CN110161910A - 一种全屋组网式智能家电控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全屋组网式智能家电控制系统及控制方法，涉及物联网技术领域。该系统包括智能家电、语音分析控制终端和分布设置在不同室内生活区域的智能灯，各智能灯与语音分析控制终终端构成Mesh网络，语音分析控制终端与智能家电通过无线连接。控制方法包括步骤：智能灯实时监听用户语音中的唤醒词，在接收到用户的语音命令后，将该语音命令转换为数字语音标记码并发送给语音分析控制终端；语音分析控制终端进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令控制智能家电。本发明通过构成Mesh网络的智能灯充当信号传递桥梁，相比现有的家庭网关wifi控制方式，不受房间间隔和距离的限制，且无需复杂的网络布线，控制更可靠。

Description

一种全屋组网式智能家电控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及物联网领域，具体涉及一种全屋组网式智能家电控制系统及控制方法。

背景技术

在传统的家庭物联网控制中，设备通常是采用WiFi等无线技术直接与云对接，从云端或者APP直接发送命令从而控制该设备自身。或，设备自身是语音接收方，当设备接收到语音控制命令时候，直接通过该设备本身发送命令控制其他智能设备。或，通过穿戴设备，诸如智能手环、智能手表等，来实现控制命令的传输。

在现代智慧家庭生活中，智能音箱作为一种新兴起的控制智能家电的控制终端，因其具有较强的科幻感和实用性，在家庭的物联网应用越来越广泛。相比传统的智能家电控制方式，基于智能音箱的生物语音识别控制在一定程度上更为便利和高效，然而，在人距离智能音箱距离较远或者有房间隔离的时候,智能音箱往往无法听到或者无法正确解析用户的操控指令。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种全屋组网式智能家电控制系统及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全屋组网式智能家电控制系统，包括：

智能灯，分布在不同的室内生活区域，构成Mesh网络，用于照明并实时监听用户语音中的唤醒词，获取正确的语音命令，并将语音命令转换成数字语音信号，在Mesh网络中传播；

语音分析控制终端，与智能灯构成Mesh网络，用于接收智能灯发送的数字语音，并进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令给智能家电；

智能家电，与语音分析控制终端无线连接，用于接收语音分析控制终端发送的控制命令，并执行相应的动作。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统中，所述智能灯包括麦克风、无线模块、LED光源组件以及驱动器，所述麦克风连接有音频解码器，音频解码器通过I2S音频通信协议与所述无线模块连接，所述无线模块通过PWM调制连接驱动器，所述驱动器连接所述LED光源组件。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统中，所述智能灯包括麦克风、无线模块、MCU控制单元、LED光源组件以及驱动器，所述麦克风连接有音频解码器，音频解码器通过I2S音频通信协议与所述MCU控制单元连接，所述MCU控制单元与所述无线模块连接，所述MCU控制单元与通过PWM调制连接驱动器，所述驱动器连接所述LED光源组件。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统中，所述语音分析控制终端为智能语音音响。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统中，所述智能灯的无线模块中设有唤醒模块，所述唤醒模块预设有唤醒关键词和对比模块，用于对用户的实时语音进行唤醒关键词的提取。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统中，所述MCU控制单元中预设有唤醒关键词和对比模块，用于对用户的实时语音进行唤醒关键词的提取。

一种基于上述全屋组网式智能家电控制系统的控制方法，包括步骤：

S1、基于语音分析控制终端和分布于室内不同生活区域的智能灯，构建一个全屋组网的Mesh网络，并将智能家电和语音分析控制终端建立无线连接；

S2、以智能灯作为载体，实时监听用户语音中的唤醒词，获取正确的语音命令，并将语音命令转换成数字语音信号，在Mesh网络中传播；

S3、语音分析控制终端进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令控制智能家电执行相应的动作。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统的方法中，所述智能灯在接收到用户的语音命令后，将该语音命令转换为数字语音并向语音分析控制终端发送数字语音请求，语音分析控制终端接收请求并反馈，在获得有效的数字语音唤醒命令后，智能灯向语音分析控制终端发送语音命令数据包，语音分析控制终端向智能灯反馈命令正确的应答字符，确定该有效的数字语音唤醒命令，然后向对应的智能家电发出控制命令。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统的方法中，有效的数字语音唤醒命令为包含了正确的唤醒词的语音命令。

优选地，在上述的全屋组网式智能家电控制系统的方法中，所述唤醒词包括：语音分析控制终端名称、生活区域名称、智能家电名称，以及请求的执行动作。

本发明有益效果：

1、本发明采用多个智能灯同时接收用户的语音命令，并且可以通过中继实现在整个家中都不会不受人体移动和距离的限制；

2、穿戴式控制设备会受电池电量限制，使用时长有限，而本发明采用智能灯作为载体可以长期供电，不会受到电池的影响；

3、穿戴式设备的方案需要通过互联网云端或者发送给路由器设备然后给远端的服务器进行语音和控制命令的转换，继而再次发送给家中的控制终端，由控制终端发送指令给其他设备，本发明通过智能灯之间发送语音数据包给语音分析控制终端，由语音分析控制终端直接发送命令给智能家电。

