2的输出端连接执行器4，所述信号处理系统2用于对采集到的声音信号进行处理，并转变为执行器4可识别的指令，所述执行器4与传感器组件3相连接，所述传感器组件3用于实时监控执行器4的工作状态，所述传感器组件3的输出端连接信号处理系统2，所述信号处理系统2连接显示器5，所述显示器5用于实时显示收集到的数据。

进一步地，所述信号处理系统2与声音接收器1、执行器4、显示器5均采用无线传输方式进行信号传输。

进一步地，所述无线传输方式包括wifi传输、蓝牙传输或红外线传输。

进一步地，所述信号处理系统2与传感器组件3通过有线传输方式进行连接和信号传输。

进一步地，所述信号处理系统2为集成芯片，所述信号处理系统2用于同步完成语音识别以及对传感器组件3采集到的信息进行分析和处理。

进一步地，所述显示器5适用于pc端或移动端，所述显示器5实时显示由传感器组件3采集到的相关信息。

进一步地，所述执行器4为喷嘴，所述传感器组件3包括压力传感器和流量传感器，所述传感器组件3用于实时监控喷嘴的工作状态并获取有效数据和信息。

进一步地，所述执行器4为双流体喷嘴，所述双流体喷嘴由连接本体和喷雾装置组合而成，所述连接本体设有两个独立的液体入口和空气入口，所述喷雾装置由空气帽和液体帽组成。

进一步地，所述传感器组件3内置于套盒内，并外挂于执行器4上，所述传感器组件3将收集的模拟信号经有线方式传输至信号处理系统2，所述信号处理系统2再将转换后的数字信号无线传输至服务器，并通过显示器5显示实时数据。

进一步地，所述信号处理系统2包括预处理模块、特征提取模块、搭建模块和解码模块，所述预处理模块的输入端连接声音接收器1，所述预处理模块用于对接收到的语音信息进行声音预处理，所述预处理模块的输出端连接特征提取模块，所述特征提取模块用于声学特征提取，所述特征提取模块的输出端连接搭建模块，所述搭建模块的输出端连接解码模块，所述搭建模块用于搭建声学模型，所述解码模块用于对搭建的声学模型进行识别和解码，所述解码模块的输出端连接执行器4。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型借助语音识别技术自动控制执行器的工作状态，提高了工作效率和安全性；

(2)本实用新型搭建的语言网络系统相对比较庞大，可识别不同音色和语言，操作人员不限语种和口音，可接受多人语音指令，不具有特定性和唯一性；

(3)本实用新型通过引入多种传感器，避免了对执行器整体结构的破坏性，同时可实时监控执行器的工作状态，获取相关性能参数，从而为执行器的研发和实际应用提供了有力的数据参考；

(4)本实用新型采用语音识别技术可以控制执行器的工作状态，方便快捷，显著提高了工作效率，节约了人力成本；

(5)本实用新型将传统的工业产品或集成系统与语音识别技术结合起来，能够在很大程度上改变传统工业产品的应用形式，进一步扩大其应用领域，从而逐步实现智能化；

(6)本实用新型通过语音自动控制执行对象，使之完成相应的操作，能够应用于各种隔离区、非安全区域以及工作环境相对比较恶劣的场合，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的总体逻辑示意图；

图2是本实用新型中语音识别方法流程图；

图3是本实用新型中传感器数据采集流程图；

图中：1、声音接收器2、信号处理系统3、传感器组件4、执行器5、显示器。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

本实用新型提供了一种非接触式智能控制系统，以语音识别技术作为关键技术，该系统包括声音接收器1、信号处理系统2、传感器组件3、执行器4、显示器5，声音接收器1为外接麦克风，声音接收器1用于将采集到的声音信号转变为数字信号，声音接收器1的输出端连接信号处理系统2，信号处理系统2的输出端连接执行器4，信号处理系统2用于对采集到的声音信号进行处理，并转变为执行器4可识别的指令，该信号处理系统2为集成芯片，可同步完成语音识别以及对传感器组件3采集到的信息进行分析和处理，彼此独立且互不干扰，执行器4与传感器组件3相连接，传感器组件3用于实时监控执行器4的工作状态，传感器组件3的输出端连接信号处理系统2，信号处理系统2连接显示器5，显示器5用于实时显示收集到的数据；信号处理系统2与声音接收器1、执行器4、显示器5均采用无线传输方式进行信号传输，信号处理系统2与传感器组件3通过有线传输方式进行连接和信号传输，无线传输方式包括wifi传输、蓝牙传输或红外线传输。

