基于语音识别和MQTT协议的智能家居系统实现.doc

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1、基于语音识别和MQTT协议的智能家居系统实现　　摘要：随着科技的发展，智能语音技术逐渐成熟，现已成为智能家居产品的前沿标配。科大讯飞作为中国最大的智能语音技术提供商，其拥有的中文语音合成、语音识别等多项技术均处于国际领先地位。以科大讯飞语音技术为基础，使用语音这种最直接、自然的方式，采用MQTT即时通信协议作为系统模块间的连接手段，实现红外遥控、人体健康监测、烟雾和气体警报、App远程控制监测等模块功能，研发和构建一套智能家居系统，旨在为人们的家居生活提供便利，提升生活品质。　　关键词：MQTT协议；语音

2、识别；智能家居；App　　中图分类号：TP391；TN929文献标识码：A文章编号：2095-1302（2017）11-00-03　　0引言　　随着科学技术的迅猛发展，人们对生活环境和工作环境的要求不断提高，开始步入网络化和数字化的智能化社会。智能化是新世纪的发展趋势，智能家居应运而生。　　目前国内绝大多数家庭尚不具备使用智能家居的条件，一方面由于智能家居产品价格普遍偏高，另一方面是因为大量厂家过分夸大智能家居的功能而实际却无法达到所述效果，大量智能家居产品并不智能。所以对于大部分家庭来说，智能家居只是一

3、个概念产品，且价格昂贵，不具有较好的实用性[1]。　　尽管如此，中国的智能家居依旧在发展，家电智能化已从最初的“联网”和“App化”逐渐转向语音、图像、手势控制，智能化程度明显提高。语音作为人与人之间最常用的交互方式，也必然将在未来的智能家居中广泛使用[2]。　　科大讯飞作为中国最大的智能语音技术提供商，其拥有的中文语音合成、语音识别等多项技术均处于国际领先地位[3]。以科大讯飞语音技术为基础，使用语音方式[4]，采用MQTT即时通信协议作为系统模块间的连接手段，实现红外遥控、人体健康监测、烟雾和气体警报

4、、App远程控制监测等模块功能，研发和构建一套智能家居系统[5]。　　MQTT是一个由IBM开发的物联网传输协议，它被设计用于轻量级的发布/订阅式消息传输。MQTT协议可保证传输可靠安全，采用消息推送机制，内容推送灵活、自由，同时又具备低带宽、低耗能、低成本的优势，带宽利用率高、耗电少，可作为家居物联网信息传输的主要协议。　　本文采用MQTT传输协议设计了一套智能家居系统[6]，该系统具有语音识别与控制、健康与家居安全检测、语音提醒等功能。　　1系统设计　　系统可方便用户通过手机App用语音控制红外家电，

5、并可以在手机App上查看系统中家居安全监测模块、健康检测模块等的数据。　　系统以家庭主机作为数据转发中心，在设计上采用了模块化方案，各模块与家庭主机之间采用MQTT协议进行数据传输。各模块作为MQTT订阅者从家庭主机接收指令，同时作为MQTT发布者将各模块数据上传给家庭主机；为了使手机App的使用不局限于家中的局域网，将家庭主机通过路由器连接到远程服务器，在服务器上运行mosquitto代理服务，同样使用MQTT协议进行手机App和家庭主机之间数据的传输。　　系统结构如图1所示。　　在系统中，家庭主机通过

6、创建WiFi热点供其他模块接入，以搭建本地局域网。此外，家庭主机作为所有模块的数据汇集、转发中心，可以对接收到的数据进行处理，从而在家庭主机上添加各模块数据显示、语音播报、异常报警等相关功能。　　使用者通过手机App与系统进行交互，手机App通过对语音命令进行识别，进而通过远程服务器向家庭主机发送命令，或直接接入家中局域网，向家庭主机发送命令。　　2语音识别技术　　考虑到语音识别算法的复杂性，且科大讯飞拥有成熟的语音识别技术，并推出了以语音交互技术为核心的人工智能开放平台，为开发者免费提供语音识别、语音合

7、成等语音技术SDK。所以系统以科大讯飞的语音技术为基础，将讯飞的相关库集成到系统App中，成功实现了对语音命令的快速识别与理解。手机App将使用者语音命令的录音上传到讯飞云端服务器，在服务器上进行语音识别，识别出使用者的语音命令，然后根据一定的语法规范提取出语音命令中的关键字，构成JSON字符串，将该JSON字符串返回到手机App。手机App对该JSON字符串进行解析，从而获得使用者语音命令的具体含义，进行下一步操作。　　语音识别流程如图2所示。　　3MQTT协议简介　　MQTT是IBM开发的一个即时通讯

8、协议，是面向M2M和物联网的连接协议，采用轻量级发布和订阅消息传输机制。MQTT中的关键组件是MQTT代理（Broker），其主要任务是将消息派发给订阅者[7]。即发布者接收消息，然后把消息转发给订阅者。转发消息时，MQTT代理使用话题（Topic）来过滤客?舳恕；疤饩拖褚桓鲂槟馔ǖ溃?把发布者与其订阅者连接起来。话题由MQTT代理管理。通过话题进行消息传输，消息生产者（发布者）和消息消费者（订阅者）之间没有直接依赖关系，所以