智能語音交互技術(shù)在電梯檢驗(yàn)中的應(yīng)用探討

馬連峰，湯偲愉

(1.江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無錫分院，江蘇無錫，214000；2.中國電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇無錫，214000)

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，集語音識別、語音合成、自然語言理解等技術(shù)于一體的智能語音識別技術(shù)得到了人們廣泛的關(guān)注。人們通過對該項(xiàng)技術(shù)的不斷深入研究，在多種實(shí)際應(yīng)用場景下，賦予產(chǎn)品“能聽、會說、懂你”式的智能人機(jī)交互體驗(yàn)。其應(yīng)用案例遍及金融、保險(xiǎn)、司法、電商、智慧交通、可穿戴設(shè)備等眾多領(lǐng)域，呈現(xiàn)多元化趨勢，為人們工作生活的各個(gè)方面提供了更為方便快捷的服務(wù)。

在《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》中，特種設(shè)備是指涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶，下同）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂設(shè)施和場（廠）內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛。電梯，作為八大類特種設(shè)備之一，已經(jīng)成為人們工作生活中不可或缺的“朋友”。在《特種設(shè)備目錄》中給出了電梯的定義，是指動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，利用沿剛性導(dǎo)軌運(yùn)行的箱體或者沿固定線路運(yùn)行的梯級（踏步），進(jìn)行升降或者平行運(yùn)送人、貨物的機(jī)電設(shè)備，包括載人（貨）電梯、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道等。非公共場所安裝且僅供單一家庭使用的電梯除外。其包含的類別和品種如表1所示。屬于《特種設(shè)備目錄》范疇的電梯應(yīng)按照國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)。隨著智能語音交互技術(shù)的不斷發(fā)展，結(jié)合電梯檢驗(yàn)工作中的各個(gè)環(huán)節(jié)，嘗試將智能語音交互技術(shù)作為輔助融入其中，對于電梯檢驗(yàn)工作具有一定的推動(dòng)作用。

表1 特種設(shè)備目錄中電梯的范疇

1 智能語音交互技術(shù)簡介

智能語音交互是基于語音輸入的新一代交互模式，通過一定的語音輸入就可以得到相應(yīng)的反饋。智能語音交互技術(shù)綜合了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，包括語音識別、自然語音處理以及語音合成技術(shù)，是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程。為了更好地實(shí)現(xiàn)語音交互的效果，達(dá)到應(yīng)用目的，需要綜合運(yùn)用以上三種關(guān)鍵技術(shù)。智能語音交互的流程如圖1所示，首先人的語音信號通過語音識別技術(shù)轉(zhuǎn)換成文字；然后這些文字通過自然語言處理技術(shù)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能夠理解的結(jié)構(gòu)化文字，比如記錄語音、尋找答案等；繼而通過人機(jī)對話技術(shù)、語音合成技術(shù)來實(shí)現(xiàn)交互功能。

圖1 智能語音交互的一般流程

作為智能語音交互的第一步，語音識別技術(shù)的目標(biāo)是將人類語音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為機(jī)器可讀的輸入，是一個(gè)語音信號到文字內(nèi)容的解碼過程。語音識別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程如圖2所示，主要包括特征提取技術(shù)、模式匹配準(zhǔn)則及模型訓(xùn)練技術(shù)三個(gè)方面。

圖2 語音識別的實(shí)現(xiàn)過程

作為智能語音交互技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，自然語言處理是利用計(jì)算機(jī)對自然語言文本進(jìn)行理解、處理，并提取文本語義的過程。是計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、語言學(xué)和自然語言之間的相互作用的領(lǐng)域?，F(xiàn)代自然語音處理算法是基于機(jī)器學(xué)習(xí)，尤其是統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)的。自然語音處理包含的關(guān)鍵技術(shù)包含漢字編碼詞法分析、句法分析、語義分析、文本生產(chǎn)、語音識別。在實(shí)際應(yīng)用中，自然語言處理任務(wù)不僅僅只包含文本一種模態(tài)，而可能包含音頻、圖像、視頻等多種模態(tài)。多模態(tài)下的自然語言處理有助于對語言文本信息形成更好的理解。

作為智能語音交互的重要支撐技術(shù)，人機(jī)對話技術(shù)的目的是讓機(jī)器通過與人類的對話交互，以更自然更為友好的方式幫助用戶高效地完成任務(wù)，以及與用戶進(jìn)行一定的情感溝通。在對用戶的輸入進(jìn)行語音識別和內(nèi)容理解后，通過人機(jī)對話技術(shù)管理對話狀態(tài)、生產(chǎn)合理回復(fù)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的語音智能交互。根據(jù)對話的性質(zhì)可以將人機(jī)對話技術(shù)分為任務(wù)型對話和開放域?qū)υ挼阮愋?。其中任?wù)型對話是通過人機(jī)對話的形式幫助用戶高效地完成各種類型的任務(wù)，比如在線預(yù)定任務(wù)等。而開放域?qū)υ挼哪繕?biāo)是與用戶進(jìn)行不限主題的自由對話，以滿足情感溝通等社交要求。

