WWW.EL.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Онлайн документы
 

«на тему: УМНАЯ РОЗЕТКА Выполнил: Титков Александр Ильич Руководитель: Романько Павел Николаевич Санкт-Петербург 2017 г. ОГЛАВЛЕНИЕ Оглавление Список принятых сокращений Введение ...»

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЛИЦЕЙ №239

Творческий проект

на тему:

УМНАЯ РОЗЕТКА

Выполнил: Титков Александр Ильич

Руководитель: Романько Павел Николаевич

Санкт-Петербург

2017 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление

Список принятых сокращений

Введение

Глава 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТА

1.1. Принцип работы изделия "Умная розетка"

1.2. Оборудование изделия "Умная розетка"

1.2.1. Общее описание оборудования изделия

1.2.2. Модуль управления

1.2.3. Модуль питания портов

1.3. Электрическая схема "Умная розетка"

1.4. Технологии проекта

Выводы по главе 1

Глава 2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

2.1. Алгоритм управления изделием "Умная розетка"

2.2. Программное обеспечение

Выводы по главе 2

Глава 3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

3.1. Руководство по эксплуатации

3.2. Рекомендации по расширению функций изделия и пути дальнейших исследований

Выводы по главе 3

Заключение

Литература

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСУ-автоматизированная система управления;

ДЦП-детский церебральный паралич;

К - корпус;

МПП - модуль питания портов;

МУ - модуль управления;

П -преобразователь;

ПО- программное обеспечение;

СВТ- средства вычислительной техники;

ЦОС-цифровая обработка сигналов;

ЭВМ - электронно-вычислительная машина.

ВВЕДЕНИЕ

То, что сегодня наука, - завтра техника.

Эдвард Теллер

Актуальность работы

Средства вычислительной техники (СВТ) в настоящее время интенсивно развиваются, их функционирование осуществляется в соответствии с их алгоритмами работы. Алгоритмы реализуются в виде программного кода и проявляются в нашем мире в виде программного обеспечения, функционирующего в различных системах. При этом не только программное обеспечение, но и роботизированные системы интенсивно входят в окружающий нас мир.

Однако, например, для домашнего использования в настоящее время роботы являются весьма дорогостоящими устройствами, при этом, существует огромное количество больных людей нуждающихся в помощи таких роботизированных систем и большинство из них не могут себе позволить приобрести такие устройства.Также существует потребность в повышении качества и удобства эксплуатации домашних приборов в бытовых условиях и для обычных людей (повышение эффективности управления техническими средствами), т.е., например, возможность голосового управления (с помощью систем распознавания речи) различными бытовыми устройствами (приборами).

Наряду с этим, задача создания надежной системы распознавания речи, устойчивой к шумам, с низкой частотой появления ошибок, является одной из актуальных на сегодняшний день. Технологии распознавания речи появились весьма давно, работы велись с 50-х годов прошлого столетия [1;6]. Особенно быстро развитие технологии распознавания речи получили после появления устройств цифровой обработки сигналов (ЦОС), выполненных в виде микросхем и позволивших создать относительно дешевые распознаватели, работавшие в режиме реального времени (к которым можно отнести, например, плату EasyVR, работающую с микроконтроллером Arduino Uno).

По мере роста вычислительной мощности сначала специализированных акустических, а затем и цифровых сигнальных процессоров усложнялись и совершенствовались алгоритмы, использовавшиеся в системах распознавания речи. Однако точность систем распознавания речи достигла своего пика в 1999 году и с тех пор застыла на месте. [2]

Различные тесты показывают, что современные системы общего профиля так и не преодолели уровень распознавания в 80%, тогда как у человека этот показатель составляет 96-98%. Поэтому крайне необходимо продолжать исследования в этой области. [2]

Назначение системы распознавания речи определяет необходимый уровень абстракции, на котором будет происходить распознавание. Например, в системе голосового набора мобильного телефона осуществлено распознавание по шаблону (слову или фразе). Такие системы называются командными. В отличие от них, система диктовки требует более точного распознавания (распознавание на базе выделения лексических элементов) и при интерпретации произнесенной фразы она будет полагаться не только на то, что было произнесено в текущий момент, но и на то, как соотносится с тем, что было произнесено до этого. Также в такую систему должен быть встроен набор грамматических правил. Чем строже эти правила, тем проще реализовывать систему распознавания и тем ограниченней будет набор предложений, которые она сможет распознать. Таким образом, в статье [2] была представлена приблизительная классификация систем распознавания речи, основные элементы которой приведены на рис. В.1.

