استخدام التعرف على الصوت داخل المصعد

تم تقديم هذه الورقة في  باريس 2014 ، المؤتمر الدولي لتقنيات النقل العمودي ، ونشر لأول مرة في كتاب IAEE تكنولوجيا المصاعد 20، الذي حرره A. Lustig. إنها إعادة طبع بإذن من الرابطة الدولية لمهندسي المصاعد  (موقع الكتروني: www.elevcon.com). هذه الورقة هي إعادة طباعة دقيقة ولم يتم تحريرها بواسطة ELEVATOR WORLD.

الكلمات المفتاحية: تقنية التعرف على الكلام ، المصعد بالتحكم الصوتي ، صناعة المصاعد ، talk2lift®

الملخص

في العقود الماضية ، كانت هناك العديد من التطورات في صناعة المصاعد فيما يتعلق بالسلامة والسرعة وكذلك الاقتصاد والراحة. كانت المهمة الوحيدة هي جعل استخدام المصاعد أكثر كفاءة وأسهل وأكثر سهولة في الوصول إلى عدد متزايد من الناس. في هذا الاتجاه ، يكون للتعرف على الصوت تأثير كبير على مشكلات إمكانية الوصول ، وفي نفس الوقت يوفر طريقة أسرع للعثور على وجهة والوصول إليها ، داخل مبنى معقد. تتناول هذه الورقة الأساس المنطقي لتطوير منتج مبتكر يستخدم تقنية الكلام مما يوفر الفرصة لظهور السلسلة الأولى من المصاعد التي يتم التحكم فيها بالصوت في تاريخ صناعة المصاعد.  

1. مقدمة

تصف هذه الورقة اختراعًا متعلقًا بمصعد يمكن من خلاله تحديد وجهة الركاب من خلال التعرف على الصوت. يهدف إلى تقديم الأساس المنطقي وسياق الخلفية وعملية تطوير المنتج المسمى talk2lift®. علاوة على ذلك ، تتناول الورقة الآثار الرئيسية لمهندسي المصاعد ، والقائمين بالتركيب ، والصناعات المتعلقة بالرفع. أخيرًا ، تحلل الورقة بإيجاز آفاق العمل الرئيسية للمنتج. تم تنظيم هذه الورقة في أربعة أقسام رئيسية. يفحص القسم الأول الخلفية والأساس المنطقي للابتكار. يحلل القسم الثاني وظيفة الابتكار من خلال التأكيد على ميزاته وقدراته المبتكرة. يفحص القسم التالي الآثار العملية واستخدام الابتكار بينما يلخص القسم الأخير العناصر الرئيسية للورقة من خلال التركيز عليها الجوانب الحاسمة الرئيسية للمنتج

2. الأساس المنطقي للابتكار

بشكل عام ، يتم تزويد المصعد بأزرار لتحديد رقم الطابق. يمكن لمستخدم الراكب في المصعد تحديد رقم الطابق المطلوب عن طريق الضغط على زر رقم الطابق. 

يتم توفير مجموعتين من أزرار رقم الطابق داخل مصعد واحد في حالة وجود مصعد كبير الحجم. علاوة على ذلك ، فإن المكفوفين يعانون من إزعاج الاضطرار إلى التحسس على الأزرار للعثور على نوع برايل. على الرغم من وجود أنظمة التعرف على الصوت التي تسمح للمستخدمين بإعطاء الأوامر الصوتية باستخدام صوتهم فقط ، إلا أن لديهم قيودًا كبيرة تتمثل في القدرة على رفض الضوضاء المحيطة ، مما يؤدي إلى معدل منخفض نسبيًا للتعرف الناجح على الأوامر.

يتم التعامل مع كل ما سبق من خلال ابتكار talk2lift®. يتعلق هذا الاختراع بجهاز التعرف على الصوت ، والذي يتم تركيبه على وحدة التحكم في كابينة المصعد ومن خلال الأوامر الصوتية يمكن توجيه راكب المصعد إلى الوجهة المرغوبة داخل المبنى. تم تصميم محرك التعرف على الصوت وتطويره بحيث لا يحتاج إلى تدريب على صوت الراكب المستخدم ولكن يمكنه التعرف على جميع الأوامر الصوتية وتنفيذها من مستخدمين مختلفين. باختصار ، تتمثل الوظيفة الرئيسية للاختراع في تحويل الأوامر الصوتية إلى ضغطات المفاتيح المقابلة للمصعد. بالإضافة إلى هذه الوظيفة الأساسية ، فإن جهاز talk2lift® المزود بواجهة لوحدة التحكم الرئيسية في المصاعد يمكنه أيضًا جمع معلومات حول تشغيل المصاعد وإرساله إلى موقع مركزي لمزيد من المعالجة. يمكن توصيل النظام بشاشة عرض في كابينة المصعد ، والتي ستقدم بيانات إضافية لإعلام المستخدم والراكب بشكل أفضل ، وفقًا للأوامر الصوتية التي قدمها.

