基于语音识别的智能家居智慧控制方法、系统及存储介质

本发明涉及智能家居，具体为一种基于语音识别的智能家居智慧控制方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、随着科技的进步和生活方式的改变，智能家居系统已经成为现代家庭的重要组成部分，智能家居通过集成各种智能设备，如智能灯光、智能温控和智能安防，提供了一种便捷、舒适的生活方式，这些设备通过中央控制系统进行管理，使得用户可以通过手机应用和语音助手方式控制家中的各种设备，特别是基于语音识别的智能家居控制，更是通过语音命令实现了无缝的交互，提升了操作的便捷性和用户体验，通过与智能语音助手的集成，用户能够在不需要手动操作的情况下，仅凭语音指令即可完成设备的控制和管理。

2、在申请公布号为cn113314119b的中国发明专利中，公开了语音识别智能家居控制方法及装置，该控制方法通过第一设备接收来自第二设备的待识别语音，第二设备为支持采集用户语音的设备；对待识别语音进行识别，得到目标文本，目标文本为待识别语音中目标说话人的语音对应的文本；根据目标文本确定目标设备和目标操作指令；向目标设备发送目标操作指令。

3、以上方法通过由第一设备对第二设备采集的待识别语音进行语音识别，可以提高语音识别的精确度，并且通过第一设备将识别出的目标操作指令发送给目标设备，从而能够在远端实现对不具有语音识别模块的智能家居进行语音控制。

4、然而，尽管上述语音识别智能家居控制方法可以实现在远端实现对不具有语音识别模块的智能家居进行语音控制，但在实际应用中仍面临一些挑战和不足之处；由于多个设备间的远距离信号传输，实际应用中由于受到环境噪声、网络不稳定和设备负载状况的影响，语音识别的控制响应会存在一定的延迟，导致用户在发出语音指令后需要等待较长时间才能看到设备的响应结果，影响用户的操作体验。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于语音识别的智能家居智慧控制方法、系统及存储介质，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，包括响应数据采集模块，响应分析模块、语音控制评估模块和动态控制模块；

3、所述响应数据采集模块用于利用内置计时传感器对语音识别控制过程中智能设备的响应状态信息进行采集，经特征提取后，以构建控制响应状态信息数据集；

4、所述响应分析模块用于依据相关语音识别控制过程中响应状态信息，构建出语音识别延迟响应系数xyc，若语音识别延迟响应系数xyc超过阈值，则向外发出延迟预警指令；

5、所述语音控制评估模块用于在接收到延迟预警指令之后，对语境噪声情况、网络传输速度和设备负载状态进行数据识别与监测，经数据预处理与特征提取后，以获取语音控制状态数据集，根据语音控制状态数据集构建出语音控制影响系数xyx，结合经训练后的语音控制状态预测模型，拟合获取语音控制评估指数zpg；

6、所述动态控制模块用于预先设置评估阈值p，并将其与所述语音控制评估指数zpg进行比对分析，获取相应的等级控制指令并执行。

7、优选的，所述响应数据采集模块用于利用内置计时传感器对语音识别控制过程中智能设备的响应状态信息进行采集，其中，响应状态信息包括从接收语音信号到完成信号识别与转换时长、语音信号在上传和下载时所需的传输时长及电器接收到指令并完成相关执行操作的时长；经特征提取后，以构建控制响应状态信息数据集，所述控制响应状态信息数据集包括语音信号处理时长syc、语音信号传输时长scs和指令执行动作时长szx。

8、优选的，所述响应分析模块包括响应分析单元和延迟预警单元；

9、所述响应分析单元用于依据相关语音识别控制过程中响应状态信息，构建出语音识别延迟响应系数xyc，所述语音识别延迟响应系数xyc通过以下公式获取：

10、

11、式中，syc表示为语音信号处理时长，scs表示为语音信号传输时长，szx表示为指令执行动作时长，其中，是对数函数输入，表示为语音信号处理时长相较于语音信号传输时长和指令执行动作时长，调整对总时长的过度影响。

12、优选的，所述延迟预警单元用于将所述语音识别延迟响应系数xyc与预设的阈值进行比对分析，以初步判断出当前语音识别控制过程中响应状态是否处于延迟响应状态，具体比对内容如下：

