曹 藝，桂宏凡，韋高梧

（湖北職業(yè)技術學院汽車學院，湖北 孝感 432000）

基于語音識別技術的智能通風柜的設計

曹 藝1，桂宏凡2，韋高梧3

（湖北職業(yè)技術學院汽車學院，湖北 孝感 432000）

傳統(tǒng)的實驗室通風柜控制設備主要完成對電源、照明、排風控制等功能，其產(chǎn)品集成度低，功能較為簡單，另外，現(xiàn)有通風柜的玻璃視窗大多為滑動安裝在通風柜中部，其需要操作人員手動將其推上或拉下，存在操作不便，費時費力的缺陷。本設計克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于普通話的語音識別智能控制系統(tǒng)。

通風柜；語音識別；單片機

1 現(xiàn)有實驗室通風柜的缺陷分析

現(xiàn)有通風柜的玻璃視窗大多為滑動安裝在通風柜中部，其需要操作人員手動將其推上或拉下，存在操作不便，費時費力的缺陷。通風柜的電控元件主要是控制燈光、風機和水流，這些電控元件都需要人工按下相應的控制按鍵來完成，但是因為實驗室的用品多為化學品且有毒有害化學品多，人操作時難免雙手會接觸到有害物體，長期積累下來，會對操作人員的健康和通風柜的長期使用造成一定的風險，所以為了要盡可能少接觸設備和用品，需要一種能自動控制通風柜玻璃視窗、燈光、風機的設備和裝置。

2 語音識別通風柜的系統(tǒng)組成

語音識別通風柜的組成主要包括：微控制器（單片機）、語音識別模塊、無線麥克風、揚聲器、電機、鏈條、鋼化玻璃視窗、照明燈管、風機。

圖1 語音識別通風柜的外觀結(jié)構(gòu)

如圖1所示，其中，微控制器、語音識別模塊、揚聲器、無線麥克風接收器統(tǒng)一集成在柜體右側(cè)前面的側(cè)面上，微控制器和語音識別模塊內(nèi)嵌在柜體內(nèi)，而揚聲器和無線麥克風接收器裸露在外表面。電機和驅(qū)動鏈條連接在一起，放置在玻璃視窗上側(cè)的柜體內(nèi)，用于帶動玻璃視窗上升或者下降。與無線麥克風接收器相對應的，無線麥克風攜帶在實驗人員的身上。在通風柜的柜體內(nèi)，每個部分：電機、風機、照明燈管通過各自的驅(qū)動電路和微控制器相連。

3 語音識別通風柜工作流程分析

通風柜以微控制器（單片機）為核心，以語音識別模塊為主要元件，配以電機驅(qū)動電路，燈管驅(qū)動電路，風機驅(qū)動電路組成（如圖3所示）。無線麥克風接收來自通風柜操作人員的語音信息，經(jīng)過無線傳輸?shù)綗o線麥克風接收器，接收器再將信號傳輸給語音識別模塊，語音識別模塊根據(jù)人的語音信息進行識別，并轉(zhuǎn)化為相應的操作指令，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通風柜玻璃視窗、照明燈管、風機的運動狀態(tài)進行控制，如：玻璃視窗上升、下降、停止；照明燈管的亮與滅；風機的轉(zhuǎn)動與停止，于此同時，揚聲器會播報當前正在執(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別模塊中，這些語音指令包括玻璃視窗、照明燈管、風機的控制指令，玻璃視窗的語音指令可設置為“上升”、“下降”、“停止”；照明燈管的語音指令可設置為“開燈”、“關燈”；風機的語音指令可設置為“打開風機”、“關閉風機”。這些語音指令對應的二進制代碼為：“上升”為0001、“下降”為0010、“停止”為0011、“開燈”為0100、“關燈”為0101、“打開風機”為0110、“關閉風機”為0111。語音指令設置完畢，操作人員可開始通過麥克風發(fā)出相應的語音指令，如發(fā)出“玻璃視窗請上升”時，麥克風將這句語音傳送到語音識別模塊，語音識別模塊開始處理，識別到預先設定的“上升”關鍵詞，開始調(diào)用“上升”的二進制代碼0001，并送到微控制器，微控制器接收到后打開電機驅(qū)動電路，電機連接著驅(qū)動鏈條，鏈條連接著通風柜的玻璃視窗，電機正轉(zhuǎn)，鏈條帶動著玻璃視窗上升，于此同時，揚聲器發(fā)出操作成功的語音，如“玻璃視窗正在上升”，以此來回應操作人員的“上升”命令；相對應的，當操作人員發(fā)出“玻璃視窗請下降”時，調(diào)用二進制代碼0010，控制電機反轉(zhuǎn)，鏈條帶動著玻璃視窗下降，揚聲器發(fā)出相應的語音；當操作人員發(fā)出“玻璃視窗請停止”時，調(diào)用二進制代碼0011，控制電機停止，玻璃視窗不運動。

4 結(jié)束語

現(xiàn)有通風柜的玻璃視窗大多需要操作人員手動將其推上或拉下，照明燈管和風機需要人工手動按下按鈕來控制，這些操作方式存在操作不便，費時費力的缺陷。本文采用語音識別技術和無線語音通信技術，以實現(xiàn)通風柜的智能化控制。系統(tǒng)通過操作人員的語音命令實現(xiàn)了通風柜的自動控制，真正解放人的雙手，減輕了人的負擔，讓操作人員更專注于試驗對象。

［1］陳康.實驗室通風柜安全應用的影響因素研究［D］.華東理工大學，2014.

［2］趙俠.實驗室通風柜系統(tǒng)設計應用［J］.潔凈與空調(diào)技術，2012，（1）：62-65.

［3］郭玉君.實驗室通風柜在工程實例中的通風方式［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)設計與制造、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品開發(fā)。