أخيرًا ، يمكن للنظام أن يتم تدريبه باستمرار على تسجيلات الضوضاء المحيطة ، وتخزينها في قاعدة بيانات ، وتوزيعها على جميع المستخدمين ، بحيث يتم تدريب جميع الأنظمة المثبتة باستمرار على التعرف على الضوضاء ورفضها وتعزيز جودة التعرف على الصوت.

2.1 وظيفة talk2lift®

يمكن فهم الاختراع الحالي فهمًا كاملًا من خلال الوصف التفصيلي لتصميمه الموضح في الشكل 1. عند دخول المستخدم/الراكب، يتم تنشيط مستشعر وجود المستخدم في كابينة المصعد (انظر الشكل 1 - النقطة 8). ثم يرسل المستشعر إشارة إلى المعالج المركزي (انظر الشكل 1 - النقطة 4)، الذي بدوره يُفعّل الميكروفون (انظر الشكل 1 - النقطة 1) ووحدة التعرف على الصوت (انظر الشكل 1 - النقطة 10)، وبذلك تبدأ عملية التعرف على الأمر الصوتي للمستخدم/الراكب. خلال عملية التنشيط، يطلب النظام من المستخدم/الراكب تحديد وجهته بعبارة محددة: "أخبرني بالطابق" أو "أخبرني بوجهتك".

بعد إجابة مستخدم المصعد، يقوم الميكروفون (انظر الشكل 1 - النقطة 1) بتحويل الصوت إلى إشارة كهربائية. ثم يقوم محول الإشارة التناظرية إلى الرقمية (ADC) (انظر الشكل 1 - النقطة 2) بتحويل الإشارة التناظرية إلى رقمية. بعد رقمنة الإشارة، يقوم معالج الإشارات الرقمية (DSP) (انظر الشكل 1 - النقطة 3) بمعالجة الإشارة الرقمية لتكون جاهزة للإدخال إلى وحدة المعالجة المركزية (انظر الشكل 1 - النقطة 4)، ثم إلى وحدة التعرف على الصوت (انظر الشكل 1 - النقطة 10).

عندما تستقبل وحدة التعرف على الصوت الإشارة الرقمية، تُقارنها بقائمة الأوامر المُخزّنة في وحدة التخزين (انظر الشكل 1 - النقطة 5). بعد تحديد الأمر، تُرسل الإشارة المناسبة إلى المعالج المركزي (4) الذي يُرسل الأمر إلى وحدة تحكم المصعد (انظر الشكل 1 - النقطة 7). وللتأكيد للمستخدم، يُكرر مُركِّب الكلام (الشكل 1 - النقطة 9) الأمر المُتعرَّف عليه. كما يُمكن للنظام عرض تأكيد مرئي للمستخدم عبر الشاشة (الشكل 1 - النقطة 12).

في حال انقطاع التيار الكهربائي، يكتشف المعالج المركزي الانقطاع، فيُفعّل الإجراء التالي: يسأل مُركِّب الكلام (انظر الشكل 1 - النقطة 9) المستخدمَ الراكبَ عما إذا كان بحاجة للتواصل مع خدمة الطوارئ المناسبة (مثل الدفاع المدني، الشرطة، إلخ). ثم يتم تنشيط وحدة التعرف على الصوت (انظر الشكل 1 - النقطة 10). إذا كانت الإجابة بنعم، يُمكّن المعالج المركزي (انظر الشكل 1 - النقطة 4) الوحدة من الاتصال بشبكة الهاتف (انظر الشكل 1 - النقطة 6)، والتي بدورها تتصل بالخدمة المناسبة.

2.2 إلغاء الضوضاء وخوارزمية التعرف على الصوت

تتمثل أهم وظيفة لـ talk2lift® في قدرتها على التفاعل مع المستخدم عبر التعرف على الكلام والتوليف. من الواضح أن أصعب مشكلة في هذا الاتصال هي التعرف على صوت المستخدم وعدم الخلط بينه وبين مجموعة متنوعة من الضوضاء الكهرومغناطيسية التي تظهر في نظام المصعد. لذلك ، من الضروري استخدام خوارزمية قمع الضوضاء لإلغاء الضوضاء. لسوء الحظ ، يتم التقاط الضوضاء المسموعة بشكل جيد من خلال نظريات التوزيع الطبيعي الغاوسي.

نتيجة لهذه الضوضاء ، فإن معظم الخوارزميات (المطورة على افتراض Gaussian) إما لا توفر النتائج المتوقعة ، أو تنهار تمامًا بسبب وجود ضوضاء الصدمة.

