Автономный голосовой контроллер освещения - альтернатива голосовым помощникам

16.09.2020 | 12:11
Автономный голосовой контроллер освещения - альтернатива голосовым помощникам

Историческая эволюция управления светом со стороны пользователей началась с механического переключателя, за которым последовали потенциометр и регулировка яркости, сенсорные панели и сенсорные экраны, управление распознаванием жестов и движения и, наконец, голосом. Голосовое управление в основном не зависит от онлайн-динамика, как Alexa, Google Home и Siri. Но есть проблемы с конфиденциальностью и безопасностью. Филип Михальски, инженер-электронщик, и Цезари Скотак, генеральный директор, из Cezos описывают автономную систему голосового управления, независимую от говорящего, объясняют технологию и обсуждают плюсы и минусы.

Искусственный свет всегда был связан с необходимостью управлять им. В течение многих лет это было только простое включение-выключение, которое осуществлялось переключателем на стене или на шнуре питания. В последние годы потребности, связанные с изменением образа жизни в сочетании с развитием технологий, расширили спектр доступных возможностей.

Развитие технологий в сочетании с изменением образа жизни означало, что управление освещением теперь играет роль самой популярной и дешевой функции интеллектуального дома или здания.

Краткая история органов управления

Развитие электроники означало, что простейшее управление освещением двухпозиционного типа, используемое в кабельных цепях, было обогащено возможностью управления мощностью лампочек, что позволило регулировать их световой поток. Хотя максимальная яркость ламп осталась неизменной, благодаря электронным диммерам ее можно было уменьшить, т. е. уменьшить яркость ламп накаливания ниже максимального уровня. С этим были некоторые проблемы, такие как частые акустические эффекты диммеров в виде надоедливого жужжания и стоимость самого оборудования, что значительно ограничивало распространение этого метода управления. 
Электронные диммеры - ползунковые, поворотные или сенсорные - были установлены вместо обычных переключателей и могли работать со всеми традиционными лампочками. К сожалению, в случае галогенных ламп возникли значительные проблемы в виде снижения их срока службы. Диммеры также были несовместимы с энергосберегающими компактными люминесцентными лампами, которые в значительной степени вытеснили традиционные лампы накаливания из домашнего использования. 
На следующем этапе начали создаваться настенные сенсорные панели, и благодаря таким вещам, как системы домашней автоматизации, стало возможным управлять всем зданием из одной точки. Альтернативными методами управления были инфракрасные контроллеры и радиоконтроллеры, которыми можно было управлять с помощью пульта дистанционного управления. можно было управлять всем зданием из одной точки. 
Альтернативными методами управления были инфракрасные контроллеры и радиоконтроллеры, которыми можно было управлять с помощью пульта дистанционного управления и можно было управлять всем зданием из одной точки.

Массовое внедрение светодиодных источников света для домашнего использования стало пределом возможности использования диммеров в старинном, классическом виде. Подавляющее большинство светодиодных ламп по форме и размеру традиционных ламп накаливания несовместимы с такими старыми диммерами, а цена на специально приспособленные для этого светодиодные лампы высока. В свою очередь, светодиодные модули и ленты требуют специального контроллера, что увеличивает затраты на установку.

Дополнительные возможности управления освещением, в первую очередь светодиодное, появились вместе с массовым распространением мобильных телефонов, особенно смартфонов. Разработаны беспроводные системы управления освещением, в которых для связи используется стандарт Bluetooth. Установленные на смартфоны приложения стали совершенным, интуитивно понятным интерфейсом. Это устранило необходимость приближаться к плате управления, потому что каждый мог использовать свой собственный портативный телефон, обычно находящийся в пределах досягаемости, для отправки команд по беспроводной сети.

Несмотря на их функциональность в упомянутых драйверах, проблема постоянного наличия телефона или пульта дистанционного управления оставалась. Эти современные системы, в которых интерфейсом является смартфон, требуют от пользователя возможности его настройки. Некоторые люди, которые ежедневно пользуются мобильными телефонами, используют их только для разговоров, и на этом их навыки заканчиваются. Для них такая конфигурация, хотя обычно и простая, оказывается слишком сложной.

