做一個(gè)可以遠(yuǎn)程管理的虛擬語音播報(bào)員

鄭祥

在日常的校園廣播任務(wù)中，學(xué)校廣播社的學(xué)生們、政教處和團(tuán)委的老師們需要從教室、行政樓的政教處和團(tuán)委辦公室出發(fā)，穿過整個(gè)校園到廣播室里進(jìn)行煩瑣的設(shè)置后才能向全校的師生播送重要的通知。當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，他們還要百米沖刺，前往廣播室。

于是，筆者便產(chǎn)生了“智能虛擬語音播報(bào)員”的想法——只要在校園內(nèi)，教師通過手機(jī)發(fā)送通知消息，廣播室內(nèi)的主機(jī)就會將消息合成為語音通過校園廣播系統(tǒng)播報(bào)給全校師生。這個(gè)作品的編程重點(diǎn)在于消息的遠(yuǎn)程傳輸和接收。

● “虛擬語音播報(bào)員”的技術(shù)分析

“虛擬語音播報(bào)員”作品主要由消息發(fā)送端、物聯(lián)網(wǎng)平臺和語音播報(bào)端三個(gè)部分組成。用戶通過“消息發(fā)送端”編輯待通知的消息內(nèi)容，在確認(rèn)內(nèi)容無誤后將消息發(fā)送至“物聯(lián)網(wǎng)平臺”進(jìn)行存儲和轉(zhuǎn)發(fā);“語音播報(bào)端”的程序則實(shí)時(shí)接收物聯(lián)網(wǎng)平臺上的最新消息，并將文字內(nèi)容轉(zhuǎn)換為語音的形式通過校園廣播播報(bào)出來。具體流程如圖1所示。

● 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的選擇

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡稱IoT），是指各類事物通過傳感器和控制設(shè)備，根據(jù)約定的標(biāo)準(zhǔn)或開放協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的存儲、傳遞和交互。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)可以理解為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，其目標(biāo)是讓萬物都能聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)溝通對話。本案例的作品中就應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)信息的存儲和傳遞功能。常見的物聯(lián)網(wǎng)平臺有OneNET（中國移動物聯(lián)網(wǎng)平臺）、阿里云等，由于本案例中的作品主要應(yīng)用在校園局域網(wǎng)中，因此采用簡單、易用的SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺。

SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺的架設(shè)：

①下載SIoT物聯(lián)網(wǎng)文件，下載網(wǎng)址：https：//siot.readthedocs.io/zh_CN/latest/2.setup/01_download.html。

②運(yùn)行SIoT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器：將SIoT物聯(lián)網(wǎng)文件復(fù)制到校園網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行解壓，并運(yùn)行文件夾中“SIoT.exe”應(yīng)用程序，即可完成SIoT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的架設(shè)，如下頁圖2所示。

③登錄SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺：通過服務(wù)器的IP地址即可遠(yuǎn)程訪問SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺，成功登錄SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺后可以進(jìn)行“項(xiàng)目/設(shè)備”的查看、創(chuàng)建、刪除等操作，登錄用戶名為siot，密碼為dfrobot，系統(tǒng)界面如下頁圖3所示。

● “消息發(fā)送端”的開發(fā)

“消息發(fā)送端”的開發(fā)可以有很多形式，如網(wǎng)頁、PC端應(yīng)用程序。本案例中選擇了對學(xué)校教師來說最為方便的手機(jī)App應(yīng)用程序的形式來實(shí)現(xiàn)消息的編輯和發(fā)送。手機(jī)App應(yīng)用開發(fā)工具很多，筆者選擇了可視化編程且十分容易上手的AppInventor2。

①新建項(xiàng)目：虛擬語音播報(bào)員。

②消息發(fā)送端界面設(shè)計(jì)：界面設(shè)計(jì)中主要采用的組件和界面設(shè)計(jì)效果，其中“Web客戶端”組件是非可視組件，也是實(shí)現(xiàn)消息發(fā)送的關(guān)鍵組件，如圖4和圖5所示。

③“消息發(fā)送端”邏輯設(shè)計(jì)：在邏輯設(shè)計(jì)方面，“消息發(fā)送端”的核心代碼就是消息的發(fā)送。SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺提供了WebAPI接口，通過WebAPI接口可以輕松實(shí)現(xiàn)消息數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送功能，具體代碼如下表所示。

通過“Web客戶端組件”和“WebAPI接口”就能輕松實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)送功能，具體如圖6所示。

