Сградни осветителни системи с гласово управление

Много съвременни производители на осветителни компоненти и системи интегрират възможности за гласов контрол в продуктите си. Тази пазарна тенденция е провокирана от възможностите за все по-тясно интегриране на осветлението в платформите за сградна и домашна автоматизация, както и от разширяването на технологичните модели за управление на интелигентната осветителна техника.

Развитие на сегмента

Самостоятелните LED крушки доскоро бяха най-популярният продукт в сегмента на осветителните продукти с гласово активиране или управление. Те осигуряват решение за отделни сградни зони или помещения, в които обикновено ръцете на ползвателя са заети, например работни места. Предимствата им се свеждат до лесната инсталация и експлоатация, както и до тяхната независимост от останалите автоматизирани услуги в сградата, когато това е необходимост.

Все по-търсени са цялостните интелигентни осветителни решения с гласово управление, позволяващи интегриране в платформи за сградна автоматизация. В такива сценарии е възможно комбинираното управление на сградното осветление с автоматизираните щори и сенници с цел постигане на биодинамичен подход при интериорното осветление, при който се използва максимално количество дневна светлина и се следва естественият биологичен ритъм на организма. Възможностите за включване, изключване и димиране на интелигентната осветителна система с гласови команди оптимизира комфорта, улеснява управлението и подобрява достъпа до персонализирана осветителна услуга, дори и за лица с двигателни затруднения.

Доскоро интелигентното осветление в сградата се управляваше основно чрез мобилни приложения, димери, клавиатури, ключове и сензори. Навлизането на т. нар. виртуални асистенти (хъбове за домашна/сградна автоматизация) все по-масово в ежедневието ни позволи популяризирането на осветителните системи с гласово управление в множество жилищни, търговски и обществени приложения. Актуален доклад на маркетинговата агенция Tractica изчислява, че през 2015 г. в употреба са били над 390 млн. такива устройства, а броят им се очаква да достигне рекордните 1,8 млрд. през 2021 г.

С помощта на тези устройства може да бъде автоматизирано не само интериорното, но и външното осветление на един обект. Необходимите елементи на една сградна осветителна система с гласово управление са платформа за управление на осветлението (или цялостна за сградна/домашна автоматизация), съвместим виртуален асистент или друго подобно устройство (с вградени функции за регистриране и обработка на аудио данни), мобилно приложение и стабилна безжична интернет връзка. Масово предлаганите хъбове за автоматизация на пазара са с отворен код, което позволява свързването им с продукти на различни производители.

Технологични възможности

С помощта на съответните команди потребителите могат да включват или димират осветлението в сградата на ниво помещение или зона, да активират различни осветителни сценарии, да променят цвета и други характеристики на светлината и т. н. Виртуалните асистенти могат да обработват постъпващата аудиоинформация или локално, или чрез облак-базирана услуга. Вторият вариант се отличава с по-голяма функционалност и възможност за запаметяване и обработка на по-големи бази от команди, но е свързана с необходимост от непрекъсната връзка към облачния сървър и кореспондиращия риск от кибератаки.

На база разчетената от софтуера команда контролната система на осветлението изпраща съответния сигнал към даден единичен осветител или група осветителни тела. Много производители предлагат и възможност за безжични ъпдейти на софтуера с цел оптимизиране на комуникационната връзка и сигурността на системата. На пазара са достъпни осветителни платформи с гласово управление, които варират по възможности, мащаб и функции.

Локална обработка на гласови команди

Локалната обработка на постъпващите към системата гласови команди за управление на осветлението се предпочита в случаи, когато се оперира с ограничен брой команди, управляват се малък брой зони или помещения, или информацията в системата е чувствителна и крие риск за сигурността на сградата или обитателите й при злонамерен достъп. Друго предимство е елиминирането на зависимостта между интернет връзката и управлението на осветлението.

Локалните интерфейси за обработка на аудиоинформация обикновено са логичен избор за управление на домашни осветителни системи. При тях броят команди се свежда до няколко прости инструкции от типа "включи осветлението в кухнята" или "димирай осветлението в спалнята с 30%". Подобен набор от прости задания не изисква използването на облачни ресурси за съхранение и обработване на бази данни.

За такива приложения производителите на оригинално оборудване интегрират в осветителните продукти микроконтролери с гласови интерфейси, които позволяват работа и в офлайн режим. Освен първоначалната инвестиция в закупуването на подобна система последващото й използване не генерира допълнителни разходи, произтичащи от интелигентния й характер и гласовото й управление в допълнение към традиционните сметки за електричество.

Избор на хардуерни компоненти

В зависимост от обекта и приложението на осветителната система с гласово управление хардуерната й конфигурация варира значително по спецификации и функции. Изборът на хардуерни компоненти се свежда до достатъчно надеждни решения, които да обезпечат безпроблемната работа на платформата в реална среда. Ключов елемент от системата са устройствата за регистриране на гласови команди (виртуалните асистенти, хъбове, говорители и т. н.). Обикновено те са разположени на някое централно място в помещението, а потребителят се намира на известно разстояние от тях.

В средата е възможно да са налични и множество различни източници на шум и други гласови дразнители, които да затрудняват работата на системата. Важно условие за функционалността на една платформа за гласово управление на осветлението е да позволява дистанционния му контрол, тъй като прекаленото доближаване на говорителя би било почти равнозначно на това потребителя да отиде до ключа на лампата и да го активира ръчно.

Ето защо устройствата с гласово управление трябва да са специализирани в улавянето и интерпретирането на гласовите команди, свързани с контрола на осветлението, без риск от фалшиви задействания или отказ. Те трябва да разполагат със съответния толеранс към различни шумове на средата, музика или фонови разговори.

В обобщение, микрофонът – едно от най-важните устройства в системата за гласово управление на осветлението, трябва да притежава съответния минимум от функции и характеристики. Той трябва да позволява на потребителя да подаде команда от всяка част на помещението, под всякакъв ъгъл и да е устойчив на шум.

По-голяма част от устройствата с гласово активиране остават пасивни, докато не регистрират специална кодова или активираща дума, която ги инструктира да влязат в активен режим да очакват последваща команда. При възприемането на даден звуков сигнал, системата го сравнява с наличните шаблони в базата си и го превежда в текстова команда чрез т. нар. ASR (Automatic Speech Recognition) алгоритми за автоматично разпознаване на реч.

Обработка на активиращи команди

Добрият софтуер за разпознаване на кодови (активиращи) думи и речеви команди трябва да се отличава с висока прецизност – винаги да реагира на произнесена активираща команда, да не изисква многократното й повтаряне и да не включва активен режим в останалото време. За целта се използват и специални кодови команди, подходящи за целта – лесни за произнасяне и непредполагащи объркване с друга дума. Избягват се често употребявани думи като различни поздрави, които могат да бъдат произнесени в друг контекст. Много производители на осветителни системи с гласово управление предлагат списък с подходящи варианти на кодови или активиращи команди.

ASR алгоритмите за разпознаване на реч разполагат с съответната база от акустични модели, с която системата сравнява регистрирания аудио сигнал. Те трябва да са способни да изолират фоновия шум и да са толерантни към вариации в произношението, силата на изговаряне и т. н. За безпроблемната им работа е важно микрофонът да предлага непрекъснат и чист аудио сигнал. За тази цел тези устройства се оборудват със специализирани DSP процесори за цифрова обработка на сигнал, заглушаване на шума, елиминиране на ехо и др.