智能语音交互技术在电梯检验中的应用探讨

马连峰，汤偲愉

(1.江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院，江苏无锡，214000；2.中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡，214000)

0 引言

随着人工智能技术的不断发展，集语音识别、语音合成、自然语言理解等技术于一体的智能语音识别技术得到了人们广泛的关注。人们通过对该项技术的不断深入研究，在多种实际应用场景下，赋予产品“能听、会说、懂你”式的智能人机交互体验。其应用案例遍及金融、保险、司法、电商、智慧交通、可穿戴设备等众多领域，呈现多元化趋势，为人们工作生活的各个方面提供了更为方便快捷的服务。

在《特种设备安全监察条例》中，特种设备是指涉及生命安全、危险性较大的锅炉、压力容器（含气瓶，下同）、压力管道、电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施和场（厂）内专用机动车辆。电梯，作为八大类特种设备之一，已经成为人们工作生活中不可或缺的“朋友”。在《特种设备目录》中给出了电梯的定义，是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。非公共场所安装且仅供单一家庭使用的电梯除外。其包含的类别和品种如表1所示。属于《特种设备目录》范畴的电梯应按照国家有关规定进行检验。随着智能语音交互技术的不断发展，结合电梯检验工作中的各个环节，尝试将智能语音交互技术作为辅助融入其中，对于电梯检验工作具有一定的推动作用。

表1 特种设备目录中电梯的范畴

1 智能语音交互技术简介

智能语音交互是基于语音输入的新一代交互模式，通过一定的语音输入就可以得到相应的反馈。智能语音交互技术综合了多项关键技术，包括语音识别、自然语音处理以及语音合成技术，是一项系统性工程。为了更好地实现语音交互的效果，达到应用目的，需要综合运用以上三种关键技术。智能语音交互的流程如图1所示，首先人的语音信号通过语音识别技术转换成文字；然后这些文字通过自然语言处理技术转换成系统能够理解的结构化文字，比如记录语音、寻找答案等；继而通过人机对话技术、语音合成技术来实现交互功能。

图1 智能语音交互的一般流程

作为智能语音交互的第一步，语音识别技术的目标是将人类语音中的词汇内容转换为机器可读的输入，是一个语音信号到文字内容的解码过程。语音识别技术的实现过程如图2所示，主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训练技术三个方面。

图2 语音识别的实现过程

作为智能语音交互技术的一个重要环节，自然语言处理是利用计算机对自然语言文本进行理解、处理，并提取文本语义的过程。是计算机科学、人工智能、语言学和自然语言之间的相互作用的领域。现代自然语音处理算法是基于机器学习，尤其是统计机器学习来实现的。自然语音处理包含的关键技术包含汉字编码词法分析、句法分析、语义分析、文本生产、语音识别。在实际应用中，自然语言处理任务不仅仅只包含文本一种模态，而可能包含音频、图像、视频等多种模态。多模态下的自然语言处理有助于对语言文本信息形成更好的理解。

作为智能语音交互的重要支撑技术，人机对话技术的目的是让机器通过与人类的对话交互，以更自然更为友好的方式帮助用户高效地完成任务，以及与用户进行一定的情感沟通。在对用户的输入进行语音识别和内容理解后，通过人机对话技术管理对话状态、生产合理回复，以实现连续的语音智能交互。根据对话的性质可以将人机对话技术分为任务型对话和开放域对话等类型。其中任务型对话是通过人机对话的形式帮助用户高效地完成各种类型的任务，比如在线预定任务等。而开放域对话的目标是与用户进行不限主题的自由对话，以满足情感沟通等社交要求。

作为智能语音交互的最后一环，语音合成技术是利用机器和一些专门装置制造语音的技术。该技术涉及声学、语言学、数字信号处理等多个学科技术。广义上的语音合成，包括语音合成、歌声合成、音乐和声音合成等各方面，而狭义的语音合成则是指机器读语音。人机对话的结果仍然以语音的方式反馈给用户，从而实现智能语音交互系统的完整闭环。

2 智能语音交互技术在电梯检验中的应用探讨

电梯作为人们日常出行不可或缺的交通工具，是出门的第一站，回家的最后一站。为保障电梯的安全运行，其中一重要环节就是按照电梯相关法律、法规、安全技术规范的要求进行检验。电梯的检验包含安装、改造、重大修理的监督检验，以及现行每年一次的定期检验。电梯的检验工作依据对应的作业指导文件进行开展。电梯检验工作包含了检验前的准备、现场检验及记录、检验问题汇总、检验报告出具等多个环节。其中现场检验项目内容涵盖了电梯机房（机器设备间）、井道、底坑中的相关安全保护装置的多项功能试验。为保障现场检验工作安全顺利开展，检验人员之间需要通过对讲设备保持联系。目前模拟对讲机使用比较普遍，它是采用模拟通信技术设计的，将存储的信号调制到对讲机传输频率上，也称为传统对讲机。结合本人电梯现场检验工作的经历，部分传统对讲机在使用过程中存在信号干扰、通话质量不高、待机时间短、携带不方便等问题，类似问题的出现会直接影响检验人员之间的及时有效沟通，间接影响电梯检验工作的质量及效率。

鉴于智能语音交互技术在多领域的成功应用，如智能家居产品中的智能门锁、“天猫精灵等聊天机器人、自动驾驶、可穿戴智能设备等，将智能语音交互技术融入电梯检验中的现场检验环节，通过语音记录、语音查询调取等方式辅助现场检验工作，从而有效弥补对讲设备通信不良、文字记录不便等原因引起的短板。检验语音助手的应用场景示意图如图3所示。在资料审查、机房（机器设备间）、井道、底坑等环节，检验人员均可以通过语音记录发现的问题，当语音助手通过移动网络连接到系统后台时，检验人员可以通过后台的检验系统查询核实电梯的相关信息参数，如果后台接入作业人员培训系统，即可查询特种设备作业人员证（如安全管理人员证）的相关信息。在问题汇总环节，检验人员可以通过语音助手调取现场记录的隐患语音项目，避免因现场沟通不良或记录不方便引起的问题描述不准确甚至是遗漏现象。

图3 检验语音助手应用框架

3 结束语

随着人工智能技术的快速发展和提升，智能语音交互技术也在不断拓宽其应用范围。然而，据有关调查发现，智能语音交互技术的受众面相对狭窄，在技术实现等方面还存在一定的问题，如何提升语音识别率、突破语音交互场景限制、降低环境影响、提高复杂命令的识别率等众多环节都将面临较大的挑战。本文结合电梯检验工作经历，尝试将智能语音交互技术与检验工作场景进行了融合，对智能语音检验助手的应用场景进行了探讨，尽管在技术实现方面还要面临巨大的挑战，尤其是在复杂环境中的语音识别率以及移动网络下的语音数据查询等环节，但是对于电梯检验工作而言，更多新技术、新思路的大胆尝试，有助于提升电梯检验工作的高质量发展。

在挑战中寻找机遇，在改革中推动发展，才有越是艰难越向前的动力和底气，电梯检验工作的发展如此，特检事业的发展亦是如此。