孙辰 龙艳彬 孙思齐 李健 杨斯茹 吴兴峰
辽宁科技大学
摘要：随着智能化的技术改革和创新，许多传统技术和产品逐渐被新兴的人工智能技术和产品取代。许多产业逐渐兴起了人机交互的方式。如今的电梯基本上都配置了对讲功能和语音报站功能，但随着技术的发展和时代的需求，越来越多的智能化功能会使用到电梯里，比如：物联网功能、语音智能呼梯功能和可视对讲功能等等，而电梯如果想要实现多功能的要求，势必需要安装多种不同的功能模块。这样不仅会造成电梯模块杂多、线路繁杂、安装不便等问题，而且也使增加的这些电梯功能成本大大增加。本系统针对现有技术中的缺点与不足进行分析、改进。
关键词：智能电梯；电梯安全；危机呼叫
前言：电梯作为我们日常生活必不可少的一种交通工具，越来越多地融入到我们的生活中，带给人们极大的便捷的同时，电梯的老龄化也在不断的催促着电梯产业的进步，电梯的安全性与舒适性逐渐引起了人们的关注。电梯这个生产和生活的“必需品”一旦出现故障甚至引发人身伤亡事件，会引来社会广泛关注，甚至演变为重大社会新闻和事件。在科技发展的推动下，传统电梯控制系统接线复杂、成本高和维护难的弊端渐渐暴露出来。以往出现的电梯事故也提醒着人们对于安全性和可靠性的升级刻不容缓。本文从电梯使用的安全性、稳定性、人性化等多角度进行考虑，结合在物联网的大环境下，探讨智能电梯的发展的方向，设计了一款可行、成本低、可靠性高、舒适性强的智能电梯危机呼叫系统。
1.设计方案
智能电梯危机呼叫系统，包括用于安装在电梯轿厢内的板体，用于与监控中心连接的物联网语音模块，控制器模块，语音识别模块，功放模块，以及对讲机模块、物联网语音模块、控制器模块、语音识别模块、功放模块和对讲机模块均设置在板体上，并形成一体结构；物联网语音模块、语音识别模块和对讲机模块均与控制器模块连接；对讲机模块与物联网语音模块连接；功放模块与语音识别模块连接。并且本项目的电梯语音通讯装置实现多功能同时设置在一个板件上，可安装在电梯轿厢内，不仅可实现电梯多功能语音智能化，而且可解决在轿厢内安装的繁琐性和复杂性的问题，从而降低成本，是本项目的重要创新点之一。
2.系统模块概述 /系统功能的实现
2.1物联网语音模块
物联网语音模块包括语音处理器和用于与监控中心连接的4G联网子模块，4G联网子模块分别与语音处理器和控制器模块连接。4G联网子模块用于通过外网连接监控中心，并与控制器模块相连，实现紧急情况下一键拨打电话和发送短信等语音呼叫功能，并可以通过监控中心查看电梯信息与电梯状态，语音处理器可以实现通话对讲功能。
2.2语音识别模块
语音识别模块包括依次连接的麦克风、语音识别芯片和主控芯片，主控芯片与控制器模块连接。主控芯片与控制器模块进行通讯，其接收外部语音输入指令，并对指令进行解析和处理，再反馈相应的动作指令到主控器模块。
2.3功放模块
功放模块包括喇叭和功率放大器，功率放大器分别与喇叭和语音识别模块连接。其主要是输出内部语音信号，调控语音输出。
2.4对讲机模块
对讲机模块包括语音信号调解器，以及用于接收和发送音频信号以及对接收的音频信号进行滤波的集成电子电路芯片，语音信号调解器分别与集成电子电路芯片和控制器模块连接。
2.4故障求助模块
故障求助模块设置在板体上，故障求助模块包括人体感应器和用于信息接收与判断的故障求助模块控制单元，人体感应器设置在电梯轿厢内，并与故障求助模块控制单元连接，故障求助模块控制单元分别与控制器模块和对讲机模块连接。
2.5串口模块
串口模块设置在板体上，串口模块与控制器模块连接，串口模块为串行通讯端口，串行通讯端口为TXD、RXD或者IO口。对讲机模块可通过控制器模块与麦克风和喇叭连接，同时也可以通过串口模块进行通话对讲。
2.6外部扩展信号端口
外部扩展信号端口设置在板体上，与控制器模块连接，外部扩展信号端口为由串口转以太网或由串口转RS232。控制器模块为微控制单元MCU。
3.电梯语音通讯装置工作原理与模拟案例
本项目电梯语音通讯装置是这样工作的：串口模块连接电梯主控板通讯端，电梯语音通讯装置的控制器模块对电梯的信息进行实时通讯，例如电梯运行、到达楼层等等，触发调用内部存储语音包通过功放模块进行语音报站功能，实时播报电梯状态。当乘客进入轿厢乘坐电梯时，可以通过语音唤醒指令进行智能呼梯，乘客的语音通过语音识别模块的麦克风进行接收采集，然后通过语音识别芯片进行信息识别和处理，符合语音识别信息后，再通过主控芯片反馈信号到控制器模块，控制器模块再触发对应的指令信号到电梯控制系统，进行智能呼梯控制。
同时电梯语音通讯装置还集合了物联网语音模块和对讲机模块，物联网语音模块的4G联网子模块可以接入物联网信号和插入SIM卡，通过线路接线和网络通讯后，可以使对电梯的信号起到监控作用、信号监控还可以连接到监控中心。数据还会进行后台记录，方便查看和做数据对比。为电梯的优化和功能设置，节能数据等都提供了依据。而对讲机模块接收外部信号触发条件，实现对讲功能，可以多方位的进行多方通话，同时还可以通过扩展口扩展通话方，方便保养维修人员的使用。
当困梯情况出现，立即触发故障求助模块和物联网语音模块，故障求助模块联动物联网语音模块直接向对外部人员发送困人求助、电梯故障报警、故障代码等信息，并对困梯人员进行语音安抚，提醒困梯人员不必惊慌，已经通知维修人员马上到来。电梯语音通讯装置上集成了一个可视对讲模块，用于接收外部的可视门禁或者对讲门禁等等，通过通讯协议内容在控制器模块编写相应的逻辑程序，通过串口模块、物联网语音模块、对讲机模块和语音识别模块等相互作用，对接外部门禁的可视对讲信号，通过串口模块触发模式，通过控制器模块与电梯主控器信息交互方式，实现控梯和授权效果。同时串口模块设置其他接口，方便扩展其他信号通讯方式和外部功能对接。
4.结语
本智能电梯危机呼叫系统在物联网语音模块、控制器模块、语音识别模块、功放模块等方面进行了全方位的分析与改进，在传统电梯的基础上进行了创新，分析了物联网带来的安全性与舒适性的提升，对智能控制系统进行研究，实现了电梯的全自动化控制。突发故障时的紧急处理措施与对乘客的安抚，增加了电梯的安全性和可靠性，使用户在乘坐电梯时安全的到保障。
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（项目获得辽宁科技大学2021年大学生创新创业训练计划资助）