智能語音交互技術(shù)在電梯檢驗中的應(yīng)用

于曜科

（威海市特種設(shè)備檢驗研究院，山東 威海 264200）

1 引言

電梯屬于代表性的特種設(shè)備，具體涉及液壓驅(qū)動電梯、曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯、自動人行道、自動扶梯等，對這類特種設(shè)備的檢驗直接關(guān)系使用者的人身安全。為提升電梯檢驗效率和效果，智能語音交互技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用極為關(guān)鍵。

2 智能語音交互技術(shù)原理

作為新一代語音輸入交互模式，智能語音交互技術(shù)可通過輸入語音獲得對應(yīng)反饋，該技術(shù)本身屬于多種技術(shù)的復(fù)合產(chǎn)物，包括語音識別、語音合成、自然語音處理等技術(shù)。為保證語音交互達(dá)到預(yù)期效果，多種關(guān)鍵技術(shù)的綜合運(yùn)用極為關(guān)鍵，圖1為智能語音交互技術(shù)應(yīng)用的基本流程[1]。

結(jié)合圖1進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，智能語音交互技術(shù)需要轉(zhuǎn)換人的語音為文字，轉(zhuǎn)換完成后通過自然語言處理技術(shù)開展進(jìn)一步處理，得到結(jié)構(gòu)化文字。該結(jié)構(gòu)化文字能夠由智能語音系統(tǒng)理解，用于語音記錄、答案尋找。最終的人機(jī)交互可通過語音合成、人機(jī)對話技術(shù)實現(xiàn)。分析語音識別環(huán)節(jié)可以發(fā)現(xiàn)，該環(huán)節(jié)需要轉(zhuǎn)換人類語音中的詞匯部分，進(jìn)而得到系統(tǒng)能夠讀取的輸入，其本質(zhì)上屬于解碼語音信號為文字內(nèi)容的過程，具體涉及特征提取、模型訓(xùn)練、模式匹配等內(nèi)容。在計算機(jī)支持下，自然語言處理能夠理解并處理對應(yīng)的文本，進(jìn)而通過計算機(jī)對文本語義進(jìn)行提取。深入分析不難發(fā)現(xiàn)，智能語音交互技術(shù)屬于語言學(xué)、人工智能、計算機(jī)、自然語言相互作用產(chǎn)物，以采用機(jī)器學(xué)習(xí)的自然語言處理算法為例，統(tǒng)計機(jī)器學(xué)習(xí)在其中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，具體處理環(huán)節(jié)涉及語義、句法、漢字編碼、詞法分析、語音識別、文本生產(chǎn)等內(nèi)容，這里的處理往往涉及多種模態(tài)，如圖像、音頻、視頻等，音頻同樣屬于其中重點，綜合多種模態(tài)，即可更好地理解語言文本信息。人機(jī)對話技術(shù)在智能語音交互中能夠滿足人類與機(jī)器的交互對話需要，用戶任務(wù)可由此通過更自然的方式完成，情感溝通也能夠同時實現(xiàn)。對于用戶的輸入，在通過智能語音交互技術(shù)完成識別和理解后，系統(tǒng)能夠智能回復(fù)使用者，語音智能交互的連續(xù)開展也能夠同時實現(xiàn)[2]。

圖1 智能語音交互技術(shù)基本流程

對于智能語音交互中的人機(jī)對話來說，可細(xì)分為開放域?qū)υ捄腿蝿?wù)型對話，二者的差異在于是否限制主題。開放域?qū)υ捯圆幌拗浦黝}為目標(biāo)，能夠用于情感溝通等方面，任務(wù)型對話需要結(jié)合具體主題，主要負(fù)責(zé)支持用戶高效完成不同任務(wù)。語音合成屬于智能語音交互的最終環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)主要負(fù)責(zé)語音制造，需要利用一些專門裝置及設(shè)備，涉及數(shù)字信號處理、語言學(xué)、聲學(xué)等領(lǐng)域，可以單純將其理解為機(jī)器讀語音，更深入的應(yīng)用還涉及歌聲合成、語音合成等方面，通過語言方式向用戶反饋人機(jī)對話結(jié)果，即可滿足各領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用需要，如為電梯檢驗人員提供信息等方面的支持，進(jìn)而大幅提升電梯檢驗效率和效果[3]。

