一种互联网数据中心巡检方法和装置与流程

本发明涉及语音处理技术领域，特别涉及一种互联网数据中心巡检方法和装置。

背景技术：

随着互联网数据中心(internetdatacenter，idc)发展和人工成本的上升，idc巡检机器人成为一种发展趋势。

在机器人巡检过程中会涉及到与工作人员的语音交互，在人与机器人语音交互时，人相对于机器人的位置是不固定的，机器人周边360度都有可能。如果采用单独麦克风拾音，当人正对麦克风时拾音效果好，而人背对麦克风时拾音效果差。而且传统的麦克风拾音，不能确定人所在方位，进而不能实现随工巡检。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种互联网数据中心巡检方法和装置，能够实现巡检设备360度方位声音的采集，并能定位语音信号来源。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：

在一个实施例中，提供了一种互联网数据中心巡检方法，应用于安装有声音采集阵列的巡检设备上，该方法包括：

通过声音采集阵列中的每个采集模块采集语音信号，当采集到语音信号时，处理所述语音信号为数字语音信号；并识别所述数字语音信号的内容；

根据声音采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间，定位该语音信号对应的声源的位置信息；

将确定的位置信息，以及识别出的数字语音信号的内容上报上位机，使上位机根据识别出的数字语音信号的内容，以及位置信息控制本巡检设备；

其中，所述声音采集阵列中的采集模块的密度和数量被设置为：使所述声音采集阵列实现所述巡检设备周边360度方位声音的采集。

可选地，所述方法进一步包括：

当确定有待发送的数字音频信号时，将所述数字音频信号处理为模拟音频信号，通过扬声器发送的同时，将所述模拟音频信号转换为数字音频信号反馈给本设备一份；

在通过扬声器播放模拟音频信号时，若采集阵列采集到语音信号，则将采集到的语音信号处理为数字语音信号，进行数字语音信号识别时，将反馈给本设备的数字音频信号作为杂音滤除。

在另一个实施例中，提供了一种互联网数据中心巡检装置，该装置包括：声音采集阵列、第一处理单元和数字处理器；其中，所述声音采集阵列中的采集模块的密度和数量被设置为：使所述声音采集阵列实现所述巡检设备周边360度方位声音的采集；

所述声音采集阵列，用于通过每个采集模块采集语音信号；

所述第一处理单元，用于处理所述声音采集阵列中的采集模块采集到的语音信号为数字语音信号；

所述数字处理器，用于识别所述第一处理单元处理的数字语音信号的内容；根据声音采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间，定位该语音信号对应的声源的位置信息；并将确定的位置信息，以及识别出的数字语音信号的内容上报上位机，使上位机根据识别出的数字语音信号的内容，以及位置信息控制本巡检设备。

可选地，所述装置进一步包括：第二处理单元、扬声器、反馈电路和第三处理单元；

所述第二处理单元，用于当所述数字处理器确定有待发送的数字音频信号时，将所述数字音频信号处理为模拟音频信号，通过扬声器发送的同时，将所述模拟语音信号发送到反馈电路；

所述反馈电路，用于将所述模拟音频信号反馈给第三处理单元；

所述第三处理单元，用于将所述反馈电路反馈的模拟音频信号转换为数字音频信号发送给所述数字处理器；

所述数字处理器，进一步用于在通过扬声器播放模拟音频信号时，所述第一处理单元将采集阵列采集到语音信号处理为数字语音信号，由本处理器进行数字语音信号识别时，将所述第三处理单元发送给本处理器的数字音频信号作为杂音滤除。

在另一个实施例中，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如所述互联网数据中心巡检方法的步骤。

在另一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述互联网数据中心巡检方法的步骤。

由上面的技术方案可见，上述实施例中通过声音采集阵列对巡检设备周边360度方位声音的采集，并根据采集阵列中每个采集模块采集到语音信号的时间确定语音的来源，进而定位出发声的位置，使巡检设备根据语音的来源以及信号的内容控制巡检设备，因而能够实现巡检设备360度方位声音的采集，并能定位语音信号来源；

并且通过反馈电路滤除巡检设备的扬声器发出的声音干扰，提高了拾音效果。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围：