Представленная классификация систем распознавания речи позволила в данном проекте сузить область исследований в этом направлении при разработке изделия "Умная розетка" и выполнить классификацию системы распознавания речи в изделии "Умная розетка" в соответствии с указанными параметрами классификации (соответствующие элементы данной классификации, которым соответствует проект - изделие "Умная розетка" выделены на рис. В.1).

Рис. В.1 - Классификация систем распознавания речи

Анализ основных аспектов систем распознавания речи показал, что в настоящее время не существует универсальной системы, которая бы была самообучаемой, дикторонезависимой, устойчивой к шумам, распознающей слитную речь, способной работать со словарями больших размеров и при этом иметь низкую частоту появления ошибок. Поэтому, в рамках исследования было необходимо выбрать оптимальную систему распознавания речи для достижения цели проекта!

Таким образом, актуальность работы обусловлена рядом факторов, основными из которых являются:

1. Необходимость голосового управления техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами) для людей с ограниченными возможностями (например, лежачие больные после операции) в том числе для детей (например, с диагнозом детский церебральный паралич, ДЦП).

2. Отсутствие в настоящее время широкого распространения доступных (не дорогих) систем голосового управления техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами) и возможность практического применения таких систем для широкого круга задач.

Противоречие

С одной стороны интенсивный рост средств вычислительной техники и совершенствование алгоритмов управления приводит к возможности создавать автоматизированные системы управления (АСУ), в том числе роботизированные, с другой же стороны, например, голосовые команды для решения задач управления различными техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами) практически не применяются. Широкое и доступное применение таких способов управления позволило бы, например, людям с ограниченными возможностями эффективнее управлять различными техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами).

Объектом исследования в данном проекте являются принципы и способы голосового управления различными техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами).

Предмет исследования

Разработка и практическая реализация алгоритмов голосового управления полезной нагрузкой (портами, розетками) в интересах повышения эффективности принципов управления различными техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами).

Цель исследования (проекта)

Повысить эффективность управления различными техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами) с помощью голосового управления и обеспечить доступность предлагаемого технического решения для широкого круга пользователей.

Задачи исследования (проекта)

Таким образом, цель исследования позволила сформулировать задачи, решение (выполнение) которых может привести к достижению поставленной цели. К задачам исследования относятся:

- выполнение анализа (изучение) известных принципов голосового управления и выбрать оптимальную систему распознавания речи для достижения цели проекта;

- разработка концепции эффективного применения голосового управления для повышения удобства использования домашних бытовых приборов;

- разработка функциональной, структурной, принципиальной, электрической схем изделия "Умная розетка";

- разработка проекта и создание на 3D-принтере корпуса изделия;

- подборка необходимых деталей и изготовление изделия;

- разработка алгоритма и написание программного обеспечения управления аппаратной частью изделия;

- тестирование и отладка (проведение экспериментальных исследований), а также оценка эффективности функционирования изделия;

- подготовка отчета о проделанной работе.

Практическая ценность исследования (проекта)

Широкая практическая направленность проекта обеспечивается возможностью применения изделия, как в домашних условиях, так и в промышленных масштабах, как для людей с ограниченными возможностями (физически нетрудоспособных), так и для здоровых людей, а также в качестве примера доступной программно-аппаратной реализации в процессе обучения специалистов в области технического проектирования, как аппаратной, так и программной частей современных технических устройств. Новизна исследования (проекта)

Впервые предложено использовать для решения указанного выше противоречия и достижения сформулированной цели доступное программно-аппаратное решение (на основе микроконтроллера Arduino Uno и платы EasyVR), обеспечивающее заданный уровень практической значимости проекта (изделия "Умная розетка").

