樓宇單元門語音控制鎖的製作方法

2023-11-30 04:53:41 1

專利名稱：樓宇單元門語音控制鎖的製作方法
技術領域：
本發明屬於自動控制門鎖，具體涉及一種用語音控制開啟的樓宇單元門鎖。
背景技術：
在基於生物特徵的高科技門鎖研製方面，現有的門鎖技術包括虹膜識別技術、指紋識別技術、人臉識別技術。這些技術存在的缺點應用環境要求高，成本昂貴，適用範圍小。說話人識別技術，是人工智慧電子科學中正在大力開發的一項新課題，各國都在不斷的深入研究，目前已可用於社會生活的許多方面。人的聲音具有唯一性，依靠聲音來識別準確可靠。本發明要研究的樓宇單元門語音控制鎖就是利用了生物特徵中的聲音特徵對說話人進行識別。通過查閱相關資料和有關專利，主要引證下列專利國別 專利號
公開日期1 美國 60164762000.1.182 中國 96200589.4 1998.8.5專利1是利用使用聲學與/或非聲學模型和資料庫進行說話人確認/識別/分類的裝置和方法。在解決本申請的技術要求方面主要存在下面幾點問題1.在硬體方面，專利1中需要使用中心伺服器來控制系統的各部分，而本發明只要應用DSP就可以。
2.在實際應用方面，專利1主要應用於遠程的用戶識別，而本發明僅僅應用於近距離的用戶識別。
3.由於專利1進行的是遠程識別，所以還要考慮訪問中產生的信道幹擾、以及加密壓縮等問題，而本發明則無須考慮這些問題。
4.在採用的算法方面，專利1利用了語音識別、自然語言理解技術以及說話人識別技術的綜合算法，對樓宇單元門語音控制鎖不適用。本發明採用了自適應說話人語音變化的識別算法，該算法主要是針對樓宇單元門語音控制鎖設計的。
5.在對用戶建立用戶信息的時候，專利1需要用戶事先進行註冊，這樣增加了系統的複雜性，而本發明根本不需要進行註冊。
6.專利1中系統在進行工作的時候需要人工進行幹預操作，而本發明自動的進行識別。
7.專利1中識別的過程比較複雜，難以實時實現，而本發明能夠快速進行。
8.專利1中的系統成本高，而本發明需要的成本較低。
9.專利1中的軟體運行的支持環境比較複雜。
專利2主要介紹了一種語音控制的電磁鎖，在解決本申請的技術要求方面存在的幾點問題
1.該專利中使用了HM2007語音晶片處理語音，系統的容量只限於1人或者少數的幾個人使用。本發明可以應用於100個人的系統。
2.該專利產品需要先敲門，通過聲響啟動系統，使系統的反映減慢，同時受環境的影響可能會誤啟動。本發明採用的是紅外探測技術來開啟系統，有較強的可靠性，無須用戶進行語音操作外的任何操作。
3.該專利的用戶信息一經錄入就無法進行更新。本發明可以根據用戶數目的變化自動的增加和減少用戶的信息，同時可以根據每次用戶的識別結果，對錄入的每個用戶的信息進行不斷的更新，增加了系統的可靠性。
4.該專利中的語音鎖是安裝在門上的，每一次門的開啟都會對鎖產生很大的衝擊，使鎖的壽命降低。本發明中將語音鎖裝在UPS電源旁邊，避免了門開啟時對鎖的衝擊，增加了系統的使用壽命。
5.該專利中使用了HM2007作為CPU，它的處理速度較慢，不利於整個系統的實時運行。本發明所使用的是TI公司的TMS320VC5402作為CPU--其運算速度快(單指令運行周期是10ns)，有利於整個系統的實時運行。
6.該專利中的語音鎖一經初始化，將無法對它的內容進行修改，對其管理操作的難度很大。本發明採用分體控制(管理器與整個門鎖系統分開)，可以實現小區化的管理，一個小區可以共用一個門鎖管理器，由管理員負責操作，這樣簡化了硬體設計的難度，降低了成本。

發明內容
本發明的目的是公開一種不需要鑰匙，僅依靠說話人的語音來控制門鎖開啟的樓宇單元門語音控制鎖。
參照圖2，一種樓宇單元門語音控制鎖，由常規電磁鎖4和控制部分組成，控制部分由用戶界面1、語音控制器2、語音控制鎖管理器3組成，其中電磁鎖4的電磁線圈與語音控制器2中的開鎖繼電器2.5連接，語音控制鎖管理器3通過其接口與語音控制器2中的語音識別與存儲電路2.3進行數據交換，用戶界面1和語音控制器2中的語音識別與存儲電路2.3電連接。