3 電梯檢驗中智能語音交互技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 應(yīng)用價值分析

特種設(shè)備主要包括壓力容器、鍋爐、電梯、壓力管道、大型游樂設(shè)施、客運(yùn)索道、起重機(jī)械、專用機(jī)動車輛等。這類設(shè)備的危險性較大，很容易威脅人們的生命安全。作為特種設(shè)備的電梯為人們的日常生活提供了極大便利，但其本身存在的較高危險性也受到人們的高度關(guān)注。對液壓驅(qū)動電梯、自動人行道、自動扶梯等不同種類電梯進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，這類電梯均存在較高風(fēng)險性。為盡可能保證電梯的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須結(jié)合現(xiàn)行規(guī)定開展檢驗，這種檢驗不僅需要遵循現(xiàn)行規(guī)范要求，各類新技術(shù)的應(yīng)用也需要引起重視。智能語音交互技術(shù)便屬于其中代表，該技術(shù)應(yīng)設(shè)法融入電梯檢驗的各個環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮輔助作用，為電梯檢驗提供信息等方面的服務(wù)，充分發(fā)揮智能語音交互技術(shù)的應(yīng)用價值。

3.2 基本應(yīng)用思路

電梯在人們的日常生活中扮演著重要角色，這使得電梯檢驗一直都備受重視。這一檢驗的效果直接關(guān)系著電梯安全運(yùn)行，因此，必須結(jié)合相關(guān)法律、規(guī)范做好檢驗工作。電梯檢驗不僅涉及安裝環(huán)節(jié)，同樣涵蓋重大修理、改造等內(nèi)容，每年開展1次的定期檢驗同樣屬于電梯檢驗范疇。在具體的檢驗工程中，檢驗人員需遵循作業(yè)指導(dǎo)文件內(nèi)容，具體涉及準(zhǔn)備、檢驗、記錄、匯總問題、出具報告等環(huán)節(jié)，具體檢驗項目包括底坑、井道、機(jī)房中的相關(guān)多項功能試驗，主要圍繞安全保護(hù)裝置進(jìn)行。

為保證電梯檢驗順利推進(jìn)，檢驗人員需要配備對講設(shè)備，用于彼此溝通。基于模擬通信技術(shù)的對講機(jī)，大量用于電梯檢驗。這類對講設(shè)備依托模擬通信技術(shù)，可在傳輸頻率上調(diào)制存儲的信號，但結(jié)合實際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，這類對講器在具體的電梯檢驗中存在攜帶不便、待機(jī)過短、通話質(zhì)量較低、信號干擾嚴(yán)重等問題，這使得檢驗人員間的溝通效果受到影響，電梯檢驗工作也會隨之受到一定程度的制約。

結(jié)合近年來智能語音交互技術(shù)的應(yīng)用成果，可考慮將該技術(shù)引入電梯檢驗領(lǐng)域，通過智能語音交互技術(shù)的語音記錄、查詢調(diào)取等功能，為電梯校驗工作提供支持，進(jìn)而解決對講設(shè)備存在的不足。在電梯檢驗的審查資料、機(jī)房、底坑、井道等環(huán)節(jié)，檢驗人員可通過智能語音交互技術(shù)進(jìn)行語音記錄及查詢，能夠及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題。這一實踐需要專門配置智能語音助手，在移動網(wǎng)絡(luò)支持下，智能語音助手能夠與系統(tǒng)后臺連接，電梯相關(guān)信息參數(shù)核實可由此后臺傳遞給智能語音助手，最終由智能語音助手播報給檢驗人員，滿足電梯參數(shù)核實需要。在問題匯總過程中，智能語音助手還能夠?qū)﹄[患語音項目進(jìn)行調(diào)取，電梯檢驗過程因記錄不便、現(xiàn)場溝通不暢引發(fā)的問題遺漏、問題描述不準(zhǔn)確等問題將得到有效預(yù)防，電梯檢驗效率及質(zhì)量自然能夠更好得到保障。圖2為智能語音助手應(yīng)用框架。