Глава 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТА

1.1. Принцип работы изделия "Умная розетка"

Принципиальная схема разработанного устройства "Умная розетка" (далее - изделия) представлена на рис. 1.1.

Изделие работает от сети переменного тока 220В. AC/DC преобразователь (1, рис. 1.1) осуществляет преобразование переменного напряжения 220В в постоянное 9В, которым питается Контроллер Arduino Uno (2, рис. 1.1). Функции работы с голосовыми командами реализованы в плате EasyVR (3, рис. 1.1), которая имеет электрическое соединение с микрофоном (4, рис. 1.1) и через набор реле (5, рис. 1.1) - соединение с элементами полезной нагрузки - портами (6, рис. 1.1). Контроллер Arduino Uno [5] осуществляет управление платой EasyVR [4] в соответствии с разработанным алгоритмом и программным обеспечением, подробное описание которых представлено в главе 2 настоящего документа.

9V

6

5

4

2

3

1

220V

Рис. 1.1 - Принципиальная схема изделия "Умная розетка"

1.2. Оборудование изделия "Умная розетка"

1.2.1. Общее описание оборудования изделия

Внешний вид разработанного изделия представлен на рис. 1.2. Изделие состоит из двух модулей:

1. Модуль управления (МУ) предназначен для выполнения функций управления выходными портами (розетками);

2. Модуль питания портов (МПП) выполняет функции выходных портов (для демонстрации работоспособности изделия используется 4 порта), которые могут быть размещены в разнесенных на необходимое расстояние местах.

Оба модуля исполнены в виде единого специализированного корпуса (К), спроектированного специально для изделия и распечатанного на 3D принтере.

Ниже рассмотрим подробнее оборудование, входящее в каждый из представленных модулей.

МУА

МПП

К

Вкл./Выкл.

изделия

Рис. 1.2 - Внешний вид изделия "Умная розетка", где:

МУ - модуль управления; МПП - модуль питания портов; К - корпус

1.2.2. Модуль управления

Оборудование МУ выполняет функции управления выходными портами (розетками) и состоит из (рис. 1.3):

1) AC/DC преобразователь (из 220В в 9В) предназначен для питания микроконтроллера Arduino Uno от общей сети (1, рис. 1.3);

2) микроконтроллер Arduino Uno предназначен для выполнения логических функций и управлением всей конструкцией, на рис. 1.3 - находится под платой EasyVR [5];

3) плата EasyVR Shield 3.0 предназначена для обработки сигналов от микрофона (голосовых команд) и формирования массива голосовых команд, на рис. 1.3. находится под платой Expansion Shield V7.1 (3, рис. 1.3) [4];

4)микрофон предназначен для приёма звуковых сигналов и преобразования их в электрические сигналы для их дальнейшего распознавания (4, рис. 1.3);

5) реле предназначены для управления портами-розетками, т.е. включение/выключение полезной нагрузки (5, рис. 1.3) [3];

6) пластиковый корпус, разработанный в среде AutoDeck Inventor и напечатанный на 3D принтере, предназначен для размещения всех деталей в одном корпусе и их надежной фиксации в нем (6, рис. 1.3);

7) плата Expansion Shield V7.1 является модулем коммутации микроконтроллера, реле и AC/DC преобразователя (7, рис. 1.3).

USB-кабель используется для программирования и тестирования изделия.

7

6

5

4

3

1

Рис. 1.3 - Модуль управления (МУ) изделием

1.2.3. Модуль питания портов

Оборудование МПП выполняет функции питания и крепления выходных портов (розеток) и состоит из:

1) розетки, являющиеся портами, в проекте используется 4 шт, однако возможно увеличить количество портов до необходимого (1, рис. 1.4);

2) пластиковый корпус, разработанный в среде AutoDeck Inventor и напечатанный на 3D принтере, предназначен для размещения всех деталей в одном корпусе и их надежной фиксации в нем (2, рис. 1.4).