图1为采集阵列截面示意图；

图2为本申请实施例一中互联网数据中心巡检流程示意图；

图3为针对第二种采集情况的定位示意图；

图4为本申请实施例二中互联网数据中心巡检流程示意图；

图5为本申请实施例中应用于实施例一中所述技术的装置结构示意图；

图6为本申请实施例中应用于实施例二中所述技术的装置结构示意图；

图7为本申请实施例中idc巡检装置结构框架示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

巡检设备处于随工巡检模式时(即巡检设备跟随工作人员同时巡检)，会涉及到人与巡检设备之间的语音交互。工作人员可能位于机器人360°任何方位，通过语音传递一些指令让巡检设备执行某些操作。巡检设备需要通过拾音系统采集语音指令，并按照指令执行，并且通过语音发出位置大概判断人员所在方位。巡检设备巡检过程中，也需要通过扬声器发出一些提示声音，如果巡检设备在播报提示声音时，工作人员同时发出语音指令。巡检设备需要滤除自身播报杂音，准确识别工作人员指令。

本申请实施例中基于上述需求提供一种互联网数据中心巡检方法，应用于安装有声音采集阵列的巡检设备上，所述声音采集阵列中的采集模块的密度和数量被设置为：使所述声音采集阵列采集声音的范围覆盖所述巡检设备周边360度方位。通过采集阵列对巡检设备周边360度方位声音的采集，并根据采集阵列中每个采集模块采集到语音信号的时间确定语音的来源，进而定位出发声的位置，使巡检设备根据语音的来源以及信号的内容控制巡检设备。该方案能够实现巡检设备360度方位声音的采集，并能定位语音信号来源。

为了达到360度方位声音的采集，需要合理地安装的采集整列中的采集模块的数量，和密度。

至于采集阵列中至少安装几个采集模块，以及如何部署声音采集阵列中的采集模块，即采集模块的密度和数量根据采集模块的收音范围确定。

如采集模块能够采集60度范围内的声音，则至少安装6个采集模块，如能采集90度范围内的声音，则至少可以安装4个采集模块；这样的采集模块可以使用麦克风等实现。

如果使用的采集模块类型一样，或者采集声音范围一样，则可以针对设置的中心，相邻两个采集模块之间的夹角相同。以在角度上实现采集模块的均匀分布。

如果采集模块的声音采集范围不一样，则可以根据各采集模块采集声音的范围依次安装，以使用最少的采集模块实现360度方位采集即可。

声音采集阵列的安装高度通常与工作人员的发生高度相近，因此，可以根据该原则，以及巡检设备自身的高度来安装声音采集阵列。

本申请实施例中的巡检设备为常规idc巡检设备，可以为机器人等。

当巡检设备为机器人时，声音采集阵列中的采集模块以巡检机器人的头部中心为中心进行环形安装，且各采集模块均匀分布在环形上。

参见图1，图1为采集阵列截面示意图。图1中以采集模块(mic)采集声音范围相同，采集范围为60度使用6个采集设备实现为例，本体中心为机器人的头部中心，环绕头部安装。

本申请实施例中具体实现时，以巡检设备为巡检机器人为例，如巡检机器人使用12v电源供电，为了减少电源噪声，需将12v电源经ldo转换为5v，在经ldo转换为3.3v。具体实现时可以使用板级5v和3.3v稳定电源给本申请实施例中的巡检设备进行系统供电。

下面集合附图，详细说明本申请实施例中实现互联网数据中心巡检过程。

实施例一

参见图2，图2为本申请实施例一中互联网数据中心巡检流程示意图。具体步骤为：

步骤201，巡检设备通过声音采集阵列中的每个采集模块采集语音信号。

由于本申请实施例中的声音采集阵列能够360度方位声音采集，也就是说某个位置发出语音后，声音采集阵列中的每个采集模块都可以采集到该语音，只是采集到该语音信号的时间不一样。