附图说明

图1为本发明的交互流程示意图；

图2为本发明的智能灯与语音分析控制终端的Mesh网络拓扑图；

图3为本发明的智能灯的一实施例的模块结构图；

图4为本发明的智能灯的另一实施例的模块结构图；

图5为本发明的一实施例的示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，在详细解释本发明的任何实施例之前，本发明在其应用中不限于以下描述中阐述的或下面的附图中示出的部件构造和布置细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。而且，应该理解的是，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意味着涵盖其后列出的项目及其等同物以及额外的项目。术语“安装”、“连接”和“耦合”广泛地使用并且包括直接和间接的安装、连接和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，而可以包括直接或间接的电连接或电耦合。

应该注意的是，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件来实现本发明。此外，并且如在随后的段落中所描述的，附图中示出的具体配置旨在示例本发明的实施例，并且其他可选配置是可能的。除非另有说明，否则术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可互换的。在使用术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”来标识执行特定功能的单元的情况下，应该理解，除非另有说朗，否则这些功能可以由单个处理器或由多个处理器(以任何形式排列，包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算配置)执行。

如图1和图2所示，本发明的实施例提出的一种全屋组网式智能家电控制系统，其包括：

智能灯，其分布在不同的室内生活区域，如入户厅、客厅、主卧、次卧1、次卧2、次卧3、书房、衣帽间、廊道1、廊道2、廊道3、厨房、阳台等各不同功能的生活区，各智能灯构成Mesh网络。在用于提供照明的同时，对用户语音中的唤醒词进行实时地监听，并从用户的语音中获取正确的语音命令，并将语音命令转换成数字语音信号，在Mesh网络中传播。

语音分析控制终端，与智能灯构成Mesh网络，用于接收智能灯发送的数字语音，并进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令给智能家电。

智能家电，与语音分析控制终端无线连接，用于接收语音分析控制终端发送的控制命令，并执行相应的动作。智能家电可以是智能电饭煲、智能空调、智能电风扇、智能窗帘、智能空气净化器、智能电视等等具有无线连接模块的家电。

如图3所示，本发明的一实施例的智能灯包括麦克风、无线模块、LED光源组件以及驱动器。麦克风连接有音频解码器，音频解码器通过I2S音频通信协议与无线模块连接，无线模块通过PWM调制连接驱动器，驱动器连接LED光源组件。音频解码器对麦克风实时接收到的用户的语音进行音频解码，将其转化为数字语音标记码，然后通过I2S音频通信协议将该数字语音标记码传输给无线模块。另一方面，还可以通过语音控制对应的智能灯的亮度值，具体是，用户向命名的智能灯发出亮度控制语音命令，该语音命令同样通过音频解码器解码，然后通过I2S音频通信协议将该数字语音标记码传输给无线模块，再经无线模块的芯片采用PWM调制电路连接驱动器，经过与LED光源组件连接的驱动器控制LED光源组件的亮度。PWM调制电路为现有技术，此处不再赘述。

如图4所示，本发明的另一实施例的智能灯包括麦克风、无线模块、MCU控制单元、LED光源组件以及驱动器。麦克风连接有音频解码器，音频解码器通过I2S音频通信协议与MCU控制单元连接，MCU控制单元与无线模块连接，MCU控制单元与通过PWM调制连接驱动器，驱动器连接LED光源组件。与图3所示的实施例不同的是，图4所示实施例的智能灯，另外单独设置了MCU控制单元，不共用无线模块的芯片作为PWM调制所用。

在本发明的实施例中，语音分析控制终端为智能语音音响，该智能语音音响选用现有的智能音箱，如图5所示的天猫精灵、亚马逊即苹果或百度的智能音箱。

在一些实施例中，智能灯的无线模块中设有唤醒模块，唤醒模块预设有唤醒关键词和对比模块，用于对用户的实时语音进行唤醒关键词的提取。MCU控制单元中预设有唤醒关键词和对比模块，用于对用户的实时语音进行唤醒关键词的提取。

