一种实验室智能型通风柜控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种实验室智能型通风柜控制装置，属于实验室通风柜控制领域。

背景技术：

通风柜控制装置主要应用于实验室通风柜的面风速控制；通风柜控制装置的主要功能是通过检测通风柜面风速实际值、视窗位移高度后，经过微控制器逻辑运算来控制通风柜排风阀的开度，最终实现通风柜面风速达到目标设定值。目前市场上通风柜控制装置除了具备基本的面风速控制功能，还具有一键紧急排风、照明开关、夜间模式切换、485通讯等功能。

目前的实验室通风柜控制领域主要存在智能化水平、数字化程度较低的问题。随着人工智能技术的发展以及用户智能化操作需求的不断提高，目前的实验室通风柜控制装置将逐渐失去竞争优势。因而，急需一种智能型通风柜控制装置，以满足用户的智能化要求。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种实验室智能型通风柜控制装置，以满足用户智能化操作的需求。

技术方案：本实用新型一种实验室智能型通风柜控制装置，包括设置在通风柜内的摄像头，麦克风阵列，语音喇叭，中央处理器，用于识别人脸图像和手势图像的图像识别模块，用于语音信号识别的语音识别模块，用于语音播报操作指令的语音合成模块，网络通讯模块和I/O输入输出模块；

所述图像识别模块、语音识别模块、语音合成模块、网络通讯模块和I/O输入输出模块分别通过数据传输通道与所述中央处理器连通；

所述图像识别模块的信号输入端口与摄像头的信号输出端口连通；所述语音识别模块的信号输入端口与麦克风阵列的信号输出端口连通；所述语音合成模块的信号输出端口与语音喇叭的信号输入端口连通；

所述中央处理器通过I/O输入输出模块控制通风柜按照指令动作。

进一步地，所述语音识别模块包括语音识别芯片及外围电路。

进一步地，所述语音合成模块包括语音合成芯片及外围电路。

进一步地，所述I/O输入输出模块包括I/O输入模块和I/O输出模块。

进一步地，还包括用于检测光强变化的光电传感器，所述光电传感器的信号输出端口与所述I/O输入模块的信号输入端口连通。

进一步地，还包括触摸显示模块，所述触摸显示模块通过数据传输通道与所述中央处理器连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）通过图像识别模块，增设了人脸识别功能，可提高实验项目的安全性与通风柜使用的安全性；在无人操作的情况下，通风柜可自动控制关闭视窗，具有节能的作用；

（2）通过语音识别模块和语音合成模块，增设了人机语音交互功能，可简化操作人员操作通风柜的操作流程，解放实验人员双手，实验人员可更加高效的完成科研工作；

（3）通过图像识别模块，增设了手势识别功能，简化操作人员操作流程，提高通风柜使用安全性和使用效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1-触摸显示模块、2-图像识别模块、3-网络通讯模块、4-I/O输入模块、5-中央处理器、6-I/O输出模块、7-语音识别模块、8-语音合成模块、9-摄像头、10-麦克风列阵、11-语音喇叭。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：一种实验室智能型通风柜控制装置，包括设置在通风柜内的摄像头9，麦克风阵列10，语音喇叭11，中央处理器5，用于识别人脸图像和手势图像的图像识别模块2，用于语音信号识别的语音识别模块7，用于语音播报操作指令的语音合成模块8，触摸显示模块1，网络通讯模块3和I/O输入输出模块；

所述图像识别模块2、语音识别模块7、语音合成模块8、触摸显示模块1、网络通讯模块3和I/O输入输出模块分别通过数据传输通道与所述中央处理器5连通；

其中，所述语音识别模块7包括语音识别芯片及外围电路；所述语音合成模块8包括语音合成芯片及外围电路；所述I/O输入输出模块包括I/O输入模块4和I/O输出模块6；

所述图像识别模块2的信号输入端口与摄像头9的信号输出端口连通，可将摄像头9采集到的人脸图像和手势图像进行识别，并将信息传输到中央处理器5对图像进行进一步的处理，最后中央处理器5将指令传输至I/O输出模块6，达到通过人脸识别二次开发完成通风柜操作权限的控制和手势识别完成通风柜视窗高度调节控制、异物检测的功能；

