一种面向老人的智能家居离线语音系统

技术领域

本发明属于智能家居领域，具体涉及一种面向老人的智能家居离线语音系统。

背景技术

老年人随着年龄的增长，会出现身体机能减弱、灵活性降低、平衡性差以及记忆力减退等现象，会经常忘记按时吃药、吃饭和锻炼等。更有甚者，因操作不慎导致煤气泄漏，或者不小心走路摔倒等，如果这些情况不能被及时发现，后果会非常严重。

随着社会进步，老龄化加速，年轻人生活压力也日益增加，很多老年人在子女上班期间只能独自居住，子女很难及时地了解到父母的居家状况，因为要忙于工作也很难随时打电话提醒，因此经常会发生一些令人惋惜的事故。

然而，现代的智能家居系统的研究和设计主要体现自动化、智能化和网络化，其主要面向的对象是社会青壮年人群，针对老年人群的智能家居的需求设计研究相当匮乏。而且大多数老人并不会使用操作智能家居设备，更多的是通过语音操作，但仍存在一现实问题，独居老人们因不会使用智能家居设备故并不会破费在家中设置无线宽带网络，因此，如何设计出一种面向老人的智能家居离线语音系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，针对上诉缺点本发明做出了以下的改进和优化。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

提供了一种面向老人的智能家居离线语音系统，包括电源模块、中央控制模块、硬件模块、智能家具设备和智能终端；

所述电源模块分别与中央控制模块和硬件模块连接，所述硬件模块与中央控制模块连接，所述中央控制模块与智能家具设备连接，所述中央控制模块智能终端互相连接；

所述中央计算模块包括STM32芯片；

所述硬件模块包括计时器单元、离线语音单元、体感单元、通信单元、烟雾感应单元、光敏感应单元、辅助单元和医疗健康单元；

所述离线语音单元包括音频输入子单元及音频输出子单元，所述音频输入子单元与所述STM32芯片连接，用于控制智能家具设备的开关，所述音频输出子单元包括扬声器，用于反馈智能家具设备的控制情况；所述离线语音单元能够通过本地录音自定义播放提醒，并通过语音关键词提取，唤醒智能家具设备或控制智能终端。

优选的，所述计时器单元用于根据需要设定的时间和系统的时钟频率计算出需要的自动重装载值，通过离线语音单元的扬声器定时地提醒老人。

优选的，所述体感单元包括温度传感器、重力传感器和动作捕捉模块，所述体感单元用于获得的老人居家状态的数据。

优选的，所述通信单元包括蓝牙传输模块，分别与硬件模块、中央控制模块、智能家具设备和智能终端连接，用于数据传输通讯。

优选的，所述烟雾感应单元用于检测到烟雾或有毒气体信息，通过离线语音单元的扬声器发出语音报警提醒老人。

优选的，所述光敏感应单元用于检测室内外光照强度数据，通过所述通信单元将数据发送至所述中央控制模块，从而控制门窗及窗帘的开关门或自适应调节室内灯光的光照强度和冷暖色调。

优选的，所述辅助单元包括文本扫描模块，用于扫描纸质读物，通过离线语音单元的扬声器朗读。

优选的，所述医疗健康单元用于实时监测老人各项身体健康数据，能够通过通信单元连接终端，实现电话购买相应药物或紧急联系医院，并通过离线语音单元的扬声器发出语音提醒老人吃药。

优选的，所述音频输入子单元包括两个PWM斜率补偿电路与直流偏置电路，所述PWM斜率补偿电路包括第一电阻R

更优的，所述第一开关管驱动GDA分别与第一电阻R

针对现有技术本发明还具有以下优点：

1、可以通过搭载深度学习算法模块，学习老人生活习惯，制定相关生活计划，通过离线语音单元提醒老人。

2、克服了许多独居老人家中无网络的难题，通过搭载局域通信，实现离线功能，并可自定义语音，感觉更加亲切。

3、离线语音单元操作简单，避免了老人不会实用智能家居的难题，通过及时提醒，避免了生活上一些误区。

4、本发明提供的音频输入子单元包括PWM斜率补偿电路与直流偏置电路，提高了本系统在轻载下的抗噪声能力与电流检测能力。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明基于深度学习的物流小车节能调度系统框架图；

图2是本发明离线语音单元一个较好实施例的关键词训练流程图；

图3是本发明离线语音单元一个较好实施例的XFMT101芯片电路连接图；

图4是本发明一个较好实施例的第一个PWM斜坡补偿电路与直流偏置电路；

图5是本发明一个较好实施例的第二个PWM斜坡补偿电路与直流偏置电路。

具体实施方式

以下结合具体实施例对一种面向老人的智能家居离线语音系统作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。

提供了一种面向老人的智能家居离线语音系统，如图1所示，包括电源模块、中央控制模块、硬件模块、智能家具设备和智能终端；

所述电源模块分别与中央控制模块和硬件模块连接，所述硬件模块与中央控制模块连接，所述中央控制模块与智能家具设备连接，所述中央控制模块智能终端互相连接；

所述中央计算模块包括STM32芯片；

所述硬件模块包括计时器单元、离线语音单元、体感单元、通信单元、烟雾感应单元、光敏感应单元、辅助单元和医疗健康单元；

所述离线语音单元包括音频输入子单元及音频输出子单元，所述音频输入子单元与所述STM32芯片连接，用于控制智能家具设备的开关，所述音频输出子单元包括扬声器，用于反馈智能家具设备的控制情况；所述离线语音单元能够通过本地录音自定义播放提醒，并通过语音关键词提取，唤醒智能家具设备或控制智能终端。