圖2 智能語音助手應(yīng)用框架

3.3 深化應(yīng)用方法

為更好地開展電梯檢驗，還可以引入智能語音提示系統(tǒng)，這種智能語音交互技術(shù)的應(yīng)用也能夠為電梯檢驗工作提供便利。智能語音提示系統(tǒng)具體組成如圖3所示。

通過在電梯的轎廂上安裝傳感器檢測模塊，即可對不同高度下電梯轎廂的氣壓進(jìn)行測量，更好地滿足電梯檢驗需要。同時在轎廂內(nèi)安裝語音提示單元，主控板能夠在接收氣壓信息后完成對電梯運(yùn)行狀態(tài)的檢測，進(jìn)而通過語音提示單元播報電梯運(yùn)行狀態(tài)信息，為電梯檢驗工作提供依據(jù)。具體可采用大氣壓強(qiáng)傳感器作為系統(tǒng)用傳感器，具體型號為JY901B。語音提示單元由喇叭、音頻功放模塊、音量調(diào)節(jié)旋鈕組成，主控板與音頻功放模塊連接，音頻功放模塊同時連接喇叭、音量調(diào)節(jié)旋鈕，結(jié)合主控板傳遞的音頻信號，音頻功放模塊可通過喇叭進(jìn)行外放，系統(tǒng)中的充放電模塊需要連接主控板及電源模塊，系統(tǒng)的無線通信模塊需要連接主控板輸入輸出接口，進(jìn)而連接移動終端與主控板，實現(xiàn)通信連接。在系統(tǒng)的具體運(yùn)行中，智能語音提示系統(tǒng)能夠?qū)﹄娞輾鈮盒畔⑦M(jìn)行多次采集，采集的信息能夠自動向主控板傳遞。基于檢測取得的氣壓信息，電梯運(yùn)行狀態(tài)能夠由系統(tǒng)自動判斷，系統(tǒng)可隨之開展語音播報，為電梯檢驗工作提供前期支持。檢驗人員可結(jié)合氣壓信息完成對海拔等信息的計算，獲取更多信息。結(jié)合樓層間實際高度、電梯氣壓變化情況，檢驗人員可通過智能語音提升系統(tǒng)提供的相關(guān)信息更好地開展檢驗工作。

智能語音提示系統(tǒng)能夠濾波處理采集得到的氣壓信息，對于其中的高頻噪聲，可綜合使用算術(shù)平均濾波法和中值濾波法進(jìn)行處理。結(jié)合實時采集獲取的氣壓值，當(dāng)前值按照150 ms間隔采集，連續(xù)進(jìn)行10次采集，去除最小值和最大值后進(jìn)行處理，判定電梯狀態(tài)。通過智能語音提示系統(tǒng)與檢驗人員進(jìn)行交互，更好地滿足電梯檢驗需要。圖4為智能語音提升系統(tǒng)運(yùn)行流程。

圖4 智能語音提升系統(tǒng)運(yùn)行流程

4 結(jié)語

綜上所述，智能語音交互技術(shù)在電梯檢驗中的應(yīng)用價值較高。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的基本應(yīng)用思路、深化應(yīng)用方法等內(nèi)容，則提供了可行性較高的智能語音交互技術(shù)應(yīng)用路徑。為更好地發(fā)揮智能語音交互技術(shù)優(yōu)勢，電梯檢驗相關(guān)探索還應(yīng)關(guān)注復(fù)雜命令識別、環(huán)境影響降低、5G技術(shù)引入、智能算法升級應(yīng)用等方面。