● “語音播報(bào)端”的開發(fā)

“語音播報(bào)端”的核心功能是從SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺上接收消息數(shù)據(jù)，并且借助語音合成技術(shù)（Text to Speech，TTS），把文本信息轉(zhuǎn)化成語音信息。考慮到Mind+編程軟件同時(shí)具備了MTQQ消息收發(fā)模塊和語音合成模塊，筆者選擇了這個(gè)簡單的圖形編程工具來編寫這個(gè)程序。

MQTT模塊和文字朗讀模塊在“Mind+”編程軟件的“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”中，點(diǎn)擊加載即可。

1.界面設(shè)計(jì)

在Mind+中新建一個(gè)列表變量，并設(shè)置顯示在舞臺中，如下頁圖7所示。

2.“語音播報(bào)端”的核心代碼

“語音播報(bào)端”涉及的MQTT模塊和文字朗讀模塊，需進(jìn)行初始化，如下頁圖8、圖9所示。其中“04/001”是MQTT消息的主題名稱，可以自定義，只要這個(gè)主題名稱中間有“/”即可。

“語音播報(bào)端”的核心代碼消息數(shù)據(jù)接收和語音合成的程序，如下頁圖10所示。

● 系統(tǒng)應(yīng)用和測試

“虛擬語音播報(bào)員”的消息發(fā)送端和語音播報(bào)端都開發(fā)完成了，只需在校園廣播系統(tǒng)中進(jìn)行一些簡單的設(shè)置，就能實(shí)現(xiàn)“虛擬語音播報(bào)員”了。

1.安裝“消息發(fā)送端”App應(yīng)用程序

在安卓手機(jī)/平板中安裝“消息發(fā)送端”的App應(yīng)用。

2.運(yùn)行“語音播報(bào)端”程序

在一臺計(jì)算機(jī)中運(yùn)行“語音播報(bào)端”程序，等待語音播報(bào)的內(nèi)容更新。

3.在校園廣播系統(tǒng)中接入“語音播報(bào)端”的音頻輸出

將運(yùn)行“語音播報(bào)端”程序的計(jì)算機(jī)作為音源接入校園廣播系統(tǒng)，具體有兩種方案。

方案1：在校園廣播系統(tǒng)中，通過定時(shí)功能設(shè)置播報(bào)音源為運(yùn)行了“語音播報(bào)端”程序的計(jì)算機(jī)音頻輸出，如圖11所示。該計(jì)算機(jī)通過調(diào)音臺作為外置音源接入校園廣播系統(tǒng)。

方案2：在校園廣播系統(tǒng)中，找到校園的總音頻功放設(shè)備，并將運(yùn)行“語音合成端”程序的計(jì)算機(jī)音頻輸出端接入到總音頻功放設(shè)備即可。

4.調(diào)試運(yùn)行

在“消息發(fā)送端”App中輸入待播放的消息內(nèi)容，“語音播報(bào)端”通過“SIoT物聯(lián)網(wǎng)平臺”接收消息內(nèi)容，并轉(zhuǎn)換為語音在校園廣播系統(tǒng)中播報(bào)出來，運(yùn)行效果如圖12、圖13所示。

經(jīng)過測試，“虛擬語音播報(bào)員”從消息發(fā)出到語音播報(bào)的實(shí)現(xiàn)，有1秒鐘左右的延遲，這取決于校園內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但這完全不影響校園通知的播送效果。

● 拓展

“虛擬語音播報(bào)員”主要運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和語音合成技術(shù)，但經(jīng)過拓展和修改也完全可以應(yīng)用在其他的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目之中，如在消息的接收端進(jìn)行開源硬件的拓展，也完全能夠輕松實(shí)現(xiàn)“智慧農(nóng)場”“智能家居”等遠(yuǎn)程控制的項(xiàng)目。

這個(gè)案例還可以選擇其他的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如，“消息發(fā)送端”可以用“MQTTOOL”之類的任何一款MQTT客戶端工具，也可以用網(wǎng)頁，甚至可以用Word、PowerPoint之類的軟件。“語音播放端”可以用Python，在一個(gè)小巧的迷你電腦上就能運(yùn)行。這個(gè)案例的最大價(jià)值在于，學(xué)生能夠用技術(shù)去解決一些真實(shí)的問題，開發(fā)各種個(gè)性化的應(yīng)用，讓智慧校園變得名副其實(shí)。