在一实施例中，离线语音单元包括音频输入子单元及音频输出子单元，所述音频输入子单元与所述STM32芯片连接，用于控制智能家具设备的开关，音频输出子单元包括扬声器，用于反馈智能家具设备的控制情况；所述离线语音单元能够通过本地录音自定义播放提醒，并通过语音关键词提取，唤醒智能家具设备或控制智能终端；离线语音单元原理如图2所示，针对老人不会熟练操作智能设备这一问题，本实施例采用关键词识别方式，利用特殊指定的唤醒词来唤醒终端设备，使设备从休眠状态切换到工作状态的过程是语音唤醒，通用语音训练一个基本模型，用唤醒词录音训练一个命令模型，唤醒的过程是用录音数据计算二者的匹配度，如果达到训练的命令词模型的阈值，就实现唤醒；本实施例的离线语音单元采用XFMT101芯片，具体电路图如图3所示，其通信速度高，可靠性、稳定性都较高。离线语音单元的UART串口通讯特点是数据通信直接处理，不用经过MCu。语音模块通过串口就能进行语音交互，通过主控芯片可以省去后级智能操作系统和蓝牙等硬件电路单个芯片或者模块就能实现语音控制。

优选的，所述计时器单元用于根据需要设定的时间和系统的时钟频率计算出需要的自动重装载值，通过离线语音单元的扬声器定时地提醒老人。

优选的，所述体感单元包括温度传感器、重力传感器和动作捕捉模块，所述体感单元用于获得的老人居家状态的数据。

在一实施例中，体感单元包括温度传感器、重力传感器和动作捕捉模块，运用人体骨骼实时追踪技术获取人体骨骼的关键点和人体空间位置在深度相机中的坐标从而转化为实际空间的人体骨骼坐标；当人体的中心下降速度大于一个阈值且人体中心的高度小于一个阈值，且上述情况持续时间均超过5s，老人体重瞬时增加，系统判定老人在家跌倒；当温度传感器获取老人体温长时间大于37.5摄氏度，中央处理模块通过通信单元智能打开室内空调并制冷，或体温较低时中央计算模块通过通信单元链接手机或固话，拨打120求助；当存在宽带时，中央处理模块将信息处理后通过传输到智能手机从而及时通知监护人。

优选的，所述通信单元包括蓝牙传输模块，分别与硬件模块、中央控制模块、智能家具设备和智能终端连接，用于数据传输通讯。

优选的，所述烟雾感应单元用于检测到烟雾或有毒气体信息，通过离线语音单元的扬声器发出语音报警提醒老人。

在一实施例中，所述烟雾模块使用的输出模式为TTL电平，当检测到烟雾模块的输出为低电平，则说明操作对应的报警状态。烟雾模块主要根据火灾发生过程通常会伴随着烟雾、有毒气体浓度的变化，当环境中发生可燃气体或有毒气体泄漏时，烟雾模块的输出端输出低电平。当检测到煤气漏泄就会输出低电平，STM32芯片输入端检测到的低电平，STM32系统开发板上指示灯的红灯就会一直闪烁，STM32芯片将通过离线语音单元的扬声器发出语音报警功能，进一步提醒老人及时远离现场或进行求救。

优选的，所述光敏感应单元用于检测室内外光照强度数据，通过所述通信单元将数据发送至所述中央控制模块，从而控制门窗及窗帘的开关门或自适应调节室内灯光的光照强度和冷暖色调。

在一实施例中，光敏感应单元包括光敏电阻，输出模式是TTL电平，当检测到光敏电阻的输出脚为低电平，则说明操作对应的开/关状态。当光敏电阻受到一定强度光照射时，光敏电阻的阻值迅速减小从而电流变大，光敏模块的检测到流过光敏电阻电流变大并在输出引脚输出低电平，STM32芯片检测到其输入引脚的低电平时将控制信息传输给通信单元从而控制智能家居的状态。具体地，在早晨可以监测阳光光照的强度的大小，从而将信号传递给STM32芯片，STM32芯片将处理后的信息传给通信单元，并由其通过网络智能的打开窗帘或门窗；当晚上时，随着光照强度的减弱，通信单元通过网络智能的关闭窗帘或门窗，并且可以自适应调节房间的灯照强度。

优选的，所述辅助单元包括文本扫描模块，用于扫描纸质读物，通过离线语音单元的扬声器朗读。

优选的，所述医疗健康单元用于实时监测老人各项身体健康数据，能够通过通信单元连接终端，实现电话购买相应药物或紧急联系医院，并通过离线语音单元的扬声器发出语音提醒老人吃药。

优选的，所述音频输入子单元包括两个PWM斜率补偿电路与直流偏置电路，所述PWM斜率补偿电路包括第一电阻R

更优的，所述第一开关管驱动GDA分别与第一电阻R

在一实施例中，一种面向老人的智能家居离线语音系统还搭载了深度学习模块，对于使用方言的老人，学习老人的说话以及生活习惯，以老人更能听懂理解的方式，辅助老人生活；当家中安装网络后，并根据老人生活习惯兴趣播放相关资讯，在附近也有多数老人情况下，智能组织老人聚会，推荐周边游路线或运动健身低点，避免老年痴呆；实时播报新闻缓解乏味生活；搭载摄像头连接智能终端，随时查看老人或其他智能家居在家中的状况。

如图4和图5所示的两个PWM斜坡补偿电路与直流偏置电路，PWM斜率补偿电路包括第一电阻R

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。