蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院 程瑞龍

引言

目前各種聚集場(chǎng)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(fā)了電梯行業(yè)的思考。語(yǔ)音呼梯器因此也催生出來。

1 概述

離線語(yǔ)音呼梯盒可支持最多100個(gè)命令詞，基礎(chǔ)版支持-3樓到48樓，后續(xù)擴(kuò)展版本支持-5到50樓，并支持常用特殊樓層：G樓，B樓。語(yǔ)音呼梯識(shí)別率高達(dá)95%以上，在安靜的環(huán)境下錯(cuò)誤率低于0.5%，響應(yīng)時(shí)間小于300ms。無須額外的網(wǎng)絡(luò)布線，就可以在已有電梯上加裝。該設(shè)備可以安裝在任意品牌的任意型號(hào)電梯上，24小時(shí)安全運(yùn)行。

2 系統(tǒng)方案

圖3 產(chǎn)品效果圖

系統(tǒng)方案整體框圖如圖1所示為硬件信號(hào)傳輸方向，信號(hào)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(hào)，信號(hào)處理電路CAN485的電平處理電路以及觸點(diǎn)信號(hào)電平信號(hào)輸出，MKE06芯片用于協(xié)議處理轉(zhuǎn)化,通過uart串口信號(hào)通信的方式與語(yǔ)音模塊進(jìn)行通信。MKE06芯片是一款具有硬件CAN外設(shè)的M0內(nèi)核的芯片，擁有相應(yīng)性能的同時(shí)成本上還擁有優(yōu)勢(shì),外形尺寸圖如圖2所示，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上為嵌入式和掛壁式安裝方式，可以讓產(chǎn)品更適用于加裝梯、改造梯使用。

圖1 硬件信號(hào)方案框圖

圖2 外形尺寸圖

3 系統(tǒng)原理圖

MKE06芯片作為產(chǎn)品的主控芯片負(fù)責(zé)與語(yǔ)音模塊、控制柜之間的信息交互通信。MKE06Z64單片機(jī)芯片是一款具有工業(yè)級(jí)性能的微處理器，內(nèi)核是Cortex-M0內(nèi)核，擁有外設(shè)有CANUARTADCSPI等常見的接口，其良好的EMC性能可以很好地應(yīng)用在工業(yè)控制場(chǎng)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(hù)器件，讓產(chǎn)品能在電梯標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)驗(yàn)等級(jí)通過ESD實(shí)驗(yàn)。DC-DC轉(zhuǎn)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(yīng)電梯井道線的電壓情況。擁有1A的持續(xù)輸出電流。用光耦來做觸點(diǎn)接口的電平輸出，可以起到很好的隔離效果，避免因?yàn)榫纼?nèi)部的電壓系統(tǒng)不穩(wěn)定造成語(yǔ)音呼梯盒的電路被反響沖擊。LM358作為小信號(hào)放大器，放大外接MIC信號(hào)，通過MKE06芯片的ADC引腳將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)。485通信電路使用的是SN65HVD3082芯片，收發(fā)電路的輸出AB線上增加TVS管，預(yù)防485通信數(shù)據(jù)口接入其他電壓導(dǎo)致485芯片損壞。電路原理圖如圖4所示。

圖4 硬件原理圖

語(yǔ)音模塊使用的離線語(yǔ)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(yǔ)音芯片可作為一個(gè)外部輸入輸出設(shè)備，如圖藍(lán)色部分，主要具備以下兩個(gè)功能。

通過MIC輸入（語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果等）、通過SPK輸出（提示音等）。產(chǎn)品主控MCU通過UART與語(yǔ)音芯片通訊，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化語(yǔ)音交互功能。通常，語(yǔ)音芯片不維護(hù)產(chǎn)品狀態(tài)（例如電機(jī)、燈光等電控設(shè)備由產(chǎn)品主控MCU維護(hù)，如圖5所示）這種方式使MCU能夠較靈活地對(duì)語(yǔ)音功能進(jìn)行定制。主控MCU可通過串口控制語(yǔ)音芯片，包括設(shè)定參數(shù)項(xiàng)、配置喚醒模式、進(jìn)入/退出喚醒等操作；也可從語(yǔ)音模塊獲取事件信息、當(dāng)前狀態(tài)等；這種方式使得主控MCU可以更靈活得定制語(yǔ)音交互方案，和產(chǎn)品應(yīng)用無縫結(jié)合，也避免了針對(duì)不同應(yīng)用需要區(qū)分多個(gè)語(yǔ)音固件的情況。

圖5 語(yǔ)音模塊鏈接圖

4 使用方式

乘梯者使用模塊時(shí)只需要說出語(yǔ)音命令就可以登記自己需要去的樓層。當(dāng)語(yǔ)音呼梯器安裝在轎廂里時(shí)，想去地上樓層1~50樓時(shí)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(dāng)需要開關(guān)門的時(shí)候只需要說出“開門”“關(guān)門”即可。乘梯者說出指令之后呼梯器也會(huì)有對(duì)應(yīng)的回復(fù)。去某樓則回應(yīng)某樓，開關(guān)門直接回復(fù)開門、關(guān)門等信息。整體語(yǔ)音呼梯器的識(shí)別率是在95%，呼梯指令在60dB同時(shí)背景噪音是低于40dB。當(dāng)操縱盤中的樓層比較高的時(shí)候，我們使用擴(kuò)展按鈕板的方式來處理。如圖6所示是轎內(nèi)按鈕板擴(kuò)展之后通過485總線串接，擴(kuò)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(kuò)展更多的樓層需求。

圖6 按鈕擴(kuò)展接線圖

為了能夠快速的使用語(yǔ)音呼梯盒，在安裝現(xiàn)有的安裝方式有如下幾種方式。操縱盤上只需要開一個(gè)走線的孔以及螺絲固定的孔即可成功安裝語(yǔ)音呼梯盒，轎外使用一個(gè)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(jié)語(yǔ)

語(yǔ)音呼梯器產(chǎn)品是電梯應(yīng)用場(chǎng)景的全方位整合產(chǎn)品線的使用。通過其他行業(yè)電子技術(shù)的發(fā)展來逐步的推動(dòng)全新一代電梯呼梯方式的選擇。致力于創(chuàng)造“更安全、更智能、更友好”的電梯乘梯環(huán)境。