Поэтому постоянно разрабатываются системы с альтернативными методами работы, которые становятся все более популярными. Одним из примеров современного решения является система управления жестами, то есть движениями рук - ProxiDimmer. Контроллер с помощью датчика приближения может распознавать жест включения-выключения при движении руки и уменьшение яркости при удерживании руки над датчиком и, при необходимости, изменять цвет света. Это очень функциональное и эстетичное решение, так как не требует прикосновения к переключателю или панели. Это также решает проблему позиционирования кнопки, потому что датчик можно разместить рядом со светодиодным источником света или даже между диодами (ProxiDimmer OnBoard), что обеспечивает равномерный свет.

0e809390-f7ff-11ea-b620-c565df26879a.jpg
 Встроенный диммер Proxi, датчик жестов со встроенным светодиодным модулем

С точки зрения пользователя, наиболее удобный способ управления светом, например, когда его руки заняты или когда выключатель, пульт дистанционного управления или телефон находятся вне досягаемости рук, - это использовать голосовые команды. Это наиболее интуитивно понятное и быстрое управление. Мы просто произносим команду, определяющую, что, где и как мы хотим изменить, и система распознает и выполняет это.

Голосовое управление - технические основы

Эта технология не такая современная, как может показаться. Он существует давно, но всегда был ограничен аппаратными и программными возможностями. Несмотря на это, производители увидели его потенциал. Одним из первых примеров его широкого использования был голосовой набор на мобильных телефонах еще до популяризации iOS и Android. К сожалению, ограничения этой технологии были четко видны, и поэтому она осталась в сфере технических курьезов.

Сравнение различных подходов к VC

Самая простая система голосового управления - зависимая от динамика. Нам нужно научить водителя конкретным командам, выдаваемым нашим собственным голосом, и тогда он сможет их распознавать и выполнять. Система голосового управления в зависимости от динамика - самое дешевое и простое решение. Хороший пример расположения такой системы - настольная или прикроватная лампа. В этом случае мы обычно имеем дело с одним человеком, контролирующим эту лампу. Преимущество таких систем - низкое энергопотребление, позволяющее работать от батареи, и отсутствие языковых барьеров - устройство распознает только произношение заданной команды. Он ограничен необходимостью настраивать команды, которые могут показаться утомительными, и ограниченным их количеством для настройки.

Серьезное ускорение развития управления с помощью голосовых команд обеспечили системы голосового помощника - Amazon Alexa, Google Assistant, Apple Siri и Microsoft Cortana, подключенные к подходящему интеллектуальному устройству, содержащему динамик и микрофон, которые, однако, требуют доступа к Интернет, то есть это онлайн-система. Эти решения позволяют выполнять множество различных действий, например, проверять погоду или дорожные условия, и, конечно же, голосовое управление освещением. Все, что вам нужно сделать, это купить совместимую лампочку или систему для светодиодных лент или модулей, совместимых с одним из упомянутых голосовых помощников, и вы сможете наслаждаться идеальной системой управления освещением, используя свой голос. Эти системы позволяют выполнять различные действия, например включать и выключать свет, группировать осветительные приборы, программировать световые сцены, автоматическое включение и выключение света в запрограммированное время и т. д. Является ли это идеальным решением? Да и нет. Эти системы требуют постоянного подключения к Интернету, потому что наш голос анализируется именно в облаке. Устройство реагирует только на ключевое слово, так называемое WakeWord, например, Alexa, Hey Siri или Ok Google, а затем наши команды отправляются на соответствующие серверы. Могут возникнуть проблемы, потому что вам нужен не только эффективный доступ в Интернет, но и другие элементы цепочки также должны нормально работать. Ключом к этому могут быть сбои со стороны поставщика услуг голосового помощника или сбои домашнего Wi-Fi роутера. Отсутствие подключения к сети или отказ другого элемента означает потерю контроля над светом.

Наиболее интересным решением является система голосового управления, независимая от динамика (Speaker independent), для работы которой не нужен Интернет (система OFFLINE). Система всегда проектируется и встраивается в одно конкретное устройство, то есть в лампу над столом. Достижения в области аппаратного обеспечения (цена и возможности) и программного обеспечения (снижение требований к оборудованию для питания и памяти) позволяют обеспечить соответствие качества голосовым помощникам, которым требуется Интернет. Конечно, такое устройство не может предсказать, какая погода будет завтра или какой будет трафик, но у него есть несколько ключевых преимуществ.

