离线语音空调插座设计应用案例详解

1 概述¶

随着科技的进步，市场上出现大量带语音、手机APP可控制的产品，由此可看出客户对产品的功能要求也越来越高，追求舒适的体验感，特别是对操控性的要求越来越高。目前空调产品的控制方式有以下几类：

• 遥控控制：采用红外遥控或者蓝牙遥控，方便远距离控制，但遥控器容易丢，放置也麻烦。且遥控器上按键较少，当空调插座功能多的时候无法用单次按键控制全部的功能，组合按键不符合人们使用习惯；
• 手机APP控制：每次控制需要打开手机APP，需要联网，同时空调插座需配网，操作繁琐；
• 智能音箱控制：通过如天猫精灵等智能音箱直接控制，相对方便，但音箱需联网状态下才可使用，识别时有隐私安全问题，网络延时大时控制的实时性不好。
• 已经购买好了空调，只能用以上功能控制的，若想重新更换带语音的空调，费钱费事。

为了解决以上痛点，可以采用纯离线语音识别进行控制，在用户不增加太多成本的情况下，让用户享受最新离线语音带来的体验。启英泰伦针对该产品领域，已开发了整套离线语音空调插座方案，下面对该方案进行介绍。

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2 方案优势¶

启英泰伦离线语音空调插座相对传统空调插座方案，可让用户通过语音控制空调插座设备，替换传统遥控器或按钮控制的方式，该方案有以下优势：

• 支持市面95%以上的空调型号，传统空调配空调插座后，秒变智能语音空调
• 可以直接使用语音控制空调插座，且无需联网，自然方便，识别率可达95%以上；
• 空调遥控器3秒一键极速匹配
• 内置多家空调码库，无需额外红外IC
• 语音控制响应快，一般在0.2~0.8s内完成；
• 可远场识别，安静情况下可达10米；
• 方案功耗低，工作功耗仅为0.2W左右；
• 可靠性好，芯片方案已通过双85测试，满足格力、美的等家电巨头要求；
• 整套产品技术已成熟，具有完整的软件、硬件、结构设计方案，节省开发周期，降低开发难度；
• 配合我司语音AI平台开发，可灵活定制唤醒词和命令词，不需要再专门收集语料训练。

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3 应用描述¶

启英泰伦离线语音空调插座方案适用于各类需控制的空调。 语音空调插座产品的使用场景为普通家居环境，在安静和中低噪音下可以达到良好的识别率。其中安静环境的环境底噪在35dB ~ 45dB之间，属于中低噪音环境；产品自身不带噪音。因对于成本和产品空间尺寸要求，可根据具体结构单独进行硬件板的设计。

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4 产品设计流程¶

一个基于我司芯片的标准语音产品设计流程如下图所示：

该流程主要针对我司新用户开发产品使用，包含了前期购买样品Demo进行验证，硬件选型，语音对话逻辑、软硬件方案和结构设计，设计完成后的测试，以及生产测试准备和后续批量采购等步骤。如果是已经熟悉我司方案的老用户，可以直接从中间步骤开始，不用再重复进行Demo测试等工作。

下面针对新用户的开发，对上述流程中的各个步骤逐一描述。

4.1 DEMO测试¶

针对新用户，可以先从我司授权的经销商或直接从我司官网 ☞样品购买 处购买对应的模块或开发板套件，进行识别效果测试，相关的软硬件技术文档可以从本文档中心处获取。用户测试满意后，可以进行硬件选型。

4.2 方案设计¶

选择好合适的芯片或模块后，可根据产品的功能进行下述设计：

• 语音UI（唤醒词和命令词）设计：设计方法可参考 ☞语音UI设计参考；
• 硬件设计：设计方法可参考 ☞硬件设计参考；
• 结构设计：设计方法可参考 ☞产品结构设计；
• 软件开发：设计方法可参考 ☞软件开发。

如用户为首次进行语音方案开发，建议到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取基于相关芯片的语音产品方案设计Checklist文档，进行逐一检查以确保设计效果。如有技术支持需求请联系我司技术支持人员。

4.4 测试验收¶

产品方案设计完成形成样品后，建议对该样品进行相关的识别测试，相关测试方法和标准可参考 ☞识别效果测试。同时，还建议根据产品质量的要求进行各类硬件测试，如双85测试、静电测试等。为了保证最终的识别效果，还建议进行硬件底噪的测试及产品装机后的整机功能测试。

4.5 生产测试¶

样机测试完成后，会转入后续产线批量生产阶段。我司为产品的批量生产做了完善的解决方案，用户可以参考 ☞生产测试 获取更多信息。用户如需要生产测试的相关技术支持，请联系我司技术人员。