1

2

Рис. 1.4 - Модуль питания портов (МПП)

1.3. Электрическая схема изделия "Умная розетка"

Микроконтроллер Arduino Uno, как было отмечено выше, является основным элементом изделия "Умная розетка" и выполняет функции управления портами. Принципиальная электрическая схема подключения четырех портов через блоки-реле представлена на рисунке 1.5. Реле представляют собой сверхминиатюрные элементы высокой мощности (JQC-3FF, так, при весе реле ~10гр., максимальный коммутируемый ток составляет 15А) [3]. Схема платы EasyVR Shield 3.0 и ее коммутация с микроконтроллером Arduino Uno представлены на рисунке 1.6. [4]

Рис. 1.5 - Схема подключения четырех портов через реле к микроконтроллеру Arduino Uno

Рис. 1.6 - Схема подключения платы EasyVR Shield 3.0 к микроконтроллеру Arduino Uno

1.4. Технологии проекта

В процессе работы над проектом автором были использованы (применены на практике) следующие технологии:

при разработке корпуса изделия проект корпуса был разработан в среде AutoDeck Inventor и применена технология 3D-печати;

при разработке алгоритма и при написании программного обеспечения использовалась технология написания программного обеспечения с учетом принципов объектно-ориентированного программирования;

при проектировании аппаратной части изделия и в процессе ее сборки использовался принцип "модульности" (МУ и МПП) и принцип "масштабируемости" (т.е. изделие можно масштабировать, добавляя новые модули, заменяя старые или расширяя возможности, например, добавление МПП позволит увеличить количество портов-розеток);

при практической реализации проекта была использована технология распознавания речи в соответствии с приведенной на рис. В.1 (стр. 6) классификацией: по размеру словаря - ограниченный набор слов; по зависимости от диктора - дикторозавичимые, по принципу выделения - использующие анализ Фурье, по назначению - командная система, по используемому алгоритму - скрытые Марковские модели, по типу речи - раздельная речь и по типу структурной схемы - распознавание по шаблону (элементы которым соответствует изделие "Умная розетка" выделены на рис. В.1), обеспечивающая функцию распознавания голосовых команд путем анализа спектра голосовой команды.Выводы по главе 1

В качестве выводов по главе 1 можно отметить следующее:

1. Разработанная принципиальная схема устройства "Умная розетка" позволила изготовить доступное изделие, которое обеспечивает голосовое управление полезной нагрузкой.

2. Заложенные в устройство "Умная розетка" принципы модульности и масштабируемости позволяют выполнять быструю настройку голосовых команд (для любого языка общения и для любого акцента или дефекта речи) и масштабирование (увеличение количества розеток-портов) до необходимого количества.

3. Технология 3D-печати корпуса "Умной розетки" обеспечивает возможность использования изделия практически для любых условий размещения изделия (как распределенного местоположения, так и сконцентрированного в одном месте).

Глава 2. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

2.1. Алгоритм управления изделием "Умная розетка"

Разработка программного обеспечения должна начинаться с разработки алгоритма функционирования программы. Обобщенная блок-схема алгоритма управления изделием "Умная розетка" представлена на рис. 2.1.

Работа алгоритма осуществляется следующим образом.

С началом работы изделие находится в режиме "ожидание команды" (2). При получении голосовой команды в виде сигнала, поступившего с микрофона, выполняется комплекс проверок на совпадение полученной голосовой команды с известными командами - команда 1, 2,... (3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17).

При совпадении команды с одной из команд на включение порта осуществляется подача питания на указанный порт (4, 6, 8, 10). Если была получена команда, совпадающая с одной из команд на выключение порта - осуществляется снятие питания с указанного порта (12, 14, 16, 18).

Проверка на завершение работы осуществлена программным образом (19), т.е в случае наличия входного напряжения на изделии (9В) алгоритм продолжает функционировать до тех пор, пока на входе не пропадет питание 9В. Выключение изделия осуществляется путем снятия питания с изделия, т.е. нажатием на клавишу "Вкл./Выкл." (см. рис. 1.2).

Наибольший интерес с одной стороны и сложность реализации - с другой в части программной реализации алгоритма (рис. 2.1) представляет процедура проверки наличия голосовых команд (2), которая состоит из:

проверки соединения платы EasyVR Shield 3.0 с контроллером Arduino Uno;

проверки наличия команд в памяти устройства "Умная розетка";

ожидания появления голосовой команды;

анализа и сравнения полученной команды с записанными.

