硕士学位论文开题报告 基于非特定人语音识别的 智能家居控制系统设计

学 号： 110085210029 姓 名： 张召 导 师： 杨国为 教授 学 院： 信息工程学院 专 业： 控制工程 研究方向： 智能控制 日 期： 2012年12月

南昌航空大学研究生学院制 目录 一、选题依据 二、国内外研究现状 三、预期目标 四、研究的主要内容 五、研究方案 六、拟解决的关键问题与创新点 七、研究计划进度 八、主要参考文献 一、选题依据 近年来，随着社会和经济的发展，人民的生活水平也日渐提高，而这些又体现在了物质追求和精神享受上面。人们对居住办公的舒适性、智能性和安全性的要求日益增加，楼宇自动化系统（BAS）应运而生。楼宇自动化系统的出现是现代高新技术的结晶，是建筑技术和信息技术相结合的产物。家庭自动化（HA）即智能家居，是楼宇自动化的一个衍生分支。语音识别（ASR）又是智能化的一个重要组成部分。本文就家庭自动化里的安防系统和智能控制系统进行分析设计，设计出一套基于语音识别的智能家居控制系统。实现非特定人声的语音识别、安全防范、智能家居控制等功能。

二、国内外研究现状

现代自动控制技术、计算机技术和通信技术等手段，有助于 实现人们家务劳动和家务管理的自动化，大大减轻人们家庭生活中的操劳，节省人们的时间，提高人们的物质、文化生活水平。家庭自动化已是人类社会进步的重要标志之一。最早进入家庭的自动化设备有自动洗衣机和空气自动调节装置等。随着现代科学技术的发展和人们生活要求的提高，家庭自动化的范围也在日益扩大。家庭安全系统、家庭自动控制系统、家庭信息系统和家用机器人等，有的已达到实用水平，有的正处于研究改进阶段。

1. 家庭自动化简介 家庭自动化（Home Automation 缩写：HA） 家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机（Central Processor Unit，CPU）接收来自相关电子电器产品（外界环 境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等）的讯息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；消费者可发送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。 家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但随着网络技术有智能家居的普遍应用，网络家电/信息家电的成熟，家庭自动化的许多产品功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品在系统设计中越来越少，其核心地位也将被家庭网络/家庭信息系统所代替。它将作为家庭网络中的控制网络部份在智能家居中发挥作用。 目前最有名的家庭自动化系统为美国的X-10。

2．家庭自动化组成 （1）家庭安全系统 家庭安全系统是家庭防火、防气和水漏泄、防盗的设施，它由传感器、家用计算机和相应的控制系统组成。传感器对周围的光线、温度和气味等参量进行检测，发现漏气、漏水、火情和偷盗等情况时立即将有关信息送给计算机，计算机根据提供的信息进行判断，采取相应的措施或报警。例如发生火情时，计算机可控制灭火器灭火，并通过电话机向主人或有关部门报告。 （2）家庭自动控制系统 这种系统用于对空调器、收音机、电视机、音响装置、清洁器等电器的 集中管理和自动控制，它由微型计算机和控制器组成。例如，它能控制空调系统，根据季节的变化自动调节室内的温度和湿度；使能源、照明和热水供应等设备最佳运行或使电子炉灶、清洁器定时完成做饭和清扫等工作。 （3）家庭信息系统 电话、电视机等在家用计算机的控制下形成统一的家用信息系统，并通过通信线路与社会信息中心相连，使家庭信息系统成为社会信息中心的终端,随时可从信息中心获取所需要的各种信息(见可视数据系统)。利用家庭信息系统还可以进行健康管理,如对老人或体弱者每天测量体温、脉搏和血压，并将数据输入终端机，由附近医师指导给予诊断。家庭计算机辅助教育系统可用于在家中学习各种知识。利用可视数据系统，可以在家订购货物、车票、机票、旅馆房间，检索情报资料，阅读电视版报刊等。家庭自动化的进一步发展可能实现在家办公，使家庭成为工厂或办公室的“终端”。因此，家庭自动化将是工厂自动化和办公室自动化的延伸和组成部分。 （4）家用机器人 80年代以来，有些国家已研制出家用机器人。它可以代替人完成端茶、值班、洗碗、扫除以及与人下棋等工作。家用机器人与一般的产业机器人不同，它应是智能机器人。它靠各种传感器感觉，能听懂人的命令,能识别三维物体,具有灵活的多关节手臂。这种机器人的许多技术问题尚未解决。

