一种声控安全保护开关系统技术方案

本发明专利技术涉及一种声控安全保护开关系统，包括：麦克风阵列、语音采集及处理模块、控制及故障检测模块和故障测试音模块；语音采集及处理模块采集麦克风阵列输出的语音信号，并对语音信号进行预处理；控制及故障检测模块按预设判断流程对预处理后的语音信号进行识别，并根据识别结果向外输出开关保护信号；故障测试音模块与控制及故障检测模块相连，设置在所述麦克风阵列前方，用于在控制及故障检测模块的控制下发出频率强度可调的测试音；控制及故障检测模块判断声控安全保护开关是否正常工作，并在声控安全保护开关非正常工作时，输出故障信号。通过本发明专利技术的技术方案，能够基于语音识别精准输出开关保护信号，并实现故障自检测。

A sound control security switch system

The invention relates to a sound safety protection switch system, including: microphone array, speech acquisition and processing module, control and fault detection module and fault test module; voice speech signal acquisition and processing module acquisition of microphone array output, and the voice signal preprocessing; control and fault detection module according to the preset judgment process of recognition the speech signal is pre processed, and output switch protection signal according to the identification result; connected fault test module and sound control and fault detection module is arranged in the front of the microphone array, used to test the sound emitted frequency intensity in the control and fault detection module, adjustable control and fault detection module to determine; sound safety switch is working properly, and the control of sound safety protection switch for non normal operation, fault output Signal. Through the technical scheme of the invention, the switch protection signal can be accurately output based on the speech recognition, and the self detection of the fault can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种声控安全保护开关系统
本专利技术涉及智能声控设备
，具体涉及一种声控安全保护开关系统。
技术介绍
为确保人身安全，设备中急停是必要措施，急停可以有效及时地关闭运行中的设备从而保证人的安全。目前的设备系统多采用急停开关，需要在明显位置设置急停开关按钮，遇险时需要人为手动按下急停按钮使设备停止运行，达到确保安全的目的。而某些设备关乎安全(如电梯，电动轮椅等)，但不好放置急停按钮，即使放置也较难触及(不能在遇险的第一时间触发急停系统)，或使用人活动能力有限触发急停按钮有难度。上述情况下，就需要一种新的急停系统，而声控急停可以很好的解决。急停按钮必须为人手动按下，人在紧急情况下由于本能反应可能忘记操作，或操作不当，老人小孩或残疾人操作有难度，不能起到保护停止的作用。急停开关按钮需要设置在明显的位置，影响美观。遇险时人的第一反应为尖叫或呼喊，声控可以第一时间识别停止，且遇险时，人可能触碰不到急停按钮或不够及时，而声控可以不受空间结构限制。声控急停不需要预先培训，训练，声控急停的拾音咪头可以实现隐藏式设计，较美观。