4.6 下单采购¶

用户如果要采购我司产品，请点击 ☞样品和批量采购 获取更多信息。

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5 空调插座设计方案介绍¶

5.1 方案特点¶

我司的CI110X芯片内置多个IO和PWM口、集成大量的红外码库，可用单芯片实现语音控制、红外发送控制的主控方案，整体成本较低。

为了方便用户使用，我司已提前做了相应的开发，可以提供完整的语音空调插座主控方案。

5.2 方案框图¶

整个方案如上图所示，CI110X芯片作为主控，可以通过麦克风采集外部语音进行识别，通过IR发出红外波形控制空调，通过功放驱动喇叭播音。如为省成本，还可以将功放和喇叭换为蜂鸣器。

5.3 硬件设计参考¶

​空调插座电控板的一个硬件参考线路图及IO使用情况见下图和附件，用户可以使用CI110X芯片按照相同的使用方式设计硬件电路，可以方便的搭建整套空调插座方案。

☞红外插座参考原理图

5.4 主控方案SDK包说明¶

我司为用户基于上述硬件设计，提供了完整的SDK包，用户可以到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取相关SDK开发包。

本SDK包有以下功能点：

• 控制方式：通过语音控制空调，替换传统遥控器控制或其它方式；
• 控制功能：支持直接命令空调温度、制冷、加热、送风等常用模式；
• 一键匹配：支持按遥控器上面的电源键，合成对所有的按键功能匹配；

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6 产品结构相关注意事项¶

6.1 麦克风结构设计¶

空调插座产品在设计结构时，针对麦克风应当注意以下事项：

• 麦克风布局尽量远离噪声源；
• 麦克风放在空调插座的正面的位置，避免遮挡，保证拾音最大范围；
• 麦克风连线较长可选择带屏蔽的线，远离高压电路；
• 麦克风线扎捆远离电机或电控线；

下图以空调插座为例，讲述麦克风结构开孔及位置的建议方式，固定麦克风的结构件也需要考虑麦克风线方便引出导线和避免干扰。

6.2 喇叭结构设计¶

空调插座产品在设计结构时，针对喇叭应当注意以下事项：

• 考虑到音质，喇叭功率不能太小，建议选用1W以上喇叭，带音腔的喇叭效果会更好一点，同时注意硬件板上的功放驱动能力要匹配喇叭型号；
• 喇叭放置位置以美观及结构布局方便为主，但注意尽量避免和麦克风放在同一位置；
• 不带音腔喇叭可以在结构上做一个音腔密封后能增大音量输出。

下图是一个喇叭规格及开孔的建议。

6.3 红外管选型和结构设计¶

空调插座产品在红外管选型和设计结构可以参考如下文档：

☞红外管选型和设计结构建议

6.4 其它注意事项¶

• 建议选择-32dB±3dB，信噪比大于70dB以上，性价比高的全向模拟麦克风；
• 若空调插座有带震的其它电路，建议选择较厚的麦克风胶套减缓震动，可减小对识别效果的影响；
• 特别注意禁止直接点热溶胶用于固定麦克风头；
• 将麦克风完全插入固定孔内部，避免歪斜，拾音孔中心孔对准麦克风的中心；
• 空调插座内部接线多容易扯松，插头配插座带卡扣会更牢固；
• 选择符合环保RoHS要求的RTV硅胶，推荐常用的硅胶有703/704/737等，或其它有机材料、单组分室温固化硅胶等；
• 多数硅橡胶灌胶厚度小于3mm以内实温完全固化时间为8 ~ 12小时，灌胶厚度 > 3mm以上完全固化时间更长，可分层多次浇灌，确保完全固化稳定密封；
• 生产工艺可把固定麦克风工序提前，另外特别注意麦克风接线在重力拉扯下，未完全固化前容易导致麦克风扯歪，也需注意将麦克风插线固定好。

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7 相关参考资料列表¶

编号	参考资料描述	获取方式
1	标准离线SDK CI110X_SDK_ASR_Offline	请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取
2	空调插座SDK	请到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取
3	测试固件	到 ☞启英泰伦语音AI平台 上获取
4	我司芯片和模块的选型指南	请点击 ☞硬件选型指南 查看
5	我司芯片硬件设计方法参考	请点击 ☞硬件设计参考 查看
6	麦克风和喇叭器件选型	请点击 ☞外围器件兼容列表 查看
7	产品结构设计	请点击 ☞产品结构设计 查看
8	软件开发方法和标准SDK说明	请点击 ☞软件开发 查看各部分内容
9	产品识别性能测试方法	请点击 ☞识别效果测试 查看
10	生产测试的方法	请点击 ☞生产测试 查看

用户如遇到使用问题，请到启英泰伦语音AI平台上提交技术工单，或直接联系我司技术人员获取协助。

审核编辑：符乾江