智能語音技術(shù)在城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳澤

摘要 智能語音技術(shù)作為人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)形式，廣泛應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。近十年來我國(guó)城市軌道交通行業(yè)迎來了最快發(fā)展的階段，智能語音技術(shù)也應(yīng)用到了城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)購票終端、多功能客服等子系統(tǒng)的建設(shè)中。文章結(jié)合智能語音技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境，分析了該技術(shù)在城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景，為自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 智能語音技術(shù);城市軌道交通;自動(dòng)售檢票系統(tǒng);人機(jī)交互

中圖分類號(hào) U29-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）05-0016-03

0 引言

智能語音技術(shù)是機(jī)器獲取人類語言信息的技術(shù)，通過該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。一方面，智能語音技術(shù)可在不同場(chǎng)景內(nèi)進(jìn)行語言的錄入，實(shí)現(xiàn)人對(duì)機(jī)器控制的多樣化、高效化。另一方面，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器的即興口語和自然對(duì)話以及多種語種的同聲翻譯。

1 智能語音技術(shù)概況

智能語音技術(shù)，是人類實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要手段，在各行業(yè)中有著較為廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)主要包括自動(dòng)語音識(shí)別技術(shù)（ASR）和語音合成技術(shù)（TTS）。

1.1 自動(dòng)語音識(shí)別技術(shù)

自動(dòng)語音識(shí)別技術(shù)：ASR，即Automatic Speech Recognition，可實(shí)現(xiàn)將人類語言的聲音信號(hào)，通過設(shè)備拾音、信號(hào)處理轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)識(shí)別的文本文件，用于各種計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)處理。

1.2 語音合成技術(shù)

語音合成技術(shù)：TTS，即Text To Speech，通過計(jì)算機(jī)專用軟件和預(yù)置語音庫數(shù)據(jù)庫，可將任意機(jī)器內(nèi)文字用標(biāo)準(zhǔn)流暢的語言，通過音頻輸出設(shè)備朗讀出來。

智能語音技術(shù)結(jié)合了聲學(xué)、數(shù)字與模擬電路學(xué)、語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的語音輸入輸出，它與當(dāng)今前沿的AI技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了不同應(yīng)用場(chǎng)景下的人機(jī)交互，并從不同程度上替代了手動(dòng)錄入信息及顯示屏上的文字輸出，極大提高了工作、生產(chǎn)效率及人機(jī)交互多樣性。

2 智能語音技術(shù)的應(yīng)用

21世紀(jì)被稱作是IT時(shí)代，隨著集成電路技術(shù)飛速發(fā)展，芯片算力不斷提升，AI智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算已成為科技發(fā)展的重要方向，與此同時(shí)，智能語音技術(shù)也不斷推陳出新，支持方言輸入、俗語、多國(guó)語言兼容等功能。智能語音技術(shù)廣泛應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備、智慧交通、智能家居、機(jī)械制造等領(lǐng)域[1]。

2.1 移動(dòng)設(shè)備

移動(dòng)設(shè)備：移動(dòng)設(shè)備是最早具有智能語音技術(shù)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的終端設(shè)備，通過設(shè)備自身具備的音頻輸入輸出模組，讓用戶通過語音喚醒、即時(shí)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)了用戶通過口語對(duì)移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)等設(shè)備內(nèi)各程序軟件的操作及控制。該技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)較為成熟且應(yīng)用較為廣泛的產(chǎn)品有蘋果公司的Siri及微軟的Cortana，都滿足了以觸發(fā)式語音人機(jī)交互為核心的用戶體驗(yàn)。

2.2 信息處理

智能語音技術(shù)被廣泛應(yīng)用到國(guó)際會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)、政商文體新聞報(bào)道等領(lǐng)域。通過智能語音設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的文字錄入，可實(shí)現(xiàn)多語言機(jī)器翻譯、新聞實(shí)時(shí)播報(bào)等功能。

2.3 智能客服

智能客服中的智能語音技術(shù)可分為線上與線下兩類[2]。隨著智能語音技術(shù)的日益成熟，已有大量物流、金融、保險(xiǎn)、通信運(yùn)營(yíng)商等消費(fèi)型企業(yè)上線智能語音客服，并在消費(fèi)查詢、業(yè)務(wù)辦理、問題處理等部分基礎(chǔ)業(yè)務(wù)中替代了人工客服;在大型商超或是機(jī)場(chǎng)車站中，帶有智能語音功能的客服終端可提供方便快捷的地圖索引、消費(fèi)指南、實(shí)時(shí)的交通與天氣信息。

智能語音客服的優(yōu)勢(shì)主要有3個(gè)方面：

（1）企業(yè)客服實(shí)現(xiàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化，減少人的情感波動(dòng)對(duì)問題處理的干擾;

（2）人機(jī)交互過程中信息的錄入準(zhǔn)確且高效，大大提高了客服接待的效率;