现有的声控保护开关多为单mic或双mic方案，实际在嘈杂环境下此种声控无效或误报(环境适应性不好)，同时作为安全保护开关，必须要求可靠，需要确保保护开关一直处于正常工作状态。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种声控安全保护开关系统，基于语音识别精准输出开关保护信号，并实现故障自检测。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种声控安全保护开关系统，包括：麦克风阵列、语音采集及处理模块、控制及故障检测模块和故障测试音模块；其中，所述麦克风阵列包括多个高灵敏度的麦克风，所述多个高灵敏度的麦克风按预设阵列进行排布，以拾取语音信号；所述语音采集及处理模块与所述麦克风阵列相连，采集所述麦克风阵列输出的语音信号，并设置有效拾音范围，对所述语音信号进行预处理后发送给所述控制及故障检测模块，以使所述控制及故障检测模块按预设判断流程对预处理后的语音信号进行识别，并根据识别结果向外输出急停保护信号；所述故障测试音模块与所述控制及故障检测模块相连，设置在所述麦克风阵列前方，用于在所述控制及故障检测模块的控制下发出频率强度可调的测试音；所述控制及故障检测模块计算出所述测试音的频率和声强，并对一个测试周期内采集到的测试音次数进行计数，并在计算出的测试音频率和声强与所述故障测试音模块实际发出的测试音的频率和声强不一致，且在一个测试周期内采集到的测试音次数不满足正常工作条件时，输出开关故障信号。优选地，所述预设判断流程包括：步骤S1、判断当前接收到的语音信号是否为有效拾音范围内的语音信号，若是，则转入步骤S2；否则，判定为干扰音不动作；步骤S2、判断当前接收到的语音信号频率是否属于人声频率范围，若是，则转入步骤S3；否则，判定为干扰音不动作；步骤S3、判断当前接收到的语音信号强度范围，若当前接收到的语音信号强度小于预设的声强最小限值，判定为干扰音不动作；否则，转入步骤S4，对当前接收到的语音信号进行语音文字识别；步骤S4、若预设的声强最小限值＜当前接收到的语音信号强度＜预设的声强最大限值，且识别出的语音文字与第一关键词库中预存的关键词相匹配，输出开关保护信号；若当前接收到的语音信号强度大于预设的声强最大限值，且识别出的语音文字与第二关键词库中预存的关键词相匹配，输出开关保护信号；否则，判定为干扰音不动作；其中，所述第二关键词库包含第一关键词库。优选地，所述预设判断流程上电自启动或识别到语音信号后自唤醒启动。优选地，所述步骤S1之前还包括：步骤S0，上电自启动或识别到语音信号后，先判断该语音信号是否为操作者本人，若是，则转入步骤S3；否则，判定为干扰音不动作。优选地，所述控制及故障检测模块中预存有操作者本人的语音特性信息，所述步骤S0具体为：上电自启动或识别到语音信号后，利用说话人识别技术，先判断该语音信号是否与预存的操作者本人的语音特性信息相匹配，若是，则转入步骤S3；否则，判定为干扰音不动作。优选地，所述人声频率范围为：340Hz～4000Hz；所述声强最小限值为60dB，所述声强最大限值为70dB。优选地，所述步骤S1中判断当前接收到的语音信号是否为有效拾音范围内的语音信号，具体为：根据每个麦克风采集到的语音信号的特征差异计算出音源位置，并判断该音源位置是否在有效拾音范围内；其中，所述语音信号的特征包括：语音信号达到时间、相位和振幅等。优选地，所述麦克风阵列中的多个高灵敏度麦克风均匀等距地设置在同一水平线上或均匀等距地设置于同一圆周上。优选地，相邻两个高灵敏度麦克风之间的间距在45cm左右的预设范围内。优选地，所述声控安全保护开关系统，还包括备用电源，所述备用电源为复用其他系统的电源或自备电源；所述备用电源用于为所述语音采集及处理模块和控制及故障检测模块供电。本专利技术采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：由上述技术方案可知，本专利技术提供的这种声控安全保护开关系统，故障测试音模块与控制及故障检测模块相连，设置在麦克风阵列前方，能够在所述控制及故障检测模块的控制下，发出频率强度可调的测试音；控制及故障检测模块能够计算出所述测试音的频率和声强，并对一个测试周期内采集到的测试音次数进行计数，并在计算出的测试音频率和声强与所述故障测试音模块实际发出的测试音的频率和声强不一致，且在一个测试周期内采集到的测试音次数不满足正常工作条件时，输出开关故障信号。相比现有技术，本专利技术提供的这种声控安全保护开关系统，不仅能够输出开关保护信号，还能实现故障自检测。