1.国外研究现状 自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。 1998年5月新加坡举办的“亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。 这种“未来之家”家庭智能化系统，市场真正启动尚需时日。目前在新加坡也有近30个社区(住宅小区)近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”，美国已有近四万户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”，相信到了21世纪将会有更多的住宅安装上这一类高科技智能化系统产品。目前美国有一种占据市场主流的产品X-10，销售已超过1亿个，设计户型为单体别墅，应用多为旧房改造，仅在美国便有超过400万个家庭在使用。但这些产品技术限制较多，并不适合在我国原样照搬使用应用。三星从今年春节后，开始在中、韩两国同时推出其智能家居系统，通过机顶盒和网络，将家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的，面向宽带互联网的家居控制网络。 根据美国该行业之专业顾问公司PARKS的统计资料显示：1995年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。1995年美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.33％，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8％。PARKS公司的资料亦显示：到2004年，家庭网络市场总额可达57亿美元。据国际专家预测，到2000年底国际智能家居的产品销售额可达24亿美元。2004年可达148亿美元。 由于智能家居的诱人前景和巨大市场，尽管国外市场真正启动也尚需时日，但并未能阻止企业去争食智能家居市场。虽然每家公司的策略各不相同，但它们都坚持同样的信念：山那边遍地是金。IBM公司的迈克尔。凯罗斯克说：“这是个不容IBM公司忽视的市场机会。下面就几个国家现状作简要说明： （1） 日本 日本是一个智能化家居比较发达的国家，除了实现室内的家用电器自动化联网之外，还通过生物认证实现了自动门识别系统，站在安装于入口处的摄像机前，用大约1秒钟的时间，如果确认来人为公寓居民，大门就会打开。即使双手提着东西，也能打开大门。 日本的智能化家居还在厕所的便器垫圈上安装有血压计，当人坐在便器上时血压计便能检测其血压。而安装在便器内的血糖检测装置，能自行截流尿样并测出血糖值。此外，厕所内洗手池前的体重仪，可在人洗手的同时测量体重。检测结果均能出现在一个显示器上，全家人的检测值都可被分别保存。 （2） 澳大利亚 澳大利亚智能家居的特点是让房屋做到百分之百的自动化，而且不会看到任何手动的开关。如一个用于推门的按钮，在内部装上一个模拟手指来自动激活；泳池与浴室的供水系统相通，自动加水或者排水；下雨天花园的自动灌溉系统将自动停止工作等等很多自动化的设置。不仅如此，这样的智化房屋只有一处安装了42英寸的等离子屏幕可供观察，而大多数房间的视频设备则都隐藏在房间的护壁板中。安全问题也是考验智能家居的标准之一，澳大利亚智能家居保安系统里的传感器数量更多，即使飞过一只小虫，系统都可以探测出来。 （3） 西班牙 西班牙是一个艺术氛围浓厚的国家，住宅楼的外观大多是典型的欧洲传统风格。但当你走进它的时候，才会发现智能化家居的设计的确与众不同。室内自然光充足的时候，带有感应功能的日光灯会自动熄灭，减少能源消耗；安放在屋顶上的天气感应器能够随时得到气候、温度的数据，在下雨的时候它会自动关闭草地洒水喷头、关闭水池；而当太阳光很强的时候，它会自动张开房间和院子里的遮阳篷。地板上不均匀分布着的黑孔是自动除尘器，只需要轻松遥控，它们就会在瞬间清除地板上的所有灰尘、垃圾等等，这一切都充满了柔和的艺术气息。 （4） 韩国 韩国电信用4A描述他们的数字化家庭系统（HDS）的特征，即Any Device，Any Service，Any Where，Any Time，以此表示这套系统能让主人在任何时间、任何地点操作家里的任何用具、获得任何服务。比如客厅里，录像设备可以按照要求将电视节目录制到硬盘上，电视机、个人电脑、PDA都会有电视节目指南，预先录制好的节目可在电视、个人电脑和PDA上随时播放欣赏；厨房里，始终处于开启状态并联网的电冰箱成了其他智慧家电的控制中心，冰箱可以提供美味食谱，也可上网、看电视；卧室内设有家庭保健检查系统，可以监控病人的脉搏、体温、呼吸频率和各种症状，以便医生提供及时的保健服务，通过与卧室的电视机相连，病人则可向医生“面对面”咨询。 还有一种叫做Nespot的家庭安全系统，立足于“控制与防止”，将有线与无线网络结合于一体。采用Nespot，不论你在家还是在外，都可通过微型监视摄像头、安装在门上的传感器、煤气泄漏探测器等，将家庭状况实时传到你的电脑、手机或PDA上。你也可以远程遥控开灯，营造一