用戶界面1由紅外掃描電路1.1、麥克風1.2和揚聲器1.3構成。
語音控制器2包括電源管理電路2.1、語音採集電路2.2、語音識別與存儲電路2.3、備用區存儲電路2.4和開鎖繼電器2.5；其電源管理電路2.1由UPS電源、電源轉換電路組成，語音採集電路2.2由TCL2272放大電路、TLC320AD50模數轉換電路組成，語音識別與存儲電路2.3由TMS320VC5402 DSP、2032VE、IS61LV12816 SRAM組成，備用區存儲電路2.4由SST39VF400A FLASH組成。
語音控制鎖管理器3由鍵盤控制電路3.1和系統操作語音提示電路3.2組成。
與虹膜、指紋和人臉技術相比，單元門語音鎖具有成本低、適用範圍廣、控制容易等優點。


圖1是樓宇單門元門語音控制鎖框圖；圖2是樓宇單元門語音控制鎖結構示意圖；圖3是樓宇單元門語音控制鎖外型結構圖。
具體實施例方式參照圖1、圖2，一種樓宇單元門語音控制鎖，由常規電磁鎖4和控制部分組成，其控制部分由用戶界面1、語音控制器2、語音控制鎖管理器3組成，其中電磁鎖4的電磁線圈與語音控制器2中的開鎖繼電器2.5連接，語音控制鎖管理器3通過其接口與語音控制器2中的語音識別與存儲電路2.3進行數據交換，用戶界面1和語音控制器2中的語音識別與存儲電路2.3電連接。
所說的用戶界面1由紅外掃描電路1.1、麥克風1.2和揚聲器1.3構成。
所說的語音控制器2包括電源管理電路2.1、語音採集電路2.2、語音識別與存儲電路2.3、備用區存儲電路2.4和開鎖繼電器2.5；其電源管理電路2.1由UPS電源、電源轉換電路組成，語音採集電路2.2由TCL2272放大電路、TLC320AD50模數轉換電路組成，語音識別與存儲電路2.3由TMS320VC5402 DSP、2032VE、IS61LV12816 SRAM組成，備用區存儲電路2.4由SST39VF400A FLASH組成。
所說的語音控制鎖管理器3由鍵盤控制電路3.1和系統操作語音提示電路3.2組成，其特徵在於採用分體式設計，即採用樓宇單元門語音控制鎖與樓宇單元門語音控制鎖管理器分離，樓宇單元門語音控制鎖管理器(3)為可攜式設備。
本發明設計的紅外掃描電路1.1主要目的是判斷用戶到來，同時啟動單元門語音鎖電源管理電路。當紅外掃描電路1.1斷開或接通時，啟動或停止主控電源，麥克風1.2開始進行語音的錄入，它是說話人語音採集輸入端。揚聲器1.3將模擬信號轉變為相應頻率的聲音信號。從語音控制器發出的數字語音通過揚聲器1.3最終還原為聲音信號。它是說話人識別時的提示語音輸出端。
電源管理電路2.1，這部分電路主要將UPS電源電壓通過電源轉換電路轉化為本發明硬體系統所需要的+5V、+3.3V、+1.8V電壓；它藉助於樓宇單元門已有的電源，這樣在施工時就不需要重新布線，降低了成本及施工難度。本電源同時為語音控制鎖管理器3和開鎖繼電器2.5供電；語音採集電路2.2由高精度運放TLC2272與語音信號編碼解碼專用晶片TLC320AD50構成，完成說話人語音信號的控制和數位化處理；語音識別與存儲電路2.3主要由TMS320VC5402和IS61LV12816組成，完成帶噪信號的降噪處理，語音信號的端點檢測，說話人個性特徵的提取、特徵資料庫的建立，以及特徵相似度的匹配等；備用區存儲電路2.4，這部分處理整個單元門語音鎖系統由於意外斷電，樓內用戶信息丟失的情況，系統可以在再次來電時將用戶信息自動載入。
鍵盤控制電路3.1由用戶編碼鍵、訓練鍵、刪除鍵、確認鍵和取消鍵組成。管理者用該管理器對樓宇中住戶進行日常管理；系統操作語音提示電路3.2這部分主要由語音用該管理器對樓宇中住戶進行日常管理；系統操作語音提示電路3.2這部分主要由語音晶片ISD4002組成，用語音提示各種操作步驟。