另外，本发明还提出了一种基于上述全屋组网式智能家电控制系统的控制方法，包括步骤：

S1、基于语音分析控制终端和分布于室内不同生活区域的智能灯，构建一个全屋组网的Mesh网络，并将智能家电和语音分析控制终端建立无线连接；

S2、以智能灯作为载体，实时监听用户语音中的唤醒词，获取正确的语音命令，并将语音命令转换成数字语音信号，在Mesh网络中传播；

S3、语音分析控制终端进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令控制智能家电执行相应的动作。

智能灯在接收到用户的语音命令后，将该语音命令转换为数字语音并向语音分析控制终端发送数字语音请求，语音分析控制终端接收请求并反馈，在获得有效的数字语音唤醒命令后，智能灯向语音分析控制终端发送语音命令数据包，语音分析控制终端向智能灯反馈命令正确的应答字符，确定该有效的数字语音唤醒命令，然后向对应的智能家电发出控制命令。有效的数字语音唤醒命令为包含了正确的唤醒词的语音命令。唤醒词包括：语音分析控制终端名称、生活区域名称、智能家电名称，以及请求的执行动作。具体地，有效的语音唤醒命令如图5中所示。

语音信号通过智能灯进行转发时，针对距离较远的空间，通过智能灯构建的Mesh网络进行传播，在本发明的优选实施例中，定义一个转发次数，如定义5次，就可以实现最多5次的语音消息转发。

在某个情况下有多个智能灯同时接收到语音时，各个智能灯通过比较直接接收过来的语音消息和从其他智能灯转发过来的语音消息的包头，如果一样，就选择丢弃。如果不同则继续传递转发直至抵达语音音箱或者网关，智能灯不需要参与控制，控制是部分是由智能语音音响下发命令完成。

综上所述，本发明通过构成Mesh网络的智能灯充当信号传递桥梁，相比现有的家庭网关控制方式，不受房间间隔和距离的限制，且无需复杂的网络布线，通过将智能灯作为语音信号采集和转发的装置，增加了语音控制的传输距离，控制更可靠。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全屋组网式智能家电控制系统，其特征在于，包括：

智能灯，分布在不同的室内生活区域，并构成Mesh网络，用于照明并实时监听用户语音中的唤醒词，获取正确的语音命令，并将语音命令转换成数字语音信号，在Mesh网络中传播；

语音分析控制终端，与智能灯构成Mesh网络，用于接收智能灯发送的数字语音，并进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令给智能家电；

智能家电，与语音分析控制终端无线连接，用于接收语音分析控制终端发送的控制命令，并执行相应的动作。

2.根据权利要求1所述的全屋组网式智能家电控制系统，其特征在于，所述智能灯包括麦克风、无线模块、LED光源组件以及驱动器，所述麦克风连接有音频解码器，音频解码器通过I2S音频通信协议与所述无线模块连接，所述无线模块通过PWM调制连接驱动器，所述驱动器连接所述LED光源组件。

3.根据权利要求1所述的全屋组网式智能家电控制系统，其特征在于，所述智能灯包括麦克风、无线模块、MCU控制单元、LED光源组件以及驱动器，所述麦克风连接有音频解码器，音频解码器通过I2S音频通信协议与所述MCU控制单元连接，所述MCU控制单元与所述无线模块连接，所述MCU控制单元与通过PWM调制连接驱动器，所述驱动器连接所述LED光源组件。

4.根据权利要求1所述的全屋组网式智能家电控制系统，其特征在于，所述语音分析控制终端为智能语音音响。

5.根据权利要求2所述的全屋组网式智能家电控制系统，其特征在于，所述智能灯的无线模块中设有唤醒模块，所述唤醒模块预设有唤醒关键词和对比模块，用于对用户的实时语音进行唤醒关键词的提取。

6.根据权利要求3所述的全屋组网式智能家电控制系统，其特征在于，所述MCU控制单元中预设有唤醒关键词和对比模块，用于对用户的实时语音进行唤醒关键词的提取。

7.一种基于上述权利要求1至6任一项所述全屋组网式智能家电控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S1、基于语音分析控制终端和分布于室内不同生活区域的智能灯，构建一个全屋组网的Mesh网络，并将智能家电和语音分析控制终端建立无线连接；

S2、以智能灯作为载体，实时监听用户语音中的唤醒词，获取正确的语音命令，并将语音命令转换成数字语音信号，在Mesh网络中传播；

S3、语音分析控制终端进行多重语音命令分析，获取正确的语音命令，然后发送控制命令控制智能家电执行相应的动作。

8.根据权利要求7所述的全屋组网式智能家电控制系统的方法，其特征在于，所述智能灯在接收到用户的语音命令后，将该语音命令转换为数字语音并向语音分析控制终端发送数字语音请求，语音分析控制终端接收请求并反馈，在获得有效的数字语音唤醒命令后，智能灯向语音分析控制终端发送语音命令数据包，语音分析控制终端向智能灯反馈命令正确的应答字符，确定该有效的数字语音唤醒命令，然后向对应的智能家电发出控制命令。

9.根据权利要求8所述的全屋组网式智能家电控制系统的方法，其特征在于，有效的数字语音唤醒命令为包含了正确的唤醒词的语音命令。

10.根据权利要求8所述的全屋组网式智能家电控制系统的方法，所述唤醒词包括：语音分析控制终端名称、生活区域名称、智能家电名称，以及请求的执行动作。