陳澤

摘要 智能語音技術(shù)作為人機(jī)交互的實現(xiàn)形式，廣泛應(yīng)用在社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。近十年來我國城市軌道交通行業(yè)迎來了最快發(fā)展的階段，智能語音技術(shù)也應(yīng)用到了城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)購票終端、多功能客服等子系統(tǒng)的建設(shè)中。文章結(jié)合智能語音技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境，分析了該技術(shù)在城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景，為自動售檢票系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 智能語音技術(shù);城市軌道交通;自動售檢票系統(tǒng);人機(jī)交互

中圖分類號 U29-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）05-0016-03

0 引言

智能語音技術(shù)是機(jī)器獲取人類語言信息的技術(shù)，通過該技術(shù)可以實現(xiàn)人機(jī)交互。一方面，智能語音技術(shù)可在不同場景內(nèi)進(jìn)行語言的錄入，實現(xiàn)人對機(jī)器控制的多樣化、高效化。另一方面，可實現(xiàn)機(jī)器的即興口語和自然對話以及多種語種的同聲翻譯。

1 智能語音技術(shù)概況

智能語音技術(shù)，是人類實現(xiàn)人機(jī)交互的重要手段，在各行業(yè)中有著較為廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)主要包括自動語音識別技術(shù)（ASR）和語音合成技術(shù)（TTS）。

1.1 自動語音識別技術(shù)

自動語音識別技術(shù)：ASR，即Automatic Speech Recognition，可實現(xiàn)將人類語言的聲音信號，通過設(shè)備拾音、信號處理轉(zhuǎn)化為計算機(jī)識別的文本文件，用于各種計算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)處理。

1.2 語音合成技術(shù)

語音合成技術(shù)：TTS，即Text To Speech，通過計算機(jī)專用軟件和預(yù)置語音庫數(shù)據(jù)庫，可將任意機(jī)器內(nèi)文字用標(biāo)準(zhǔn)流暢的語言，通過音頻輸出設(shè)備朗讀出來。

智能語音技術(shù)結(jié)合了聲學(xué)、數(shù)字與模擬電路學(xué)、語言學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等學(xué)科，實現(xiàn)了實時的語音輸入輸出，它與當(dāng)今前沿的AI技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了不同應(yīng)用場景下的人機(jī)交互，并從不同程度上替代了手動錄入信息及顯示屏上的文字輸出，極大提高了工作、生產(chǎn)效率及人機(jī)交互多樣性。

2 智能語音技術(shù)的應(yīng)用

21世紀(jì)被稱作是IT時代，隨著集成電路技術(shù)飛速發(fā)展，芯片算力不斷提升，AI智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算已成為科技發(fā)展的重要方向，與此同時，智能語音技術(shù)也不斷推陳出新，支持方言輸入、俗語、多國語言兼容等功能。智能語音技術(shù)廣泛應(yīng)用在移動設(shè)備、智慧交通、智能家居、機(jī)械制造等領(lǐng)域[1]。

2.1 移動設(shè)備

移動設(shè)備：移動設(shè)備是最早具有智能語音技術(shù)實現(xiàn)場景的終端設(shè)備，通過設(shè)備自身具備的音頻輸入輸出模組，讓用戶通過語音喚醒、即時對話，實現(xiàn)了用戶通過口語對移動電話、個人計算機(jī)等設(shè)備內(nèi)各程序軟件的操作及控制。該技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)較為成熟且應(yīng)用較為廣泛的產(chǎn)品有蘋果公司的Siri及微軟的Cortana，都滿足了以觸發(fā)式語音人機(jī)交互為核心的用戶體驗。

2.2 信息處理

智能語音技術(shù)被廣泛應(yīng)用到國際會議現(xiàn)場、政商文體新聞報道等領(lǐng)域。通過智能語音設(shè)備進(jìn)行實時的文字錄入，可實現(xiàn)多語言機(jī)器翻譯、新聞實時播報等功能。

2.3 智能客服

智能客服中的智能語音技術(shù)可分為線上與線下兩類[2]。隨著智能語音技術(shù)的日益成熟，已有大量物流、金融、保險、通信運(yùn)營商等消費(fèi)型企業(yè)上線智能語音客服，并在消費(fèi)查詢、業(yè)務(wù)辦理、問題處理等部分基礎(chǔ)業(yè)務(wù)中替代了人工客服;在大型商超或是機(jī)場車站中，帶有智能語音功能的客服終端可提供方便快捷的地圖索引、消費(fèi)指南、實時的交通與天氣信息。

智能語音客服的優(yōu)勢主要有3個方面：

（1）企業(yè)客服實現(xiàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化，減少人的情感波動對問題處理的干擾;

