一种语音交互式门禁系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于人工智能和安防领域，特别涉及一种带声纹识别、语音识别、语义分析、语音合成技术的智能门禁系统。
【背景技术】
[0002]传统的门禁通常基于单片机和嵌入式操作系统开发，一般采用刷卡和密码的方式打开门锁，部分门禁也有指纹、虹膜、人脸等生物识别功能。但传统的门禁缺少人工智能技术，无法理解用户的自然语言，不能与用户对话交流。物联网技术逐渐兴起，Android,Windows等智能操作系统已经广泛应用于各个领域。随着信息技术的发展，声纹识别技术和语音识别技术日臻成熟。一种带触摸显示屏，能够通过声音识别用户，并用自然语言和用户交流的门禁会使我们的生活更加美好。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种能够用语音交流的门禁系统及其交互方式，用户可以用自然语言和门禁对话交流。门禁系统通过声纹识别开门口令，自动为用户打开门锁。还能通过语音识别、语义分析和语音合成技术识别用户的语音并给出语音答复。
[0004]本发明公开了一种语音交互式门禁系统，包括门禁控制器、电子锁，其特征在于:所述门禁控制器包括主板、与主板相连接的CPU、内存、存储器、麦克风、扬声器、无线网络模块和电源模块，所述门禁控制器还包括用于比对语音端点的声纹识别模块、用于将语音转换为文本的语音识别模块、用于分析语句文本并返回答复文本的语义分析模块、用于将文本转换为语音的语音合成模块，所述门禁控制器连接控制电子锁。
[0005]优选的，所述门禁系统包括还包括人体感应模块、门磁。
[0006]优选的，所述门禁控制器还包括触摸显示屏、摄像头。
[0007]优选的，所述门禁控制器运行Android或Windows操作系统，所述CPU为ARM或X86处理器。
[0008]优选的，所述电子锁为电机锁、电控锁、电磁锁或电锁口。
[0009]本发明还公开了一种语音交互式门禁实现方法，其特征在于，包括以下步骤:
麦克风接受用户输入语音；
声纹识别模块检测用户输入语音端点，如果与预设的口令声纹匹配，则系统打开电子锁；
语音识别模块将用户输入语音转换为用户输入文本；
语义分析模块分析用户输入文本返回系统答复文本；
语音合成模块将系统答复文本转换为系统答复语音；
扬声器播放系统答复语音。
[0010]优选的，还包括以下步骤:
用户在触摸显示屏上输入密码，如果与预设的密码匹配，则系统打开电子锁。
[0011]优选的，还包括以下步骤:
人体感应器检测到门禁前有人逗留时，系统自动点亮触摸显示屏；
人体感应器检测到门禁前无人逗留时，系统自动关闭触摸显示屏。
[0012]优选的，还包括以下步骤:
门磁检测到门开启时，系统自动发送通知信息到业主的移动设备上。
[0013]优选的，还包括以下步骤:
麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言；
系统将用户语音留言或视频留言保存在存储器中；
系统将用户的图像、语音、视频通过互联网发送到业主的移动设备上。
【附图说明】
[0014]图1为系统连接示意图。
[0015]图2为实施例1系统组成。
[0016]图3为实施例2系统组成。
[0017]图4为实施例3系统组成。
[0018]图5为用户语音交互步骤。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步的详细介绍。
[0020]参见图1，本发明门禁系统通常安装在门上，包括门禁控制器和电子锁。门禁控制器连接控制电子锁，并通过WIFI或3G/4G无线网络连接到互联网。
[0021]实施例1:
系统组成
参见图2，门禁系统包括门禁控制器和电子锁。
[0022]门禁控制器包括主板、CPU、内存、存储器、麦克风、扬声器、WIFI模块和直流电源。CPU、内存、存储器、WIFI模块集成在主板上，麦克风、扬声器通过音频信号线与主板相连，直流电源给主板供电。门禁控制器上运行Linux操作系统。声纹识别模块、语音合成模块、语义分析模块、语音识别模块都是带MCU的硬件处理模块，均通过I2C接口与主板相连接。电子锁与主板上的GP1 口相连接，门禁控制器控制电子锁。
[0023]实现方法