步骤202，当采集到语音信号时，处理所述语音信号为数字语音信号；并识别所述数字语音信号的内容。

针对每个采集模块采集到的语音信号，进行信号处理，具体过程为：

先通过滤波电路对语音信号进行滤波，滤波后的信号经过运算放大器，将语音信号放大；放大后的语音信号经过a/d转换为数字语音信号；

上述的信号处理为本申请实施例中的给出的一种信号处理过程，具体实现时，不限于上述处理过程，可以对语音信号按照现有实现方式处理，并最终转换为数字处理器能够处理的数字语音信号即可。

通过数字处理器来识别数字语音信号的内容。

步骤203，根据声音采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间，定位该语音信号对应的声源的位置信息。

在具体实现时，声音采集阵列中的采集模块，如使用麦克风实现时，通常没有记录采集到语音信号的时间的功能，则采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间为：将每个采集模块采集到的语音信号处理为数字语音信号的时间；

若采集模块具备记录采集到语音信号的时间的功能时，直接使用采集模块记录的时间，确定各采集模块采集到语音信号的时间；

如果能记录采集语音信号的时间，则将采集到语音信号的时间也发送给数字处理器，各采集设备的运行的时间需保持一致。

本申请实施例中可以根据采集模块采集到语音信号的时间，定位语音信号的声源的位置信息，具体如下：

声音采集阵列中的各采集模块的安装位置本申请实施例中的数字处理器，以及上位机预先都已获知。

第一种情况：

若声音采集阵列中第一采集模块和第二采集模块采集同一语音信号的时间相同，且为所有采集模块中采集到该语音信号时间最先的采集模块，则将第一采集模块和第二采集模块夹角的平分线上的位置作为语音信号对应的声源的位置；

第二种情况：

若声音采集阵列中第二采集模块采集语音信号的时间最先，且第三采集模块采集该语音信号的时间为次先，则将第三采集模块与第二采集模块的夹角的平分线与第二采集模块与阵列中心(本体中心)连线的夹角所对应的范围内的位置作为该语音信号对应的声源的位置；

第三种情况：

若声音采集阵列中第二采集模块采集语音信号的时间最先，第三采集模块与第一采集模块采集该语音信号的时间相同，且为次先，则确定第二采集模块与阵列中心连线所对应的位置作为语音信号所对应的声源的位置。

参见图3，图3为针对第二种采集情况的定位示意图。图3中以6个采集模块(mic)为例，假设第一采集模块(mic1)采集到语音信号的时间为t1；第二采集模块(mic2)采集到语音信号的时间为t2，第三采集模块(mic3)采集到同一语音信号的时间为t3；第四采集模块(mic4)采集到同一语音信号的时间为t4；第五采集模块(mic5)采集到同一语音信号的时间为t5；第六采集模块(mic6)采集到同一语音信号的时间为t6。

假设时间的大小关系为t2>t3>t1>t4>t6>t5，以时间早的，即时间在先的时间值小为原则排序。

则图3中阴影部分对应的范围为定位的位置信息，也就是说工作人员大致在这个范围内。

上述根据声音定位的实现方式为本申请实施例中给出的一种定位方法，具体实现时可以不限于上述三种定位方法，如可以使用时间确定位移，进而采用的三角定位等方法定位。

步骤204，将确定的位置信息，以及识别出的数字语音信号的内容上报上位机，使上位机根据识别出的数字语音信号的内容，以及位置信息控制本巡检设备。

这里定位出的声源的位置信息，即为工作人员的位置信息。

针对各采集模块的语音信号处理后的数字语音信号，各数字语音信号的内容应该是一致的，将识别出的一致的数字语音信号的内容，以及确定的位置信息上报上位机。

上位机用于控制巡检设备的相关操作和指令，接收到巡检装置上报的数字语音信号的内容时，确定内容的含义，并执行响应操作，若需要跟随工作人员，则根据定位的声源的位置信息控制巡检设备向该位置信息所对应的方向行进。

通过该实施例能够实现巡检设备360度方位语音信号采集，并根据不同采集模块语音信号采集时间定位语音信号的来源。

实施例二

巡检设备在巡检过程中，不仅采集工作人员发出的语音信号，也会有播报语音信号，用于进行语音提示的时候，自身播报语音信号的时候，也会被声音采集阵列采集到，若同时还有工作人员的发出的语音信号，则需要进行区分，具体实现如下：