1.訓練過程將語音控制鎖管理器3和語音控器2中的語音識別與存儲電路2.3相連接，按下鍵盤控制電路3.1中的訓練鍵，同時選擇訓練用戶的用戶編碼鍵，系統進入訓練模式，在訓練狀態，依照系統操作語音提示3.2中的語音提示，用戶經由麥克風1.2輸入訓練語音，利用語音採集電路2.2完成說話人語音信號的控制和數位化處理；利用語音識別與存儲電路2.3對每個用戶的訓練語音進行訓練算法的處理，提取每個說話人的個性特徵，並對說話人的特徵進行存儲；利用備用區存儲電路2.4將訓練得到的用戶的個性特徵進行備份。
2.識別過程利用紅外掃描電路1.1來判斷用戶到來，同時啟動單元門語音鎖電源管理系統，同樣用語音採集電路2.2完成說話人語音信號的控制和數位化處理，再利用語音識別與存儲電路2.3中事先存儲的識別算法以及存儲的說話人的個性特徵，進行說話人的識別，同時得到識別結果，利用2.3中的I/O口來反映算法得到的識別結果，通過這個I/O口來驅動開鎖繼電器2.5，從而對普通電磁鎖進行開啟的控制。
3.管理過程a、刪除用戶將語音控制鎖管理器3和語音控器2中的語音識別與存儲電路2.3相連接，按下鍵盤控制電路3.1中的刪除鍵，進入刪除模式，同時按下所要刪除的用戶編碼，依照系統操作語音提示電路3.2中的語音提示對用戶進行刪除。b、添加用戶對於一個門鎖的新用戶而言，添加用戶的過程其實就是對新用戶進行訓練的過程，可以參見訓練部分的操作。
總之，與虹膜、指紋和人臉識別門鎖相比，由於本發明具有價格便宜，使用方便，可維護強，衛生狀況好等優點，使其在與同類型其他產品的競爭中更具有廣闊的市場潛力。相信聲音將成為未來生物識別的主流方向，將聲音識別技術產業化，也為未來相關產業的發展帶來了契機。
權利要求
1.一種樓宇單元門語音控制鎖，由常規電磁鎖(4)和控制部分組成，其特徵在於控制部分由用戶界面(1)、語音控制器(2)、語音控制鎖管理器(3)組成，其中電磁鎖(4)的電磁線圈與語音控制器(2)中的開鎖繼電器(2.5)連接，語音控制鎖管理器(3)通過其接口與語音控制器(2)中的語音識別與存儲電路(2.3)進行數據交換，用戶界面(1)和語音控制器(2)中的語音識別與存儲電路(2.3)電連接。
2.根據權利要求1所說的一種樓宇單元門語音控制鎖，其特徵在於所說的用戶界面(1)由紅外掃描電路(1.1)、麥克風(1.2)和揚聲器(1.3)構成。
3.根據權利要求1所說的一種樓宇單元門語音控制鎖，其特徵在於所說的語音控制器(2)包括電源管理電路(2.1)、語音採集電路(2.2)、語音識別與存儲電路(2.3)、備用區存儲電路(2.4)和開鎖繼電器(2.5)；其電源管理電路(2.1)由UPS電源、電源轉換電路組成，語音採集電路(2.2)由TCL2272放大電路、TLC320AD50模數轉換電路組成，語音識別與存儲電路(2.3)由TMS320VC5402 DSP、2032VE、IS61LV12816 SRAM組成，備用區存儲電路(2.4)由SST39VF400A FLASH組成。
4.根據權利要求1所說的一種樓宇單元門語音控制鎖，其特徵在於所說的語音控制鎖管理器(3)由鍵盤控制電路(3.1)和系統操作語音提示電路(3.2)組成。
5.根據權利要求1所說的一種樓宇單元門語音控制鎖，其特徵在於採用分體式設計，即採用樓宇單元門語音控制鎖與樓宇單元門語音控制鎖管理器分離，樓宇單元門語音控制鎖管理器(3)為可攜式設備。
全文摘要
本發明屬於自動控制門鎖，具體涉及一種用語音控制開啟的樓宇單元門鎖。由常規電磁鎖(4)和控制部分組成，控制部分由戶界面(1)、語音控制器(2)、語音控制鎖管理器(3)組成，其中電磁鎖的電磁線圈與語音控制器(2)中的開鎖繼電器(2.5)連接，語音控制鎖管理器(3)通過其接口與語音控制器(2)中的語音識別與存儲電路(2.3)進行數據交換，用戶界面(1)和語音控制器(2)中的語音識別與存儲電路(2.3)電連接。
文檔編號E05B49/00GK1570336SQ20041001084
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月12日 優先權日2004年5月12日
發明者王樹勳, 林琳, 曲天書, 張坤, 姚亞明, 陳海花 申請人:吉林大學