Да

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Нет

Нет

Закончить работу?

Конец

Начало

Процедура проверки наличия голосовых

команд

Есть команда 1?

Включить 1 порт

Есть команда 2?

Включить 2 порт

Да

Нет

Нет

Есть команда 3?

Включить 3 порт

Есть команда 4?

Включить 4 порт

Да

Да

Нет

Нет

Есть команда 5?

Выключить 1 порт

Есть команда 6?

Выключить 2 порт

Да

Нет

Есть команда 7?

Выключить 3 порт

Есть команда 8?

Выключить 4 порт

Рис. 2.1 - Обобщенная блок-схема алгоритма работы изделия

2.2. Программное обеспечение

Программа разработана на языке С++ в среде программирования Arduino 1.6.7. Разработанный программный код:

#include "Arduino.h"

#if !defined(SERIAL_PORT_MONITOR)

#error "Эта версия Arduino не поддерживается. Пожалуйста обновите версию Вашего IDE."

#endif#if defined(SERIAL_PORT_USBVIRTUAL)

#define port SERIAL_PORT_HARDWARE

#define pcSerial SERIAL_PORT_USBVIRTUAL

#else

// Подключаем Jumper на SW (используем пины 12/13 или 8/9 для RX/TX)

#include "SoftwareSerial.h"

SoftwareSerial port(12, 13);

#define pcSerial SERIAL_PORT_MONITOR

#endif#include "EasyVR.h" //Подключаем библиотеку "EasyVR"

EasyVR easyvr(port);

//Создаем Groups и Commands

enum Groups{

GROUP_3 = 3, // задаём группу для записи команд

};

enum Group3

{

// команды:

G2_ON1 = 0,

G2_ON2 = 1,

G2_ON3 = 2,

G2_ON4 = 3,

G2_OFF1 = 4,

G2_OFF2 = 5,

G2_OFF3 = 6,

G2_OFF4 = 7,

G2_ONOLL = 8,

G2_OFFOLL = 9,

};

int8_t group3, idx;

void setup()

{

// задаем параметры порта PC

pcSerial.begin(9600);

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(9, OUTPUT);

pinMode(10, OUTPUT);

pinMode(11, OUTPUT);

pinMode(13, OUTPUT);

// режим моста?

int mode = easyvr.bridgeRequested(pcSerial);

switch (mode)

{

case EasyVR::BRIDGE_NONE:

// // задаем параметры порта EasyVR

port.begin(9600);

// запускам в режиме normally

pcSerial.println(F("---"));

pcSerial.println(F("Мост не запущен!"));

break;

case EasyVR::BRIDGE_NORMAL:

// setup EasyVR serial port (low speed)

port.begin(9600);

// программное соединение 2х портов (PC и EasyVR)

easyvr.bridgeLoop(pcSerial);

// обработчик ошибки

pcSerial.println(F("---"));

pcSerial.println(F("Соединение не установлено!"));

break;

case EasyVR::BRIDGE_BOOT:

// // задаем параметры порта EasyVR (макс. скорость)

port.begin(115200);

// программное соединение 2х портов (PC и EasyVR)

easyvr.bridgeLoop(pcSerial);

// обработчик ошибки

pcSerial.println(F("---"));

pcSerial.println(F("Соединение не установлено!"));

break;

}

while (!easyvr.detect())

{

Serial.println("EasyVR не найден!");

delay(1000);

}

easyvr.setPinOutput(EasyVR::IO1, LOW);

Serial.println("EasyVR обнаружен!");

easyvr.setTimeout(5);

easyvr.setLanguage(0);

group3 = GROUP_3;

//<-- группа запущена (настроена)

}

void action();

void loop()

{

easyvr.setPinOutput(EasyVR::IO1, HIGH); // Индикатор вкл. (проверка)

Serial.print("Скажите команду в группе... ");

Serial.println(group3);

easyvr.recognizeCommand(group3);

do {

// здесь можем выполнить что-нибудь, пока ожидаем голосовую команду...