Основные преимущества автономных автономных систем, не зависящих от говорящего:
• Не требует Интернета, что делает его независимым от него.
• Полное отсутствие конфигурации, система plug & play с достаточными возможностями для управления освещением
• Вы можете говорить прямо в сторону устройства - лампы, имеющей собственный встроенный микрофон.

Поскольку предыдущие системы имеют закрытый исходный код - то есть мы не знаем, что находится под «капотом», система, независимая от говорящего, разработана в сотрудничестве с нашими специалистами по распознаванию голоса. В этой системе можно выделить две части: определение ключевых слов и распознавание команд. Чтобы минимизировать задержку и сохранить согласованность, обе эти задачи реализованы с использованием одной и той же акустической модели. Для акустического моделирования LSTM (Long short-term memory) используется рекуррентная нейронная сеть. Сеть обучается с использованием функции стоимости CTC (Connectionist Temporal Classification). Чтобы обеспечить производительность устройства, логический вывод нейронной сети сильно оптимизирован с помощью квантования с учетом ARM SIMD. Определение ключевых слов реализовано с помощью алгоритма подсчета очков CTC. Распознавание команд работает по алгоритму поиска луча с ограниченным словарным запасом.

Как выбрать подходящую систему

Если кто-то хочет создать полную систему домашней автоматизации, система голосового онлайн-помощника будет идеальным выбором. Возможность группировать огни, создавать автоматические задачи (подпрограммы) - отличное дополнение. Он также способен выполнять множество различных задач, помимо управления освещением, и благодаря постоянным обновлениям он становится умнее. Требование постоянного подключения к Интернету может быть решено путем добавления внешнего переключателя или опции управления (то есть управления жестами), которые будут работать параллельно с голосовым управлением.

Если кого-то беспокоит конфиденциальность данных, он не хочет полагаться на подключение к Интернету или настройка может быть проблемной для вас или ваших клиентов, автономная система является альтернативным решением.

В системе, зависящей от динамика, конфигурация может быть проблемой, но это все же проще, чем голосовой помощник. Он разработан для ламп, расположенных ближе к динамику (расстояние обнаружения является наименьшим из всех описанных систем) и наиболее подходит для личных ламп, например настольных ламп или ламп с батарейным питанием.

Хотя описанная выше система подходит не для каждой лампы, решение, не зависящее от динамика, подходит для любой лампы. Никакой конфигурации, расстояния обнаружения такие же, как у онлайн-системы, а конфиденциальность гарантируется дизайном. Также стоит отметить, что у каждой лампы есть собственный микрофон, поэтому их можно разместить где угодно - нет необходимости размещать рядом систему голосового помощника, чтобы получить голосовое управление. Эта технология позволяет покупателю легко создавать умные лампы, которые можно использовать в повседневном использовании и легко настраивать.

Выводы

Хотя каждая система имеет свои преимущества и недостатки, пользователь сам должен выбрать решение, наиболее подходящее для него. В то время как системы онлайн-голосового помощника постоянно совершенствуются и ведется работа, чтобы позволить пользователю управлять устройствами (например, светом) при отключении Интернета, параллельное решение (жесты, сенсорная кнопка и т. д.) практически необходимо для того, чтобы быть пригодным для повседневного использования. Это верно для любой системы голосового управления. Хотя автономная система голосового управления никогда не сможет заменить онлайн-систему из-за дополнительных возможностей, она может быть интересной альтернативой.


Поделиться:
Последние новости

10.09.2020 | 13:26

Светодиодная энергосберегающая лампа Navigator сер
Подробнее

08.09.2020 | 14:53

Стальные кабельные стяжки (хомуты) Navigator серии
Подробнее

10.08.2020 | 13:29

Каталог S-LED (серпень) 2020
Подробнее

27.07.2020 | 12:57

Бактерицидные устройства и средства защиты
Подробнее

21.07.2020 | 10:15

LEDVANCE модернизация светильников AREA LIGHTING
Подробнее