参见图4，图4为本申请实施例二中互联网数据中心巡检流程示意图。具体步骤为：

步骤401，巡检设备当确定有待发送的数字音频信号时，将所述数字音频信号处理为模拟音频信号，通过扬声器发送的同时，将所述模拟音频信号转换为数字音频信号反馈给本设备一份。

巡检设备上待发送的数字音频信号，可以是上位机发送给语音系统的信号，也可以是巡检设备对采集到的语音信号进行反馈的数字音频信号。

针对这样的数字音频信号，可以将该数字音频信号经过数字转模拟信号(da)转换为模拟信号，即语音信号，再经过音频滤波电路输出给音频功放，音频功放将阴影信号进行放大处理输出给功放滤波电路进行滤波，经过滤波的语音信号一路输出给扬声器，一路通过反馈参考电路采集，经过ad转换为数字音频信号输入给数字处理器。

步骤402，在通过扬声器播放语音信号时，若采集阵列采集到语音信号，则将采集到的语音信号处理为数字语音信号，进行数字语音信号识别时，将反馈给本设备的数字音频信号作为杂音滤除。

数字处理器将反馈电路采集到的音频信号作为背景音，当语音阵列采集模块同时采集到工作人员采集的语音信号时，会将反馈的数字音频信号作为播报杂音滤除，以得到清晰的语音信号。

通过该实施例，巡检设备在播报语音提示，工作人员同时发出语音指令时，巡检设备能够滤除自身播报杂音，准确识别工作人员语音指令。

基于同样的发明构思，本申请实施例中还提供一种互联网数据中心巡检装置。参见图5，图5为本申请实施例中应用于实施例一中所述技术的装置结构示意图。该装置包括：声音采集阵列501、第一处理单元502和数字处理器503；其中，所述声音采集阵列中的采集模块的密度和数量被设置为：使所述声音采集阵列实现所述巡检设备周边360度方位声音的采集；

声音采集阵列501，用于通过每个采集模块采集语音信号；

第一处理单元502，用于处理声音采集阵列501中的采集模块采集到的语音信号为数字语音信号；

数字处理器503，用于识别第一处理单元502处理的数字语音信号的内容；根据声音采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间，定位该语音信号对应的声源的位置信息；并将确定的位置信息，以及识别出的数字语音信号的内容上报上位机，使上位机根据识别出的数字语音信号的内容，以及位置信息控制本巡检设备。

较佳地，

数字处理器503，具体确定声音采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间为：第一处理单元502将每个采集模块采集到的语音信号处理为数字语音信号的时间。

较佳地，采集模块的密度和数量根据采集模块的收音范围确定。

较佳地，针对设置的中心，相邻两个采集模块之间的夹角相同。

所述巡检装置应用于巡检机器人时，所述声音采集阵列中的采集模块以机器人的头部中心为中心进行环形安装，且各采集模块均匀分布在环形上。

上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

基于同样的发明构思，本申请实施例中还提供一种互联网数据中心巡检装置。参见图6，图6为本申请实施例中应用于实施例二中所述技术的装置结构示意图。该装置包括：声音采集阵列601、第一处理单元602、数字处理器603、第二处理单元604、扬声器605、反馈电路606和第三处理单元607；其中，所述声音采集阵列中的采集模块的密度和数量被设置为：使所述声音采集阵列实现所述巡检设备周边360度方位声音的采集；

声音采集阵列601，用于通过每个采集模块采集语音信号；

第一处理单元602，用于处理声音采集阵列601中的采集模块采集到的语音信号为数字语音信号；

数字处理器603，用于识别第一处理单元602处理的数字语音信号的内容；根据声音采集阵列的每个采集模块采集到语音信号的时间，定位该语音信号对应的声源的位置信息；并将确定的位置信息，以及识别出的数字语音信号的内容上报上位机，使上位机根据识别出的数字语音信号的内容，以及位置信息控制本巡检设备。

其中，第二处理单元605，用于当数字处理器603确定有待发送的数字音频信号时，将所述数字音频信号处理为模拟音频信号，通过扬声器605发送的同时，将所述模拟语音信号发送到反馈电路606；