作為智能語音交互的最后一環(huán)，語音合成技術(shù)是利用機(jī)器和一些專門裝置制造語音的技術(shù)。該技術(shù)涉及聲學(xué)、語言學(xué)、數(shù)字信號處理等多個(gè)學(xué)科技術(shù)。廣義上的語音合成，包括語音合成、歌聲合成、音樂和聲音合成等各方面，而狹義的語音合成則是指機(jī)器讀語音。人機(jī)對話的結(jié)果仍然以語音的方式反饋給用戶，從而實(shí)現(xiàn)智能語音交互系統(tǒng)的完整閉環(huán)。

2 智能語音交互技術(shù)在電梯檢驗(yàn)中的應(yīng)用探討

電梯作為人們?nèi)粘３鲂胁豢苫蛉钡慕煌üぞ?，是出門的第一站，回家的最后一站。為保障電梯的安全運(yùn)行，其中一重要環(huán)節(jié)就是按照電梯相關(guān)法律、法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。電梯的檢驗(yàn)包含安裝、改造、重大修理的監(jiān)督檢驗(yàn)，以及現(xiàn)行每年一次的定期檢驗(yàn)。電梯的檢驗(yàn)工作依據(jù)對應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)文件進(jìn)行開展。電梯檢驗(yàn)工作包含了檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備、現(xiàn)場檢驗(yàn)及記錄、檢驗(yàn)問題匯總、檢驗(yàn)報(bào)告出具等多個(gè)環(huán)節(jié)。其中現(xiàn)場檢驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容涵蓋了電梯機(jī)房（機(jī)器設(shè)備間）、井道、底坑中的相關(guān)安全保護(hù)裝置的多項(xiàng)功能試驗(yàn)。為保障現(xiàn)場檢驗(yàn)工作安全順利開展，檢驗(yàn)人員之間需要通過對講設(shè)備保持聯(lián)系。目前模擬對講機(jī)使用比較普遍，它是采用模擬通信技術(shù)設(shè)計(jì)的，將存儲的信號調(diào)制到對講機(jī)傳輸頻率上，也稱為傳統(tǒng)對講機(jī)。結(jié)合本人電梯現(xiàn)場檢驗(yàn)工作的經(jīng)歷，部分傳統(tǒng)對講機(jī)在使用過程中存在信號干擾、通話質(zhì)量不高、待機(jī)時(shí)間短、攜帶不方便等問題，類似問題的出現(xiàn)會直接影響檢驗(yàn)人員之間的及時(shí)有效溝通，間接影響電梯檢驗(yàn)工作的質(zhì)量及效率。

鑒于智能語音交互技術(shù)在多領(lǐng)域的成功應(yīng)用，如智能家居產(chǎn)品中的智能門鎖、“天貓精靈等聊天機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、可穿戴智能設(shè)備等，將智能語音交互技術(shù)融入電梯檢驗(yàn)中的現(xiàn)場檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過語音記錄、語音查詢調(diào)取等方式輔助現(xiàn)場檢驗(yàn)工作，從而有效彌補(bǔ)對講設(shè)備通信不良、文字記錄不便等原因引起的短板。檢驗(yàn)語音助手的應(yīng)用場景示意圖如圖3所示。在資料審查、機(jī)房（機(jī)器設(shè)備間）、井道、底坑等環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)人員均可以通過語音記錄發(fā)現(xiàn)的問題，當(dāng)語音助手通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接到系統(tǒng)后臺時(shí)，檢驗(yàn)人員可以通過后臺的檢驗(yàn)系統(tǒng)查詢核實(shí)電梯的相關(guān)信息參數(shù)，如果后臺接入作業(yè)人員培訓(xùn)系統(tǒng)，即可查詢特種設(shè)備作業(yè)人員證（如安全管理人員證）的相關(guān)信息。在問題匯總環(huán)節(jié)，檢驗(yàn)人員可以通過語音助手調(diào)取現(xiàn)場記錄的隱患語音項(xiàng)目，避免因現(xiàn)場溝通不良或記錄不方便引起的問題描述不準(zhǔn)確甚至是遺漏現(xiàn)象。

圖3 檢驗(yàn)語音助手應(yīng)用框架

3 結(jié)束語

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和提升，智能語音交互技術(shù)也在不斷拓寬其應(yīng)用范圍。然而，據(jù)有關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，智能語音交互技術(shù)的受眾面相對狹窄，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面還存在一定的問題，如何提升語音識別率、突破語音交互場景限制、降低環(huán)境影響、提高復(fù)雜命令的識別率等眾多環(huán)節(jié)都將面臨較大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合電梯檢驗(yàn)工作經(jīng)歷，嘗試將智能語音交互技術(shù)與檢驗(yàn)工作場景進(jìn)行了融合，對智能語音檢驗(yàn)助手的應(yīng)用場景進(jìn)行了探討，盡管在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面還要面臨巨大的挑戰(zhàn)，尤其是在復(fù)雜環(huán)境中的語音識別率以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下的語音數(shù)據(jù)查詢等環(huán)節(jié)，但是對于電梯檢驗(yàn)工作而言，更多新技術(shù)、新思路的大膽嘗試，有助于提升電梯檢驗(yàn)工作的高質(zhì)量發(fā)展。

在挑戰(zhàn)中尋找機(jī)遇，在改革中推動(dòng)發(fā)展，才有越是艱難越向前的動(dòng)力和底氣，電梯檢驗(yàn)工作的發(fā)展如此，特檢事業(yè)的發(fā)展亦是如此。