（2）人機(jī)交互過程中信息的錄入準(zhǔn)確且高效，大大提高了客服接待的效率;

（3）企業(yè)人工成本及管理運(yùn)維成本大大降低。

3 智能語音技術(shù)在城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的應(yīng)用

在城市軌道交通建設(shè)中，智能語音技術(shù)用于自動售檢票系統(tǒng)，當(dāng)乘客因為對乘車城市不熟悉或是因為當(dāng)?shù)剀壍澜煌ň€路復(fù)雜而導(dǎo)致無法確認(rèn)目的地站點(diǎn)時，帶有智能語音功能的自動售票機(jī)可通過乘客語音輸入的目的地信息，為乘客進(jìn)行后臺地圖模糊查詢。北京、廣州、南京、合肥、石家莊等城市先后將帶有語音輔助購票功能的自動售票終端引入了地鐵工程建設(shè)中。

在車站多功能客服終端上，可通過智能語音功能進(jìn)行儲值票充值、站點(diǎn)信息查詢、更新票卡信息、遠(yuǎn)程客服連線等功能。多動能客服終端通過預(yù)置的對話情景引導(dǎo)乘客進(jìn)行一系列票卡服務(wù)。

3.1 帶有智能語音功能的自動售票終端

帶有智能語音功能的自動售票終端是在傳統(tǒng)TVM終端設(shè)備上加裝智能語音模塊、路由或通信模塊，通過城市軌道交通專用數(shù)據(jù)傳輸連接云服務(wù)器進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)處理，并以原路徑回傳至售票終端，實現(xiàn)人機(jī)語音交互購票。智能語音售票終端連接見圖1。

該智能語音售票終端主要由5部分組成：

（1）自動售票機(jī)，包括3合1、4合1自動售票機(jī)。

自動售票機(jī)是軌道交通系統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)的核心設(shè)備終端，終端設(shè)備上的智能語音模組以串口通信或網(wǎng)線連接，此類售票終端配備了運(yùn)行內(nèi)存和存儲空間較大的工控機(jī)（控制單元）用于軟件的二次開發(fā)。

（2）智能語音模組，包括拾音麥克風(fēng)、定位攝像頭、音頻信號處理單元。

1）拾音麥克風(fēng)為多麥克風(fēng)組合陣列，見圖2，安裝位置一般在TVM運(yùn)營狀態(tài)顯示屏與乘客用觸摸屏之間，位置大致與成年人面部位置相平，可更準(zhǔn)確地收集乘客語音信息。帶有智能語音模組的售票終端見圖3。

2）定位攝像頭，該設(shè)備可在售票終端前站立的多個乘客當(dāng)中準(zhǔn)確選中正在進(jìn)行購票操作的乘客，根據(jù)攝像頭對乘客口型的捕捉，乘客的語音會被標(biāo)記為需要處理的音頻信號。

3）音頻信號處理單元主要具有聲音信號降噪處理、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送接收、數(shù)據(jù)解碼的功能。麥克風(fēng)收集的大量環(huán)境音頻信號后，該設(shè)備主要處理被標(biāo)記的購票者的聲音信號。信號處理過程見圖4。

（3）專用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。軌道交通工程中一般配有該工程專用的傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中須配置固定帶寬用于智能語音購票業(yè)務(wù)。

（4）網(wǎng)關(guān)，包括有線路由、無線路由、4G或5G通信模塊等。有線路由、無線路由多用于語音模組數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，須設(shè)有專用傳出網(wǎng)絡(luò);若項目未配置專用傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬或工程為舊改項目，可選用4G或5G通信模塊作為數(shù)據(jù)傳輸方式。

（5）云服務(wù)器。云服務(wù)器一般分為公有云（Pulic Cloud）和私有云（Private Cloud），根據(jù)城市實際售票量和網(wǎng)絡(luò)安全等因素進(jìn)行配置。

公有云可通過Internet使用，服務(wù)器架設(shè)在服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心，成本較低。智能語音服務(wù)結(jié)合在線地圖服務(wù)，為用戶提供操作系統(tǒng)、虛擬化技術(shù)及資源管理，滿足了軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的運(yùn)營需求。

私有云為單一工程建設(shè)，因此對數(shù)據(jù)、安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性有最有效的控制。越來越多城市將私有云建設(shè)納入新的軌道交通建設(shè)規(guī)劃中。如果該城市軌道交通擁有基礎(chǔ)設(shè)施，就可以在原有設(shè)備上部署私有云相應(yīng)的軟硬件。私有云可部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，也可以將它們部署在安全主機(jī)托管場所。架設(shè)私有云需要較大投資，工程需要擁有專用的數(shù)據(jù)中心與通信鏈路及專業(yè)的云端運(yùn)維團(tuán)隊。常見的云數(shù)據(jù)中心形式見圖5。自動售檢票系統(tǒng)中的智能語音技術(shù)主要調(diào)用了云端數(shù)據(jù)中的模糊搜索、地圖導(dǎo)引功能。