所述语音识别模块7的信号输入端口与麦克风阵列10的信号输出端口连通，可将麦克风阵列10采集到的语音信号进行识别，并将信息传输到中央处理器5对信号进行进一步的处理，最后中央处理器5将指令传输至I/O输出模块6，达到通过语音识别操作通风柜的作用；

所述语音合成模块8的信号输出端口与语音喇叭11的信号输入端口连通，其与中央处理器5连接，可将指令进行语音播报，实现操作完成的语音反馈；通过语音识别和语音合成二次开发完成通风柜的开关机控制、开关灯控制、通风柜风量控制、故障信息语音报警、紧急排风控制的人机语音交互；

为了便于自动切换夜间模式，所述通风柜内还设置有用于检测光强变化的光电传感器，所述光电传感器的信号输出端口与所述I/O输入模块4的信号输入端口连通；

所述中央处理器5通过I/O输入输出模块控制通风柜按照指令动作，既：所述I/O输入模块4采集通风柜的风速、视窗高度信息，并通过光电传感器采集光信号；所述I/O输出模块6可传输控制信号至风阀、视窗电机、照明设备和排风风机。

智能型通风柜人机语音交互工作原理：1）研发录制语音关键词；2）语音识别模块7获取麦克风阵列10传来的语音信号后进行语义解析和逻辑控制输出的变量连接，实现关键词与控制输出的关联；

具体地，如语音关键词“开机”，智能型通风柜控制装置接收到语音指令后，首先从待机状态进入唤醒状态，然后解析“开机”指令的语义含义，通过逻辑运算关联输出控制开关机变量，实现开机功能，控制装置再通过语音合成模块8和扩音喇叭11输出“开机已完成”语音播报实现操作完成的语音反馈；

具体地，如语音关键词“开灯”，通风柜控制装置接收到“开灯”语音指令后，解析“开灯”指令的语义含义，通过逻辑运算关联输出控制开关灯变量，实现开灯功能，控制装置再通过语音合成芯片和扩音喇叭输出“开灯已完成”语音播报实现操作完成的语音反馈；

具体地，如语音关键词“设定面风速”，智能型通风柜控制装置接收到语音指令后，解析“设定面风速”指令的语义含义，通过逻辑运算关联输出控制面风速设定变量，然后语音播报反馈“请设定面风速值”，当操作人员发出语音关键词“0.5m/s”指令，智能型通风柜控制装置接收语音指令后，解析指令并执行操作完成面风速设定值参数设定。

智能型通风柜人脸识别工作原理：1）在智能通风柜控制装置使用之前，通过拍摄人脸照片存储至该装置内；2）当实验人员需要使用该通风柜时，先进行人脸识别，通过摄像头9采集实验人员面部图像后，与提前录入的具备操作权限的操作人员做人脸比对；3）若比对成功则自动打开通风柜视窗，允许操作使用通风柜；若比对不成功（即无权限操作），则语音提示“无操作权限”。

为了提高该智能型通风柜的使用安全性，当摄像头9长时间（时间可设置）采集不到操作人员图像时，既：当通操作人员离开智能型通风柜时，智能型通风柜操作的权限被注销，同时智能型通风柜的视窗将自动关闭。再次使用需重新进行人脸识别。

智能型通风柜手势识别工作原理：在使用人员取得智能型通风柜操作权限的前提下，摄像头9识别操作人员手势，完成特定功能。

具体地，如操作人员手指向上指向，该智能型通风柜控制装置识别手势后，控制通风柜视窗向上调节高度（行程可调，到达上限位后自动停止）；

具体地，如操作人员手指向下指向，该智能型通风柜控制装置识别手势后，控制通风柜视窗向下调节高度（行程可调，到达下限位后自动停止），在视窗向下运动过程中，摄像头9同时检测通风柜视窗正下方是否有异物，若有异物阻挡视窗向下的路径，则停止视窗运动，同时语音报警。

此外，所述摄像头9可采用网络型微型摄像头，通过网线连接至智能型通风柜控制装置，在控制装置中集成图像识别模块，经过软件二次开发实现通风柜操作人员人脸识别和手势识别功能。

为了进一步地提高该智能型通风柜控制装置的功能与安全性，所述智能型通风柜控制装置还可设置语音控制紧急排风功能、语音模式切换功能、语音播报故障信息功能等功能。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。