参见图5，门禁控制器启动后自动运行门禁服务程序，控制器通过WIFI模块连接互联网。门禁控制器通过麦克风获取用户说话语音，并将用户语音发送给声纹识别模块。声纹识别模块将用户语音端点与预设的口令语音端点进行对比，并返回对比结果。如果声纹匹配，则打开电子锁。如果声纹不匹配，则将用户语音发送给语音识别模块。语音识别模块将用户语音转换为用户说话内容文本，再将用户说话文本发送给语义分析模块，语义分析模块对用户说话文本进行分词，并根据分词结果检索知识库返回相应答复文本。语音合成模块将答复文本合成系统答复语音，再通过扬声器播放系统答复语音。实现门禁系统与用户的自然语言交流。
[0024]实施例2: 系统组成
参见图3，门禁系统包括门禁控制器、超声波传感器、门磁和电控锁。
[0025]门禁控制器包括主板、ARM处理器、内存、存储器、3G/4G模块、触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器和充电电池。ARM处理器、内存、存储器、3G/4G模块集成在主板上，触摸显示屏、摄像头、麦克风、扬声器通过排线与主板相连，充电电池给主板供电。门禁控制器运行Android操作系统。声纹识别模块为基于谷歌、讯飞或百度的声纹识别程序，语音合成模块为基于谷歌、讯飞或百度的TTS语音合成引擎，语义分析模块为基于谷歌、讯飞或百度的语义分析程序，语音识别模块为基于谷歌、讯飞或百度的语音识别程序。超声波传感器、门磁、电控锁与主板上的GP1 口相连接。门禁控制器获取超声波传感器和门磁数据，并控制电控锁。
[0026]实现方法
参见图5，门禁控制器启动后自动运行APP服务程序，控制器通过3G/4G模块连接互联网。门禁控制器定时获取超声波传感器和门磁状态，超声波传感器检测到门禁前有人逗留时，系统自动点亮触摸显示屏，并通过扬声器播放问候语音，例如“您好，欢迎光临”。麦克风等待接受用户说话语音，并将用户语音发送给声纹识别模块。声纹识别模块将用户语音端点与预设的口令语音端点进行对比，并返回对比结果。
[0027]预设的口令为各用户预先通过麦克风录制的口令语音。对于同样的口令短语，不同的用户声纹是不同的。例如张三预设的口令为“芝麻开门”，李四预设的口令为“我回来啦”。如果张三说“芝麻开门”或李四说“我回来啦”，则认为声纹匹配。如果张三说“西瓜开门”或“我回来啦”，又或者李四说“芝麻开门”或“我到家啦”，则认为声纹不匹配。
[0028]如果声纹匹配，则门禁系统发送开门信号给电控锁打开门禁。如果声纹不匹配，则将用户语音发送给语音识别模块。语音识别模块将用户语音转换为用户说话内容文本，再将用户说话文本发送给语义分析模块，语义分析模块对用户说话文本进行分词，并根据分词结果检索知识库返回相应答复文本。语音合成模块将答复文本合成系统答复语音，再通过扬声器播放系统答复语音。
[0029]门禁系统提供类似于Goolge Now、Siri或Cortana这样的语音助手与用户进行自然语言交流。
[0030]例如用户说“今天天气怎么样”，系统将结合地理位置并查询网络天气数据给出答复“丽水市今天天晴，最低温度18摄氏度，最高温度25摄氏度”。
[0031]例如用户说“现在几点钟”，系统将结合时间给出答复“现在时间早上10点45分”。
[0032]系统还能结合自身功能给出相应的答复。
[0033]例如用户说“请开门”，系统将在触摸显示屏上显示密码解锁界面，并答复“请说出您的口令或输入您的密码”。用户可以说出自己的开门口令或在触摸屏上输入密码，如果口令声纹或密码匹配，则系统发送开门信号给电控锁打开门禁，并答复“欢迎光临”，如果密码不匹配，则答复“对不起，您的密码错误”。
[0034]例如用户说“我要和主人通话”，系统将通过互联网拨打业主的网络通信号码，并答复“正在呼叫，请稍候”。如果业主接听了呼叫请求，则系统将本地用户的图像、声音、视频发送到业主的智能移动设备上，并接收业主的图像、声音、视频，开始网络通话过程。如果业主未接听或拒绝了呼叫请求，则系统答复“对不起，暂时无法接通。您是否需要留言”。
[0035]例如用户说“我要留言”，系统将进入留言模式，屏幕上显示当前留言时间和停止留言的按钮，并答复“现在开始留言”。麦克风、摄像头接受用户语音留言或视频留言。当用户留言完毕，可以点击触摸显示屏上停止留言的按钮停止留言。或者当留言时间达到设定的时间长度，系统也会自动停止留言。停止留言时，系统将