反馈电路606，用于将所述模拟音频信号反馈给第三处理单元607；

第三处理单元607，用于将反馈电路606反馈的模拟音频信号转换为数字音频信号发送给数字处理器603；

数字处理器603，进一步用于在通过扬声器播放模拟音频信号时，第一处理单元602将采集阵列采集到语音信号处理为数字语音信号，由本处理器进行数字语音信号识别时，将第三处理单元607发送给本处理器的数字音频信号作为杂音滤除。

较佳地，采集模块的密度和数量根据采集模块的收音范围确定。

较佳地，

所述巡检装置应用于巡检机器人时，所述声音采集阵列中的采集模块以机器人的头部中心为中心进行环形安装，且各采集模块均匀分布在环形上。

上述实施例的单元可以集成于一体，也可以分离部署；可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

以图6中的装置结构为示意，下面以六个采集模块组成的声音采集阵列为例，详细描述本申请实施例中实现巡检的过程。

参见图7，图7为本申请实施例中idc巡检装置结构框架示意图。

假设本申请实施例中的巡检设备本体使用12v电源供电，为了减少电源噪声。12v电源经ldo转换为5v，在经ldo转换为3.3v。板级5v和3.3v稳定电源给idc巡检装置供电

图7中的采集阵列中以6个麦克风按照相邻夹角为60°布置在巡检设备四周，安装位置截面图如图1。

数字处理器为主控单元，处理数字语音信号，并通过uart(universalasynchronousreceiver/transmitter)经串口rs232与上位机进行通信。

上位机为巡检设备的控制单元，用于对巡检设备进行通信。

当工作人员发出语音指令时，采集阵列中的所有麦克风都会采集到语音信号，经过第一处理单元处理转化为数字语音信号，第一处理单元可以包括滤波电路、运算放大器、a/d等，其中滤波电路对语音指令滤波。滤波后的信号经过运算放大器，将语音信号放大。放大的语音信号经过a/d转换为数字语音信号，数字语音信号输入给数字处理器进行处理。

由图7可见，声音采集阵列中的每个麦克风对应一组滤波电路、运算放大器、a/d，也就是说针对每个麦克风采集的语音信号独自处理。

数字处理器接收到采集阵列中的每个麦克风采集的经第一处理单元处理的数字语音信号时，确定获得每个数字语音信号的时间，使用三角定位法确定语音信号对应的声源的位置信息；

并识别每个数字语音信号的内容，当内容一致时，将确定的位置信息，以及识别数字语音信号的内容通过串口rs232上报给上位机。

上位机根据识别内容进行相关操作，如果确定需要跟随工作人员，则根据上报位置信息确定工作人员的位置并跟随。

当巡检设备上有需要播报语音提示，即数字处理器需要待发送的数字音频信号时，可以是上位机通过rs232发来的，也可以是巡检设备对采集到的语音信号进行的反馈。此时数字处理器会将要播报的音频信号以数字音频信号的形态通过音频接口发出。

具体处理如下：数字处理器通过音频接口发出的音频信号(数字音频信号)经过d/a，将数字音频信号转换为模拟信号(模拟音频信号)，经过音频滤波电路滤波输出给音频功放，音频功放将信号进行放大处理输出给功放滤波电路进行滤波，经过滤波的音频信号一路输出给扬声器，进行广播；一路会被反馈参考电路采集，经过ad模数转换电路转换后输入给数字处理器。

数字处理器将反馈电路采集到的音频信号作为背景音，当巡检设备播报时，若工作人员发出语音指令，数字处理器会参考反馈电路采集到的音频信号，将播报杂音滤除，以得到清晰的语音指令。

在另一个实施例中，本申请实施例中还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如所述互联网数据中心巡检方法的步骤。

在另一个实施例中，本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述互联网数据中心巡检方法的步骤。

综上所述，本申请通过在巡检设备四周安装声音采集阵列实现360度方位声音采集，并根据采集声音的时间通过三角定位法确定语音信号来源位置的位置信息；

并通过参考信号反馈电路对扬声器信号采集，反馈给数字处理器，可实现机器人播音的同时对语音信号的采集，而不受扬声器声音的干扰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。