13、若所述语音识别延迟响应系数xyc超过阈值时，初步判断出当前语音识别控制过程中响应状态处于延迟响应状态，此时将向外发出延迟预警指令，以作进一步分析；

14、若所述语音识别延迟响应系数xyc未超过阈值时，初步判断出当前语音识别控制过程中响应状态处于正常响应状态，此时不发出额外预警指令。

15、优选的，所述语音控制评估模块包括语音控制监测单元、负载分析单元、控制状态分析单元和语音控制评估单元；

16、所述语音控制监测单元用于在接收到延迟预警指令之后，对语境噪声情况、网络传输速度和设备负载状态进行数据识别与监测，获取语音控制状态数据信息，将语音控制状态数据信息内相应的数据信息进行预处理，预处理包括对语音控制状态数据信息进行清洗，去除无效数据、重复数据和异常值，使用统计方法检测并处理异常值，采用平滑处理方法，消除噪声和随机波动，使数据更加平稳；并经特征提取后，以构建语音控制状态数据集，所述语音控制状态数据集包括环境噪声强度vqd、网络传输速度vcs、中央处理器使用率vsy、内存占有率vnc及数据读写速率vdx。

17、优选的，所述负载分析单元基于语音控制状态数据集，进行分析设备在执行语音控制过程中的负载状态，经无量纲处理后，以获取设备负载系数xfz；所述设备负载系数xfz通过以下公式获取：

18、

19、式中，vsy表示为中央处理器使用率，vnc表示为内存占有率，vdx表示为数据读写速率，其中，表示为中央处理器使用率vsy与内存占有率vnc之间的协同效应，、和均表示为权重值。

20、优选的，所述控制状态分析单元用于通过所述设备负载系数xfz与环境噪声强度vqd和网络传输速度vcs进行相关联，并经无量纲处理后，获取语音控制影响系数xyx，所述语音控制影响系数xyx通过以下公式获取：

21、

22、式中，、和分别表示为设备负载系数xfz、所述环境噪声强度vqd和网络传输速度vcs的权重值；

23、所述语音控制评估单元将语音识别延迟响应系数xyc与语音控制影响系数xyx输入至训练后的语音控制状态预测模型中，以拟合获取语音控制评估指数zpg，所述语音控制评估指数zpg通过以下公式获取：

24、

25、式中，和分别表示为语音识别延迟响应系数xyc和所述语音控制影响系数xyx的权重值，a表示为修正常数。

26、优选的，所述动态控制模块包括判定单元和控制单元；

27、所述判定单元用于将所述语音控制评估指数zpg与预先设置的所述评估阈值p进行对比，以获取相应的等级控制指令，具体内容如下：

28、若所述语音控制评估指数zpg≥所述评估阈值p时，表示为当前语音识别控制过程判定为不正常延迟响应状态，并生成一级预警信号；

29、若所述语音控制评估指数zpg＜所述评估阈值p时，表示为当前语音识别控制过程判定为正常延迟响应状态，并生成二级预警信号；

30、所述控制单元用于接收生成一级预警信号和生成二级预警信号，并作出相应等级控制指令并执行，具体内容如下：

31、当接收到一级预警信号，生成一级控制指令并执行，执行内容为：触发设备负载控制指令，包括取消后台运行任务，优先通过调整网络带宽分配和切换网络连接来优化网络传输速度，触发对语音识别模型的优化操作，包括更新语音识别模型版本；启动麦克风的降噪功能；向用户发出通知，告知当前语音识别控制过程存在延迟问题，需要用户稍后重新尝试控制操作和重新设置语音指令；

32、当接收到二级预警信号，生成二级控制指令并执行，执行内容为：继续监测语音识别的延迟状态，并对相关数据信息进行记录与存储，为后续分析提供数据支持，通过语音提醒用户继续正常使用，无需额外操作。

33、一种基于语音识别的智能家居智慧控制方法，包括以下步骤，

34、s1、利用内置计时传感器对语音识别控制过程中智能设备的响应状态信息进行采集，经特征提取后，以构建控制响应状态信息数据集；

35、s2、依据相关语音识别控制过程中响应状态信息，构建出语音识别延迟响应系数xyc，若语音识别延迟响应系数xyc超过阈值，则向外发出延迟预警指令；

36、s3、在接收到延迟预警指令之后，对语境噪声情况、网络传输速度和设备负载状态进行数据识别与监测，经数据预处理与特征提取后，以获取语音控制状态数据集，根据语音控制状态数据集构建出语音控制影响系数xyx，结合经训练后的语音控制状态预测模型，拟合获取语音控制评估指数zpg；

37、s4、预先设置评估阈值p，并将其与所述语音控制评估指数zpg进行比对分析，获取相应的等级控制指令并执行。

38、一种基于语音识别的智能家居存储介质，其上储存有计算机程序，包括以下步骤：计算机程序储存有计算机指令，指令被处理器执行时实现所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统。