（3）企業(yè)人工成本及管理運(yùn)維成本大大降低。

3 智能語音技術(shù)在城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的應(yīng)用

在城市軌道交通建設(shè)中，智能語音技術(shù)用于自動(dòng)售檢票系統(tǒng)，當(dāng)乘客因?yàn)閷?duì)乘車城市不熟悉或是因?yàn)楫?dāng)?shù)剀壍澜煌ň€路復(fù)雜而導(dǎo)致無法確認(rèn)目的地站點(diǎn)時(shí)，帶有智能語音功能的自動(dòng)售票機(jī)可通過乘客語音輸入的目的地信息，為乘客進(jìn)行后臺(tái)地圖模糊查詢。北京、廣州、南京、合肥、石家莊等城市先后將帶有語音輔助購票功能的自動(dòng)售票終端引入了地鐵工程建設(shè)中。

在車站多功能客服終端上，可通過智能語音功能進(jìn)行儲(chǔ)值票充值、站點(diǎn)信息查詢、更新票卡信息、遠(yuǎn)程客服連線等功能。多動(dòng)能客服終端通過預(yù)置的對(duì)話情景引導(dǎo)乘客進(jìn)行一系列票卡服務(wù)。

3.1 帶有智能語音功能的自動(dòng)售票終端

帶有智能語音功能的自動(dòng)售票終端是在傳統(tǒng)TVM終端設(shè)備上加裝智能語音模塊、路由或通信模塊，通過城市軌道交通專用數(shù)據(jù)傳輸連接云服務(wù)器進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)處理，并以原路徑回傳至售票終端，實(shí)現(xiàn)人機(jī)語音交互購票。智能語音售票終端連接見圖1。

該智能語音售票終端主要由5部分組成：

（1）自動(dòng)售票機(jī)，包括3合1、4合1自動(dòng)售票機(jī)。

自動(dòng)售票機(jī)是軌道交通系統(tǒng)票務(wù)系統(tǒng)的核心設(shè)備終端，終端設(shè)備上的智能語音模組以串口通信或網(wǎng)線連接，此類售票終端配備了運(yùn)行內(nèi)存和存儲(chǔ)空間較大的工控機(jī)（控制單元）用于軟件的二次開發(fā)。

（2）智能語音模組，包括拾音麥克風(fēng)、定位攝像頭、音頻信號(hào)處理單元。

1）拾音麥克風(fēng)為多麥克風(fēng)組合陣列，見圖2，安裝位置一般在TVM運(yùn)營(yíng)狀態(tài)顯示屏與乘客用觸摸屏之間，位置大致與成年人面部位置相平，可更準(zhǔn)確地收集乘客語音信息。帶有智能語音模組的售票終端見圖3。

2）定位攝像頭，該設(shè)備可在售票終端前站立的多個(gè)乘客當(dāng)中準(zhǔn)確選中正在進(jìn)行購票操作的乘客，根據(jù)攝像頭對(duì)乘客口型的捕捉，乘客的語音會(huì)被標(biāo)記為需要處理的音頻信號(hào)。

3）音頻信號(hào)處理單元主要具有聲音信號(hào)降噪處理、數(shù)字模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)送接收、數(shù)據(jù)解碼的功能。麥克風(fēng)收集的大量環(huán)境音頻信號(hào)后，該設(shè)備主要處理被標(biāo)記的購票者的聲音信號(hào)。信號(hào)處理過程見圖4。

（3）專用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。軌道交通工程中一般配有該工程專用的傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中須配置固定帶寬用于智能語音購票業(yè)務(wù)。

（4）網(wǎng)關(guān)，包括有線路由、無線路由、4G或5G通信模塊等。有線路由、無線路由多用于語音模組數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，須設(shè)有專用傳出網(wǎng)絡(luò);若項(xiàng)目未配置專用傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬或工程為舊改項(xiàng)目，可選用4G或5G通信模塊作為數(shù)據(jù)傳輸方式。

（5）云服務(wù)器。云服務(wù)器一般分為公有云（Pulic Cloud）和私有云（Private Cloud），根據(jù)城市實(shí)際售票量和網(wǎng)絡(luò)安全等因素進(jìn)行配置。

公有云可通過Internet使用，服務(wù)器架設(shè)在服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心，成本較低。智能語音服務(wù)結(jié)合在線地圖服務(wù)，為用戶提供操作系統(tǒng)、虛擬化技術(shù)及資源管理，滿足了軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)需求。

私有云為單一工程建設(shè)，因此對(duì)數(shù)據(jù)、安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性有最有效的控制。越來越多城市將私有云建設(shè)納入新的軌道交通建設(shè)規(guī)劃中。如果該城市軌道交通擁有基礎(chǔ)設(shè)施，就可以在原有設(shè)備上部署私有云相應(yīng)的軟硬件。私有云可部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，也可以將它們部署在安全主機(jī)托管場(chǎng)所。架設(shè)私有云需要較大投資，工程需要擁有專用的數(shù)據(jù)中心與通信鏈路及專業(yè)的云端運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。常見的云數(shù)據(jù)中心形式見圖5。自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的智能語音技術(shù)主要調(diào)用了云端數(shù)據(jù)中的模糊搜索、地圖導(dǎo)引功能。

