智能語音交互技術在電梯檢驗中的應用探討

馬連峰，湯偲愉

(1.江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院，江蘇無錫，214000；2.中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫，214000)

0 引言

隨著人工智能技術的不斷發展，集語音識別、語音合成、自然語言理解等技術于一體的智能語音識別技術得到了人們廣泛的關注。人們通過對該項技術的不斷深入研究，在多種實際應用場景下，賦予產品“能聽、會說、懂你”式的智能人機交互體驗。其應用案例遍及金融、保險、司法、電商、智慧交通、可穿戴設備等眾多領域，呈現多元化趨勢，為人們工作生活的各個方面提供了更為方便快捷的服務。

在《特種設備安全監察條例》中，特種設備是指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶，下同）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施和場（廠）內專用機動車輛。電梯，作為八大類特種設備之一，已經成為人們工作生活中不可或缺的“朋友”。在《特種設備目錄》中給出了電梯的定義，是指動力驅動，利用沿剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的梯級（踏步），進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備，包括載人（貨）電梯、自動扶梯、自動人行道等。非公共場所安裝且僅供單一家庭使用的電梯除外。其包含的類別和品種如表1所示。屬于《特種設備目錄》范疇的電梯應按照國家有關規定進行檢驗。隨著智能語音交互技術的不斷發展，結合電梯檢驗工作中的各個環節，嘗試將智能語音交互技術作為輔助融入其中，對于電梯檢驗工作具有一定的推動作用。

表1 特種設備目錄中電梯的范疇

1 智能語音交互技術簡介

智能語音交互是基于語音輸入的新一代交互模式，通過一定的語音輸入就可以得到相應的反饋。智能語音交互技術綜合了多項關鍵技術，包括語音識別、自然語音處理以及語音合成技術，是一項系統性工程。為了更好地實現語音交互的效果，達到應用目的，需要綜合運用以上三種關鍵技術。智能語音交互的流程如圖1所示，首先人的語音信號通過語音識別技術轉換成文字；然后這些文字通過自然語言處理技術轉換成系統能夠理解的結構化文字，比如記錄語音、尋找答案等；繼而通過人機對話技術、語音合成技術來實現交互功能。

圖1 智能語音交互的一般流程

作為智能語音交互的第一步，語音識別技術的目標是將人類語音中的詞匯內容轉換為機器可讀的輸入，是一個語音信號到文字內容的解碼過程。語音識別技術的實現過程如圖2所示，主要包括特征提取技術、模式匹配準則及模型訓練技術三個方面。

圖2 語音識別的實現過程

作為智能語音交互技術的一個重要環節，自然語言處理是利用計算機對自然語言文本進行理解、處理，并提取文本語義的過程。是計算機科學、人工智能、語言學和自然語言之間的相互作用的領域。現代自然語音處理算法是基于機器學習，尤其是統計機器學習來實現的。自然語音處理包含的關鍵技術包含漢字編碼詞法分析、句法分析、語義分析、文本生產、語音識別。在實際應用中，自然語言處理任務不僅僅只包含文本一種模態，而可能包含音頻、圖像、視頻等多種模態。多模態下的自然語言處理有助于對語言文本信息形成更好的理解。

作為智能語音交互的重要支撐技術，人機對話技術的目的是讓機器通過與人類的對話交互，以更自然更為友好的方式幫助用戶高效地完成任務，以及與用戶進行一定的情感溝通。在對用戶的輸入進行語音識別和內容理解后，通過人機對話技術管理對話狀態、生產合理回復，以實現連續的語音智能交互。根據對話的性質可以將人機對話技術分為任務型對話和開放域對話等類型。其中任務型對話是通過人機對話的形式幫助用戶高效地完成各種類型的任務，比如在線預定任務等。而開放域對話的目標是與用戶進行不限主題的自由對話，以滿足情感溝通等社交要求。

作為智能語音交互的最后一環，語音合成技術是利用機器和一些專門裝置制造語音的技術。該技術涉及聲學、語言學、數字信號處理等多個學科技術。廣義上的語音合成，包括語音合成、歌聲合成、音樂和聲音合成等各方面，而狹義的語音合成則是指機器讀語音。人機對話的結果仍然以語音的方式反饋給用戶，從而實現智能語音交互系統的完整閉環。

2 智能語音交互技術在電梯檢驗中的應用探討

電梯作為人們日常出行不可或缺的交通工具，是出門的第一站，回家的最后一站。為保障電梯的安全運行，其中一重要環節就是按照電梯相關法律、法規、安全技術規范的要求進行檢驗。電梯的檢驗包含安裝、改造、重大修理的監督檢驗，以及現行每年一次的定期檢驗。電梯的檢驗工作依據對應的作業指導文件進行開展。電梯檢驗工作包含了檢驗前的準備、現場檢驗及記錄、檢驗問題匯總、檢驗報告出具等多個環節。其中現場檢驗項目內容涵蓋了電梯機房（機器設備間）、井道、底坑中的相關安全保護裝置的多項功能試驗。為保障現場檢驗工作安全順利開展，檢驗人員之間需要通過對講設備保持聯系。目前模擬對講機使用比較普遍，它是采用模擬通信技術設計的，將存儲的信號調制到對講機傳輸頻率上，也稱為傳統對講機。結合本人電梯現場檢驗工作的經歷，部分傳統對講機在使用過程中存在信號干擾、通話質量不高、待機時間短、攜帶不方便等問題，類似問題的出現會直接影響檢驗人員之間的及時有效溝通，間接影響電梯檢驗工作的質量及效率。

鑒于智能語音交互技術在多領域的成功應用，如智能家居產品中的智能門鎖、“天貓精靈等聊天機器人、自動駕駛、可穿戴智能設備等，將智能語音交互技術融入電梯檢驗中的現場檢驗環節，通過語音記錄、語音查詢調取等方式輔助現場檢驗工作，從而有效彌補對講設備通信不良、文字記錄不便等原因引起的短板。檢驗語音助手的應用場景示意圖如圖3所示。在資料審查、機房（機器設備間）、井道、底坑等環節，檢驗人員均可以通過語音記錄發現的問題，當語音助手通過移動網絡連接到系統后臺時，檢驗人員可以通過后臺的檢驗系統查詢核實電梯的相關信息參數，如果后臺接入作業人員培訓系統，即可查詢特種設備作業人員證（如安全管理人員證）的相關信息。在問題匯總環節，檢驗人員可以通過語音助手調取現場記錄的隱患語音項目，避免因現場溝通不良或記錄不方便引起的問題描述不準確甚至是遺漏現象。

圖3 檢驗語音助手應用框架

3 結束語

隨著人工智能技術的快速發展和提升，智能語音交互技術也在不斷拓寬其應用范圍。然而，據有關調查發現，智能語音交互技術的受眾面相對狹窄，在技術實現等方面還存在一定的問題，如何提升語音識別率、突破語音交互場景限制、降低環境影響、提高復雜命令的識別率等眾多環節都將面臨較大的挑戰。本文結合電梯檢驗工作經歷，嘗試將智能語音交互技術與檢驗工作場景進行了融合，對智能語音檢驗助手的應用場景進行了探討，盡管在技術實現方面還要面臨巨大的挑戰，尤其是在復雜環境中的語音識別率以及移動網絡下的語音數據查詢等環節，但是對于電梯檢驗工作而言，更多新技術、新思路的大膽嘗試，有助于提升電梯檢驗工作的高質量發展。

在挑戰中尋找機遇，在改革中推動發展，才有越是艱難越向前的動力和底氣，電梯檢驗工作的發展如此，特檢事業的發展亦是如此。