يكمن الابتكار المميز في استخدام خادم مركزي يجمع عينات من أوامر المستخدم المُتعرَّف عليها، في بيئات ضوضاء متنوعة، من جميع مستخدمي النظام. تُجمع التسجيلات التي يتلقاها الخادم وتُستخدم لتدريب الخوارزمية. بعد ذلك، تُشارك نتائج التدريب مع أجهزة المستخدمين لتضمينها أحدث معايير الخوارزمية. تُصمَّم هذه الخوارزمية وتُنفَّذ بلغة برمجة عالية المستوى. ثم تُحسَّن الخوارزمية لتناسب وقت التنفيذ ومتطلبات الذاكرة اللازمة لتطبيقها في دائرة النظام النهائي. وأخيرًا، تُكتب الخوارزمية باستخدام حسابات النقطة الثابتة التي يمكن تنفيذها على المعالجات المتاحة، وهي معالجات الإشارات الرقمية (DSPs).

من أجل تطوير خوارزمية قمع الضوضاء ، كان من الضروري تصميم وتطوير وتنفيذ لوحة التعرف على الصوت المتخصصة. تتضمن هذه اللوحة الأدوات والواجهات المناسبة لاختبار التقنيات والدوائر والخوارزميات والواجهات المختلفة. كما أنه يتضمن الدوائر المناسبة لمعالجة الإشارات الرقمية لاختبار خوارزميات مختلفة للتعرف على الصوت وكبح الضوضاء. كما أنه مزود بالواجهات المناسبة (الواجهات) للتفاعل مع الدوائر الأخرى ، وأدوات القياس ، والمسجلات ، والميكروفونات ، والمدخلات من أجهزة الاستشعار المختلفة ، وما إلى ذلك ، والكمبيوتر المضيف لخوارزميات التحميل. تم تصميم هذه اللوحة من قبل مجموعة بحثية متخصصة وذات خبرة في تقنيات التعرف على الصوت.

3. ميزات مبتكرة والاستخدام

يجلب talk2lift® قوة التعرف على الكلام في أي كابينة مصعد ، مما يتيح للركاب التحكم الصوتي في المصعد. يسمح talk2lift® للمستخدمين نطق رقم الطابق أو أي معلومات أخرى ذات صلة (مالك المنزل ، المهنة ، القطاع / المنطقة ، إلخ). أخيرًا ، إنه يدعم التشغيل متعدد اللغات.

talk2lift® هو جهاز إلكتروني للتعرف على الكلام قابل للتعديل على اللوحة الإلكترونية لكابينة المصعد. من خلال استخدام تقنية الكلام ، يمكن للمسافرين التحدث إلى المصعد لفظ الكلمة التي يرغبون في دخولها داخل مبنى أو حتى اسم الشخص الذي يرغبون في زيارته أو بعض السمات التي تميزهم (مثل طبيب الأمراض الجلدية). تم تصميم وتطوير نظام برمجيات التعرف على الكلام من أجل التعرف على صوت أي مستخدم ، بغض النظر عن نبرة صوته أو ارتفاعه. باختصار ، تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ Talk & Lift في تحويل صوت مستخدمي المصعد إلى ضغطة إضافية على الزر الموجود على لوحة المصعد. أخيرًا ، يمكن توصيل talk2lift® بشاشة قريبة من لوحة المصعد ، حيث يمكن للمستخدمين رؤية معلومات إضافية مثل الطوابق المحددة جنبًا إلى جنب مع أي معلومات متاحة للجمهور للنظام (على سبيل المثال ، المهنة). بالإضافة إلى هذه الوظيفة الأساسية ، فإن جهاز talk2lift® المزود بواجهة لوحدة التحكم الرئيسية في المصاعد يمكنه أيضًا جمع معلومات حول تشغيل المصاعد وإرساله إلى موقع مركزي لمزيد من المعالجة.

القدرات الرئيسية لـ talk2lift® هي التالية:

1. عملية التعرف على النظام مستقلة عن المتحدث ، مما يعني أن المستخدم ليس مضطرًا لتدريب النظام على صوته / صوتها.
2. القدرة على التعرف على ما يصل إلى 10,000 أمر صوتي محدد مسبقًا.
3. تم تطوير النظام وتدريبه من أجل الاستخدام الأفضل في بيئة كابينة المصعد.
4. تم تصميم النظام بحيث يمكن توصيله بأي نظام مصعد دون الحاجة إلى تعديلات الأجهزة.
5. النظام قادر على التعامل مع أكثر من لغة واحدة. على سبيل المثال ، يمكن تزويد النظام بزرين ، أحدهما للغة الإنجليزية والآخر للغة الألمانية.
6. النظام متاح باللغات التالية: الألمانية والإنجليزية والفرنسية والبرتغالية والإسبانية والهولندية واليونانية والإيطالية والبولندية والبرتغالية والسويدية والتركية والروسية والفنلندية والدنماركية والصينية الماندرين.