}

while (!easyvr.hasFinished());

easyvr.setPinOutput(EasyVR::IO1, LOW); // Индикатор выкл.

idx = easyvr.getWord();

if (idx >= 0)

{

group3 = GROUP_3;

// group = GROUP_X; <-- переход к другой группе (X)

return;

}

idx = easyvr.getCommand();

if (idx >= 0)

{

// Отображение текущих команд (сообщений)

uint8_t train = 0;

char name[32];

Serial.print("Команда: ");

Serial.print(idx);

if (easyvr.dumpCommand(group3, idx, name, train))

{

Serial.print(" = ");

Serial.println(name);

}

else {

Serial.println();

}

easyvr.playSound(0, EasyVR::VOL_FULL);

// выполняем заданное действие

action();

}

else // Ошибка или таймаут (время истекло)

{

if (easyvr.isTimeout())

Serial.println("Ваше время истекло ХА-ХА-ХА, дубль 2, попробуйте еще раз...");

int16_t err = easyvr.getError();

if (err >= 0)

{

Serial.print("ОШИБКА ");

Serial.println(err, HEX);

}

}

}

void action()

{

switch (group3)

{

case GROUP_3:

switch (idx)

{

case G2_ON1:

// действие на команду 1

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(8, HIGH); // используем действие на команду 1

break;

case G2_ON2:

// действие на команду 2

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(9, HIGH); // используем действие на команду 2

break;

case G2_ON3:

// действие на команду 3

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(10, HIGH); // используем действие на команду 3

break;

case G2_ON4:

// действие на команду 4

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(11, HIGH); // используем действие на команду 4

break;

case G2_OFF1:

// действие на команду 5

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(8, LOW); // используем действие на команду 5

break;

case G2_OFF2:

// действие на команду 6

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(9, LOW); // используем действие на команду 6

break;

case G2_OFF3:

// действие на команду 7

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(10, LOW); // используем действие на команду 7

break;

case G2_OFF4:

// действие на команду 8

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

digitalWrite(11, LOW); // используем действие на команду 8

break;

case G2_ONOLL:

// действие на команду 9

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

// используем действия на команду 9:

digitalWrite(8, HIGH);

digitalWrite(9, HIGH);

digitalWrite(10, HIGH);

digitalWrite(11, HIGH);

break;

case G2_OFFOLL:

// действие на команду 10

// group = GROUP_X; <-- или перейти к другой группе (X) для составных команд

// используем действия на команду 10:

digitalWrite(8, LOW);

digitalWrite(9, LOW);

digitalWrite(10, LOW);

digitalWrite(11, LOW);

break;

}

}

}

Выводы по главе 2

В качестве выводов по главе 2 можно отметить следующее:

1. Разработанный алгоритм позволил написать и отладить программное обеспечение с учетом принципа "масштабируемости", т.е. можно расширять перечень голосовых команд до необходимого количества.

2. Принцип "модульности" обеспечивает возможность замены принципа работы, алгоритма и кода программы, отвечающего за распознавание голосовых команд, не меняя остального кода (в том числе не меняя аппаратную часть изделия), что может использоваться для улучшения качества распознавания голосовых команд без замены аппаратной части.

3. При этом, программный код весьма прост для его реализации.

ГЛАВА 3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

3.1. Руководство по эксплуатации

Изделие "Умная розетка" предназначено для включения/выключения питания на разных портах с помощью голосовых команд управления.

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ:

1. Не включайте устройство до тех пор, пока не ознакомитесь с изложенными в «Руководстве» рекомендациями.

2. ЗАПРЕЩАЕТСЯ эксплуатация "Умной розетки" в условиях воздействия капель и брызг (на открытых площадках во время снегопада или дождя), вблизи воспламеняющихся жидкостей или газов, во взрывоопасных помещениях или помещениях с химически активной средой, разрушающей металлы и изоляцию, а так же в условиях чрезмерной запылённости воздуха.

3. ЗАПРЕЩАЕТСЯ замыкать какие-либо контакты изделия "Умная розетка".

РАБОТА С УСТРОЙСТВОМ "УМНАЯРОЗЕТКА":

1. Убедитесь, что изделие "Умная розетка" сухое, и не имеет механических повреждений.