另外，本专利技术提供的这种声控安全保护开关系统，设备启动时可以通过语音指令启动系统或设置上电自动启动系统，并设置有效拾音范围(包括拾音角度，距离)，在此范围角内的语音信号被加强识别，在此范围之外的被认为是噪音而不被识别；设置好拾音范围后将进行人声特性的判别，需满足在人语音发声频率之内(340Hz～4000Hz)作为触发第一条件条件，在人声频率范围内继续识别，否者为干扰音(或者采用说话人识别技术，判别是否为操作者本人，此种情况操作者的语音需要提前录入系统，作为识别依据)，然后对音强进行分级识别，相比现有技术，由于涉及多级语音识别判断条件，灵敏度更高，可适用于嘈杂环境，能够更准确地为外部设备输出开关保护信号，增强开关急停可靠性，能够实现对外部设备的精准控制。另外，由于不需提前录制场景声音信息，可快速部署，用户体验度更高。另外，由于麦克风阵列包括多个高灵敏度麦克风，可以实现远场语音的识别(10m)，这使得较为大型的设备可以只布置一套本专利技术提供的这种声控安全保护开关系统即可，无需多点布置，降低了部署成本和部署难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的一种声控安全保护开关系统的电路示意框图；图2为本专利技术一实施例提供的一种声控安全保护开关系统的控制方法流程示意图；图3为本专利技术一实施例提供的麦克风阵列包含四个麦克风时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声控安全保护开关系统，其特征在于，包括：麦克风阵列、语音采集及处理模块、控制及故障检测模块和故障测试音模块；其中，所述麦克风阵列包括多个高灵敏度的麦克风，所述多个高灵敏度的麦克风按预设阵列进行排布，以拾取语音信号；所述语音采集及处理模块与所述麦克风阵列相连，采集所述麦克风阵列输出的语音信号，并设置有效拾音范围，对所述语音信号进行预处理后发送给所述控制及故障检测模块，以使所述控制及故障检测模块按预设判断流程对预处理后的语音信号进行识别，并根据识别结果向外输出急停保护信号；所述故障测试音模块与所述控制及故障检测模块相连，设置在所述麦克风阵列前方，用于在所述控制及故障检测模块的控制下发出频率强度可调的测试音；所述控制及故障检测模块计算出所述测试音的频率和声强，并对一个测试周期内采集到的测试音次数进行计数，并在计算出的测试音频率和声强与所述故障测试音模块实际发出的测试音的频率和声强不一致，且在一个测试周期内采集到的测试音次数不满足正常工作条件时，输出开关故障信号。

【技术特征摘要】
1.一种声控安全保护开关系统，其特征在于，包括：麦克风阵列、语音采集及处理模块、控制及故障检测模块和故障测试音模块；其中，所述麦克风阵列包括多个高灵敏度的麦克风，所述多个高灵敏度的麦克风按预设阵列进行排布，以拾取语音信号；所述语音采集及处理模块与所述麦克风阵列相连，采集所述麦克风阵列输出的语音信号，并设置有效拾音范围，对所述语音信号进行预处理后发送给所述控制及故障检测模块，以使所述控制及故障检测模块按预设判断流程对预处理后的语音信号进行识别，并根据识别结果向外输出急停保护信号；所述故障测试音模块与所述控制及故障检测模块相连，设置在所述麦克风阵列前方，用于在所述控制及故障检测模块的控制下发出频率强度可调的测试音；所述控制及故障检测模块计算出所述测试音的频率和声强，并对一个测试周期内采集到的测试音次数进行计数，并在计算出的测试音频率和声强与所述故障测试音模块实际发出的测试音的频率和声强不一致，且在一个测试周期内采集到的测试音次数不满足正常工作条件时，输出开关故障信号。2.根据权利要求1所述的声控安全保护开关系统，其特征在于，所述预设判断流程包括：步骤S1、判断当前接收到的语音信号是否为有效拾音范围内的语音信号，若是，则转入步骤S2；否则，判定为干扰音不动作；步骤S2、判断当前接收到的语音信号频率是否属于人声频率范围，若是，则转入步骤S3；否则，判定为干扰音不动作；步骤S3、判断当前接收到的语音信号强度范围，若当前接收到的语音信号强度小于预设的声强最小限值，判定为干扰音不动作；否则，转入步骤S4，对当前接收到的语音信号进行语音文字识别；步骤S4、若预设的声强最小限值＜当前接收到的语音信号强度＜预设的声强最大限值，且识别出的语音文字与第一关键词库中预存的关键词相匹配，输出开关保护信号；若当前接收到的语音信号强度大于预设的声强最大限...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹刚刚，常孟芝，
申请(专利权)人：上海司羿智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31