3.1 الآثار والاستخدام الإرشادي

talk2lift® له الكثير من الآثار العملية. بادئ ذي بدء ، تحتوي الكابينة على "زر إضافي" ، والذي ، عند الضغط عليه ، يدفع الركاب إلى نطق وجهتهم. وبالتالي يمكن للمستخدمين استخدام المصعد بالطريقة التقليدية ، مما يسمح بمرحلة انتقالية. تم تصميم الزر الإضافي (انظر الصورة 2) خصيصًا بحيث يمكن الوصول إليه من قبل مستخدمي الكراسي المتحركة وكذلك الأشخاص ضعاف البصر. يمكن نقل الركاب إلى الطابق المطلوب بمجرد نطقه (على سبيل المثال ، "الطابق الأول" أو "الطابق الأرضي" أو "وقوف السيارات").

من الممكن نطق اسم فرد أو شركة (على سبيل المثال ، "Jim Brown") أو أي كلمة أخرى مرتبطة بأرضية (على سبيل المثال ، "مكتب الضرائب" ، "المحامي" ، "قسم أمراض القلب" ، " قهوة").

باختصار ، يمكن استخدام talk2lift® كمساعدة كبيرة للأشخاص المعاقين بصريًا والتي يمكن دعمها في وصولهم ووجهاتهم. أيضًا ، يمكن لسكان المباني وزوارها الوصول بسهولة وسرعة إلى الشقق والمكاتب وما إلى ذلك ، علاوة على ذلك ، يمكن أن يوفر الوقت للزوار في المباني الشاسعة (المكاتب والمستشفيات والخدمات العامة ، وما إلى ذلك) من خلال تحسين الدقة وتقليل العيوب للتحرك داخل المبنى. أخيرًا ، يعد talk2lift® نظامًا صديقًا للبيئة لأنه يوفر الطاقة من خلال تطبيق ممارسات نظام الإدارة الذكية.

يمكن أن يستهدف الاستخدام الإرشادي للنظام المباني السكنية وأرقام الطوابق الداعمة وأسماء المالكين أو المستأجرين. أيضًا ، يمكن تثبيته في المباني المعقدة التي تستضيف مكاتب الشركة ، وربطها بالكلمات الرئيسية التي تربط الأرضيات بأسماء الشركات والعلامات التجارية والمنتجات وأسماء الموظفين والقطاعات وما إلى ذلك.

أخيرًا ، تعد talk2lift® أداة مفيدة للمصاعد في المؤسسات الكبيرة العامة أو الخاصة مع العديد من الطوابق والأقسام ، مثل المستشفيات ، حيث تستضيف المباني عادةً عشرات الأقسام والعيادات.

4. الاستنتاجات

إن الحاجة إلى نظام متين وجدير بالثقة للتعرف على الصوت معروفة منذ سنوات بين محترفي المصاعد.

يمكن أن يستهدف الاستخدام الإرشادي للنظام المباني السكنية والمباني المعقدة التي تستضيف مكاتب الشركة والمؤسسات الكبيرة التي تحتوي على العديد من الطوابق والأقسام ، مثل المستشفيات. يمكن استخدام talk2lift® كمساعدة كبيرة للأشخاص المعاقين بصريًا والتي يمكن دعمها في وصولهم ووجهاتهم. أيضًا ، يمكن لسكان المباني وزوارها الوصول بسهولة وسرعة إلى الشقق والمكاتب وما إلى ذلك.

كانت الحاجة واضحة وكذلك الاستخدامات المختلفة كما هو موضح. تم تصميم المنتج وفقًا لذلك لتلبية جميع هذه الاحتياجات وتم اختباره بدقة في برج اختبار KLEEMANN ، حيث تم تركيبه قبل بضعة أشهر من إطلاقه. خلال تلك الأشهر ، تم استخدام المنتج في ظروف حقيقية من قبل موظفي وزوار KLEEMANN ولم يظهر أي عدم دقة.

باختصار ، تتميز talk2lift® بالخصائص المبتكرة التالية:

• إنه صوت مستقل ، ويعمل للمسافرين الجدد دون الحاجة إلى تدريب مسبق.
• يوفر دقة محسّنة لكابينة الرفع بمعدلات دقة تصل إلى 97٪.
• يوفر تحكمًا مركزيًا وديناميكيًا في ارتباطات الكلمات الرئيسية للأرضيات من خلال واجهة مستخدم سهلة الاستخدام.
• إنه يضيف قيمة إلى كل من المصعد والمبنى من خلال إعطاء إحساس بالفخامة والتكنولوجيا المتطورة
• لا يحتاج إلى صيانة ميكانيكية.
• إنه قابل للتخصيص من أجل تلبية الاحتياجات المحددة.