具備智能語音功能的售票終端，可實現(xiàn)全語音人機(jī)交互購票，購票界面見圖6。語音購票主要分為以下幾步：

（1）選擇售票終端上的語音購票功能?？赏ㄟ^屏幕按鈕或是特定句式的喚醒語音來激活智能語音模組。

（2）根據(jù)系統(tǒng)提示，在售票終端拾音區(qū)域說出目標(biāo)站點(diǎn)或是目的地，智能語音功能會根據(jù)后臺云處理為乘客提供最合適的站點(diǎn)。

（3）乘客需要確認(rèn)訂單信息，在屏幕上選擇購票張數(shù)后，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵。

（4）乘客需要選擇支付方式，使用手機(jī)掃碼或使用現(xiàn)金完成購票支付。

3.2 帶有智能語音功能的多功能客服終端

在一些城市，智能語音技術(shù)在幫助乘客購票外，還通過自動售檢票系統(tǒng)的多功能客服終端，實現(xiàn)了語音問詢功能。多功能客服終端是城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)中專門設(shè)置在車站付費(fèi)區(qū)，用于乘客自主處理票務(wù)事項的終端設(shè)備，安裝位置一般設(shè)置在付費(fèi)區(qū)出站檢票閘機(jī)附近。多功能客服終端可向乘客提供儲值卡查詢、乘車歷史查詢、車票異常處理、行政事務(wù)處理等業(yè)務(wù)。常見的票卡問題有以下兩方面：

（1）超乘，乘客所持有單程票需要在購票車站使用并允許在票價內(nèi)乘車區(qū)間出站，如果乘客超程，需補(bǔ)交實際車費(fèi)。

（2）超時，為方便城市軌道交通線路管理，減少各類情況下地鐵線路乘客滯留不出站的情況，乘客一般須在持票過閘進(jìn)入地鐵線路付費(fèi)區(qū)后兩小時內(nèi)出閘。

乘客可根據(jù)實際情況在多功能客服上進(jìn)行車費(fèi)補(bǔ)交。帶有智能語音功能的客服終端在火車站、機(jī)場、換乘車站等客流較大的車站可代替車務(wù)人員處理大量票卡問題。同時多功能客服終端也設(shè)置了人工服務(wù)，在客服終端系統(tǒng)無法處理乘客票務(wù)問題時，可通過語音遠(yuǎn)程連接客服中心人員進(jìn)行問題處理。

4 智能語音技術(shù)的應(yīng)用前景

智能語音購票通過模糊輸入，AI自動推送可選站點(diǎn)，可最快推送最優(yōu)乘車路線，乘客選票時間從平均34 s下降到15 s，可大大提升購票效率，帶有智能語音技術(shù)的自動售檢票系統(tǒng)對城市軌道交通系統(tǒng)緩解日常客流高峰及節(jié)假日大客流起到了強(qiáng)有力促進(jìn)作用。同時，語音購票功能通過AI智能人機(jī)交互，使乘客操作購票終端的過程變得簡便，語音索引支付方式，使支付更加便捷[3]。

隨著國家“十四五”規(guī)劃的發(fā)布，智慧交通、云計算、電子支付依然是技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的重要內(nèi)容。城市軌道交通作為城市公共交通的組成部分，尤其在人口密集的

大型城市，密集的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)對緩解市區(qū)交通壓力，帶動城市各區(qū)域均衡發(fā)展，對市民的便捷出行、綠色出行起到至關(guān)重要的作用。在后續(xù)軌道交通項目建設(shè)中，云計算、智能語音技術(shù)、人臉識別技術(shù)、智慧車站、智慧運(yùn)維、無感過閘的概念也將引入城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的建設(shè)中。

5 結(jié)語

智能語音技術(shù)自提出至今已有數(shù)十年，技術(shù)發(fā)展初期，該技術(shù)僅被應(yīng)用在文字錄入的工作中。隨著AI智能、軟件技術(shù)、計算機(jī)硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，智能語音技術(shù)與電子支付、云服務(wù)、智能客服終端深度融合，進(jìn)一步提高技術(shù)可靠性及準(zhǔn)確率，為城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)的不斷優(yōu)化升級提供便利。

參考文獻(xiàn)

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[3]景亮， 趙程， 劉平. 人臉識別技術(shù)在城市軌道交通自動售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用及探討[J]. 上海建設(shè)科技， 2021（2）： 24-26.