具備智能語音功能的售票終端，可實(shí)現(xiàn)全語音人機(jī)交互購票，購票界面見圖6。語音購票主要分為以下幾步：

（1）選擇售票終端上的語音購票功能?？赏ㄟ^屏幕按鈕或是特定句式的喚醒語音來激活智能語音模組。

（2）根據(jù)系統(tǒng)提示，在售票終端拾音區(qū)域說出目標(biāo)站點(diǎn)或是目的地，智能語音功能會(huì)根據(jù)后臺(tái)云處理為乘客提供最合適的站點(diǎn)。

（3）乘客需要確認(rèn)訂單信息，在屏幕上選擇購票張數(shù)后，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵。

（4）乘客需要選擇支付方式，使用手機(jī)掃碼或使用現(xiàn)金完成購票支付。

3.2 帶有智能語音功能的多功能客服終端

在一些城市，智能語音技術(shù)在幫助乘客購票外，還通過自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的多功能客服終端，實(shí)現(xiàn)了語音問詢功能。多功能客服終端是城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中專門設(shè)置在車站付費(fèi)區(qū)，用于乘客自主處理票務(wù)事項(xiàng)的終端設(shè)備，安裝位置一般設(shè)置在付費(fèi)區(qū)出站檢票閘機(jī)附近。多功能客服終端可向乘客提供儲(chǔ)值卡查詢、乘車歷史查詢、車票異常處理、行政事務(wù)處理等業(yè)務(wù)。常見的票卡問題有以下兩方面：

（1）超乘，乘客所持有單程票需要在購票車站使用并允許在票價(jià)內(nèi)乘車區(qū)間出站，如果乘客超程，需補(bǔ)交實(shí)際車費(fèi)。

（2）超時(shí)，為方便城市軌道交通線路管理，減少各類情況下地鐵線路乘客滯留不出站的情況，乘客一般須在持票過閘進(jìn)入地鐵線路付費(fèi)區(qū)后兩小時(shí)內(nèi)出閘。

乘客可根據(jù)實(shí)際情況在多功能客服上進(jìn)行車費(fèi)補(bǔ)交。帶有智能語音功能的客服終端在火車站、機(jī)場(chǎng)、換乘車站等客流較大的車站可代替車務(wù)人員處理大量票卡問題。同時(shí)多功能客服終端也設(shè)置了人工服務(wù)，在客服終端系統(tǒng)無法處理乘客票務(wù)問題時(shí)，可通過語音遠(yuǎn)程連接客服中心人員進(jìn)行問題處理。

4 智能語音技術(shù)的應(yīng)用前景

智能語音購票通過模糊輸入，AI自動(dòng)推送可選站點(diǎn)，可最快推送最優(yōu)乘車路線，乘客選票時(shí)間從平均34 s下降到15 s，可大大提升購票效率，帶有智能語音技術(shù)的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)緩解日常客流高峰及節(jié)假日大客流起到了強(qiáng)有力促進(jìn)作用。同時(shí)，語音購票功能通過AI智能人機(jī)交互，使乘客操作購票終端的過程變得簡(jiǎn)便，語音索引支付方式，使支付更加便捷[3]。

隨著國(guó)家“十四五”規(guī)劃的發(fā)布，智慧交通、云計(jì)算、電子支付依然是技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的重要內(nèi)容。城市軌道交通作為城市公共交通的組成部分，尤其在人口密集的

大型城市，密集的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)對(duì)緩解市區(qū)交通壓力，帶動(dòng)城市各區(qū)域均衡發(fā)展，對(duì)市民的便捷出行、綠色出行起到至關(guān)重要的作用。在后續(xù)軌道交通項(xiàng)目建設(shè)中，云計(jì)算、智能語音技術(shù)、人臉識(shí)別技術(shù)、智慧車站、智慧運(yùn)維、無感過閘的概念也將引入城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的建設(shè)中。

5 結(jié)語

智能語音技術(shù)自提出至今已有數(shù)十年，技術(shù)發(fā)展初期，該技術(shù)僅被應(yīng)用在文字錄入的工作中。隨著AI智能、軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，智能語音技術(shù)與電子支付、云服務(wù)、智能客服終端深度融合，進(jìn)一步提高技術(shù)可靠性及準(zhǔn)確率，為城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的不斷優(yōu)化升級(jí)提供便利。

參考文獻(xiàn)

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[3]景亮， 趙程， 劉平. 人臉識(shí)別技術(shù)在城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用及探討[J]. 上海建設(shè)科技， 2021（2）： 24-26.