2. Вставьте вилку питания в розетку с питающим напряжением сети 220В.

3. Включите устройство (переведите красный выключатель в верхнее положение). Индикатором успешного включения (подачи питания на изделие) является индикация светодиода красного света) - рис. 3.1.

Рис. 3.1 - Индикация успешного включения изделия

4. Выполните подключение в модуле питания портов (см. рис. 1.4) к портам-розеткам любых устройств - полезную нагрузку (лампу, чайник, зарядное устройство для телефона и т.д.).

5. Назовите команду в соответствии со списком предустановленных голосовых команд, представленных в таблице 1. Если через 1 секунду изделие не отреагировало на голосовую команду - повторите команду ещё раз. Если вы услышали "щелчок", значит команда принята и изделие выполняет действие на заданную команду, в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1. Список предустановленных команд изделия "Умная розетка"

п/пКоманда Действие на команду

1. Включить ПЕРВЫЙ Подает питание на 1-й порт (розетку)

2. Включить ВТОРОЙ Подает питание на 2-й порт (розетку)

3. Включить ТРЕТИЙ Подает питание на 3-й порт (розетку)

4. Включить ЧЕТВЕРТЫЙ Подает питание на 4-й порт (розетку)

5. Выключить ПЕРВЫЙ Снимает питание с 1-го порта (розетки)

6. Выключить ВТОРОЙ Снимает питание со 2-го порта (розетки)

7. Выключить ТРЕТИЙ Снимает питание с 3-го порта (розетки)

8. Выключить ЧЕТВЕРТЫЙ Снимает питание с 4-го порта (розетки)

9. Включить ВСЕ Подает питание на все порты (розетки)

10. Выключить ВСЕ Снимает питание со всех портов (розеток)

6. При необходимости продолжайте выполнять действия п.5.

7. Для завершения работы с изделием необходимо его выключить путем перевода красного выключателя в нижнее положение и вытащив провод питания изделия из питающей розетки.

3.2. Рекомендации по расширению функций изделия и пути дальнейших исследований

В качестве расширения функций изделия "Умная розетка" и дальнейших исследований в этой области видится целесообразным:

1. Дистанционное включение/выключение портов (т.е. использование дополнительных модулей, например телефонов, соединенных по беспроводному каналу с микроконтроллером и, использующих свой микрофон для записи команд, а радиоканал - для трансляции команд на микроконтроллер).

2. Разработать рекомендованный перечень команд для различных условий эксплуатации подобных изделий (расширенный перечень команд и увеличение количества портов).

3. Предусмотреть "защиту" от детей (дабы исключить возможность включения маленькими детьми опасных приборов ).

4. Предусмотреть возможность голосовых ответов (реализация обратной связи голосом, а не текстовыми сообщениями).

5. Реализовать защиту (например: автоматическое отключение нагрузки, включение сигнализации, оповещение и др.) путем учета и анализа данных, получаемых не только от микрофона, но и от других источников информации - извещателей (например: датчики температуры, дыма, утечки газа и др.) с интеграцией "Умной розетки" в систему "интернет вещей", что является перспективным направлением дальнейших исследований.Вывод по главе 3

В качестве выводов по главе 3 можно отметить, что разработанное руководство по эксплуатации позволяет наглядно обучить пользователя работе с изделием "Умная розетка". Кроме того, алгоритм использования устройства "Умная розетка" и анализ предметной области позволили сформулировать пути дальнейших исследований в данном направлении и способствовали формулировке рекомендаций по вариантам возможного использования изделия "Умная розетка", одним из которых является интеграция в систему "интернет вещей".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для решения сформулированных во введении противоречий и достижения поставленной цели, а именно: для повышения эффективности управления различными техническими средствами (в том числе домашними бытовыми приборами) с помощью голосового управления и обеспечения доступности предлагаемого технического решения для широкого круга пользователей, в работе был решен ряд задач, а именно:

1. Разработанная принципиальная схема устройства "Умная розетка" позволила изготовить доступное изделие, которое обеспечивает голосовое управление полезной нагрузкой.