39、本发明提供了一种基于语音识别的智能家居智慧控制方法、系统及存储介质，具备以下有益效果：

40、（1）通过采集和分析语音信号处理、传输及指令执行的响应状态信息，首先进行构建语音识别延迟响应系数xyc，并在发现延迟情况时发出预警，保证能够实时调整以应对可能的延迟问题，进一步地，通过评估环境噪声、网络传输速度和设备负载状态，获取语音控制影响系数xyx，并结合训练后的预测模型生成语音控制评估指数zpg，再与设定的阈值进行比较结果，自动生成并执行相应的控制指令，从而优化系统性能，提高响应速度和操作准确性，这一过程不仅使智能家居设备的语音识别控制更加稳定及可靠，还提升了用户的使用体验。

41、（2）通过响应数据采集模块的内置计时传感器精确采集语音识别控制过程中的多个关键时长参数，保证对语音控制响应的全面监测，结合响应分析模块中延迟响应系数xyc的相关公式，能够量化语音识别延迟的各个环节，通过将计算出的延迟响应系数xyc与预设阈值进行比对，判断语音控制系统是否处于延迟状态，当检测到延迟问题时，系统能够自动发出预警指令，促使进一步分析和调整；而在无延迟情况下，系统维持正常状态，不产生额外干扰，这一流程提高了智能家居语音控制的响应效率和稳定性，保证在遇到潜在延迟问题时能够快速处理。

42、（3）通过动态控制模块中的判定单元和控制单元，能够根据语音控制评估指数zpg的变化，判断当前语音识别控制过程中的延迟状况，准确划分为正常和不正常延迟响应状态，并执行相应的等级控制指令，这种设计保证智能家居语音控制系统的稳定性与灵活性，减少正常延迟响应导致的设备中断状况，保证系统在复杂环境下的高效运行。

技术特征：

1.一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：包括响应数据采集模块，响应分析模块、语音控制评估模块和动态控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述响应数据采集模块用于利用内置计时传感器对语音识别控制过程中智能设备的响应状态信息进行采集，其中，响应状态信息包括从接收语音信号到完成信号识别与转换时长、语音信号在上传和下载时所需的传输时长及电器接收到指令并完成相关执行操作的时长；经特征提取后，以构建控制响应状态信息数据集，所述控制响应状态信息数据集包括语音信号处理时长syc、语音信号传输时长scs和指令执行动作时长szx。

3.根据权利要求2所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述响应分析模块包括响应分析单元和延迟预警单元；

4.根据权利要求3所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述延迟预警单元用于将所述语音识别延迟响应系数xyc与预设的阈值进行比对分析，以初步判断出当前语音识别控制过程中响应状态是否处于延迟响应状态，具体比对内容如下：

5.根据权利要求4所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述语音控制评估模块包括语音控制监测单元、负载分析单元、控制状态分析单元和语音控制评估单元；

6.根据权利要求5所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述负载分析单元基于语音控制状态数据集，进行分析设备在执行语音控制过程中的负载状态，经无量纲处理后，以获取设备负载系数xfz；所述设备负载系数xfz通过以下公式获取：

7.根据权利要求6所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述控制状态分析单元用于通过所述设备负载系数xfz与环境噪声强度vqd和网络传输速度vcs进行相关联，并经无量纲处理后，获取语音控制影响系数xyx，所述语音控制影响系数xyx通过以下公式获取：

8.根据权利要求7所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：所述动态控制模块包括判定单元和控制单元；

9.一种基于语音识别的智能家居智慧控制方法，用于实现上述权利要求1~8任一项所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统，其特征在于：包括以下步骤，

10.一种基于语音识别的智能家居存储介质，其上储存有计算机程序，其特征在于：计算机程序储存有计算机指令，指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的一种基于语音识别的智能家居智慧控制系统。

技术总结
本发明公开了一种基于语音识别的智能家居智慧控制方法、系统及存储介质，涉及智能家居技术领域，首先利用内置计时传感器对语音识别控制过程中智能设备的响应状态信息进行采集，经特征提取后，以构建控制响应状态信息数据集；依据相关语音识别控制过程中响应状态信息，构建出语音识别延迟响应系数Xyc，若语音识别延迟响应系数Xyc超过阈值，则向外发出延迟预警指令；在接收到延迟预警指令之后，对语境噪声情况、网络传输速度和设备负载状态进行数据识别与监测，构建出语音控制影响系数Xyx，结合经训练后的语音控制状态预测模型，将获取的语音控制评估指数Zpg与预先设置评估阈值P进行比对分析，获取相应的等级控制指令并执行。

技术研发人员：瞿奕然,林毅
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5