其中，传感器组件3包括各类传感器，如压力传感器和流量传感器等，但不仅限于压力传感器、流量传感器两种传感器，可根据具体的执行对象和实际应用选择合适的传感器，以获取有效的数据和信息；显示器5适用于pc端和移动端，可远程实时监控并获取有效数据，可实时显示由各传感器采集到的相关信息；执行器4可选为喷嘴，但不仅限于喷嘴，其他类型的工业产品以及系统同样适用，具有普适性；当执行器4为喷嘴，传感器组件3包括压力传感器和流量传感器，传感器组件3用于实时监控喷嘴的工作状态并获取有效数据和信息；执行器4可选择为双流体喷嘴，双流体喷嘴由连接本体和喷雾装置组合而成，连接本体设有两个独立的液体入口和空气入口，喷雾装置由空气帽和液体帽组成。传感器组件3内置于套盒内，并外挂于执行器4上，可避免外界环境因素的干扰，传感器组件3将收集的模拟信号经有线方式传输至信号处理系统2，信号处理系统2再将转化后的数字信号无线传输至服务器，并通过显示器5显示实时数据。信号处理系统2包括预处理模块、特征提取模块、搭建模块和解码模块，预处理模块的输入端连接声音接收器1，预处理模块用于对接收到的语音信息进行声音预处理，预处理模块的输出端连接特征提取模块，特征提取模块用于声学特征提取，特征提取模块的输出端连接搭建模块，搭建模块的输出端连接解码模块，搭建模块用于搭建声学模型，解码模块用于对搭建的声学模型进行识别和解码，解码模块的输出端连接执行器4。

如附图1所示，为智能语音控制系统的总体逻辑示意图，该系统包含声音接收器1、信号处理系统2、传感器组件3、执行器4、显示器5。信号处理系统与声音接收器(麦克风)、执行器、显示器均采用无线连接并进行信号传输，信号处理系统与传感器组件通过有线的方式进行连接和信号传输，此处信号处理系统(集成芯片)与各传感器之间均通过有线连接可实现信号的有效快速传输。

执行器可选为喷嘴，对应的传感器组件可选为压力传感器和流量传感器，当执行对象为其他工业产品或者系统时，可对应选择不同的传感器组件。声音接收器为外接麦克风，将采集到的声音信号(模拟信号)转变为数字信号。信号处理系统主要为集成芯片，可对采集到的声音信号进行处理，转变为执行器可识别的指令。传感器组件主要包括压力传感器和流量传感器，可用实时监控执行器喷嘴的工作状态，并获取有效数据和信息。显示器可以实时显示收集到的数据，例如压力、流量等数据，同时还能提供警报信息。

其控制原理为：操作人员输入语音指令到麦克风，麦克风可将声音信号(模拟信号)转变为数字信号，经无线传输给信号处理系统，系统通过一系列的声音预处理、声学特征提取、语音特征匹配和解码过程完成声音的识别，并将相应的命令传递给执行器喷嘴，并使之完成相应的指令操作，例如，可通过语音控制喷嘴的开启和关闭。而传感器组件的并入，则可实时监控执行器喷嘴的工作状态，将感应收集的信号通过有线的方式传输给集成芯片，集成芯片对采集到的信号进行分析处理后，通过无线的方式传输到服务器，后经服务器无线传输到电脑端或移动端，操作人员可通过相应的显示器获取实时有效的数据。

如附图2所示，为语音识别方法流程图。麦克风将采集到的声音信号传输给信号处理系统，集成芯片可对声音信号进行分析和处理，即语音识别过程，具体为：系统通过一系列的声音预处理(s201)、声学特征提取(s202)、系统“训练”和“学习”搭建声学模型(s203)和识别解码(s204)过程完成声音的识别，并将相应的命令传递给执行器，以控制执行器的工作状态。其中，在系统“训练”和“学习”阶段，通过不断的“原始输入”和“反复的训练”，使之从原始状态逐渐转变为敏感状态，当指令被再次输入时，通过“匹配”的方式进行识别，进而执行指令完成操作。由于构建的网络系统相对比较庞大，可识别不同的音色和语言(如：中文、英语等)，操作人员不限语种和口音。

如附图3所示，为传感器数据采集流程图。将各传感器将采集到的模拟信号(s301)通过放大、滤波、模数转换等一系列过程，使之转变为数字信号(s302)，经无线方式传输到服务器(s303)，而后传回到电脑端/移动端(s304)，即显示器，通过显示器可实时显示执行器的工作状态和相关性能参数的动态变化(s305)，并有效判断执行器是否正常工作，若数据异常可发出警示信号，减少不必要的损失。此外，后期可对采集的数据进行分析和整理，有利于产品的后续开发和改进。

本实用新型所述的非接触式智能控制系统将传统工业产品/系统与语音识别技术有效的结合起来，通过语音监控执行器的工作，实现了语音自动控制执行器的工作状态，不需要人为操作，降低了操作人员的工作量并提高了安全性，在一定程度上实现了传统工业产品的智能化和自动化，同时显著地缩减操作时间，提高生产效率和安全性。此外，多种传感器的引入，也可以有效地获取执行器的相关性能参数并监控其工作状态。

该系统中，声音接收器为针对发声源的特定麦克风，信号处理系统为集成芯片，传感器组件包括各类传感器组合，执行器适用于各种工业产品或系统。操作人员输入语音指令到麦克风，麦克风可将声音信号转变为数字信号，经无线传输(可选传输方式为：wifi传输、蓝牙传输、红外线传输等)给信号处理系统，系统通过一系列的声音预处理、声学特征提取、语音特征匹配和解码过程完成声音的识别，并将相应的命令传递给执行器并使之完成对应的操作。各传感器将采集到的信号传输给集成芯片，经分析处理后传输给服务器，后由服务器无线传输到电脑端/移动端，即可获取实时有效数据。

本实用新型所述的非接触式智能控制系统，不仅仅只限于智能语音识别，还适用于其他非接触式智能控制技术的应用。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

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