2. Заложенные в устройство принципы модульности и масштабируемости позволили выполнять быструю настройку голосовых команд (для любого языка общения и для любого акцента или дефекта речи) и масштабирование (увеличение количества портов) до необходимого.

3. Технология 3D-печати корпуса "Умной розетки" обеспечила возможность использования изделия практически для любых условий размещения изделия (как распределенного местоположения, так и сконцентрированного в одном месте).

4. Разработанный алгоритм позволил написать и отладить программное обеспечение с учетом принципа "масштабируемости", т.е. можно расширять перечень голосовых команд до необходимого количества.

5. Принцип "модульности" обеспечивает возможность замены принципа работы, алгоритма и кода программы, отвечающего за распознавание голосовых команд, не меняя остального кода (в том числе не меняя аппаратную часть изделия), что может использоваться для улучшения качества распознавания голосовых команд без замены аппаратной части. При этом, программный код весьма прост для его реализации.

6. Разработанное руководство по эксплуатации позволяет наглядно обучить пользователя работе с изделием "Умная розетка".

7. Алгоритм использования устройства и анализ предметной области позволили сформулировать пути дальнейших исследований в данном направлении и способствовали формулировке рекомендаций по вариантам возможного использования изделия "Умная розетка", одним из которых является интеграция в систему "интернет вещей".

ЛИТЕРАТУРА

1. Фролов А., Фролов Г., Синтез и распознавание речи. Современные решения [Электронный ресурс] / Александр Фролов, Григорий Фролов. –Электрон. журн. – 2003. – Режим доступа: http://www.frolov-lib.ru4.

2. Федосин С.А., Еремин А. Ю. Классификация систем распознавания речи [Электронный ресурс] / Федосин С.А., Еремин А. Ю. Классификация систем распознавания речи – Электрон. журн. – 2010. – Режим доступа: http:// www.fetmag.mrsu.ru/2010-2/pdf/SpeechRecognition.pdf.

3. http://www.dart.ru/cataloguenew/relay/relays_hf/html/jqc-3ff.shtml.

4. http://www.veear.eu/files/EasyVR%203%20User%20Manual%201.0.15.pdf.

5. http://arduino.ua/ru/hardware/Uno.

6. Чесебиев И.А. Компьютерное распознавание и порождение речи / И.А. Чесебиев. –М.: Спорт и культура, 2008 –128 с.

Похожие работы:

«НОВОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ1.Прогноз Минобрнауки до 2030года-908055080 Министерство образования и науки РФ выпустило Прогноз научно-технологического развития Российской Федерации на период до 2030 года. Прогноз научно-технологического развития Российской Федерации...»

«Министерство образования и науки Украины Государственное высшее учебное заведение "Приазовский государственный технический университет"СОЦИАЛЬНАЯ РАБОТА:ИСТОРИЯ, ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА Монография Под редакцией доцента В. В. Харабета, профессора Л. М. Хижняк, доцента А. И. Ан...»

«Итоги проведения первого Международного авиатранспортного форума Ульяновск-2011 Первый Международный авиатранспортный форум был проведён в Ульяновске с 22 по 23 апреля 2011 года. Мероприятие стало дискуссионной площад...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Казанский (Приволжский) федеральный университет Набережночелнинский институт (филиал) Инженерно-строительное отделение Кафедра ТСУН Задание на КР п...»

«Лента нержавеющая Размер Сталь Цена, руб/кг Лента нержавеющая 0,05 мм 12Х18Н10Т, aisi 304, aisi  321, aisi 430, 12Х17 от 225 Лента нержавеющая 0,1 мм 12Х18Н10Т, aisi 304, aisi  321, aisi 430, 12Х17 от 225 Лента нержавеющая 0,12 мм 12Х18Н10Т, aisi 304, aisi  321, ais...»

«3 земельных участка в Тахтамукайском районе:1.Земельный участок общей площадью 60 131 кв. м., Кад. № 01:05:2900013:1131 Статус: Учтенный Адрес: Республика Адыгея, р-н Тахтамукайский, аул Старобжегокай, ул Ленина, 35/2 Категория земель: Земли населённых пунктов Форма собствен...»









 
2018 www.el.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - онлайн документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.