Java を使用して音声認識に基づくスマート ホーム制御システムを作成する方法

人工知能テクノロジーの急速な発展に伴い、スマートホームは現在最も注目されているトピックの 1 つとなっています。スマート ホーム制御システムを実装する方法は、多くの開発者の焦点になっています。この記事では、Java 言語を使用して音声認識に基づくスマート ホーム制御システムを作成する方法を詳しく紹介します。

1. 要件分析

スマート ホーム制御システムの主な機能は、家庭内のさまざまなスマート デバイスのスイッチ、温度、湿度、その他のパラメーターを制御することです。同時に、システムは音声ウェイクアップ、音声制御などの音声ベースの操作をサポートする必要があります。

2. 技術の選択

このシステムは Java 言語を使用して開発されており、主な技術は次のとおりです:

1. 音声認識技術: Baidu AI オープン プラットフォームの音声認識 API 。

2. スマートデバイス制御技術: MQTT プロトコルを使用して特定のスマートデバイスと対話します。

3. フロントエンド表示テクノロジ: 基本フレームワークとして Spring Boot を使用し、フロントエンド フレームワークとして Vue.js を使用します。

3. システム設計

スマート ホーム システム全体は、音声認識、MQTT プロトコル通信、フロントエンド ディスプレイの 3 つの主要な部分に分けることができます。以下にそれらを紹介します。

音声認識部分

Baidu AIオープンプラットフォームが提供する音声認識APIを利用し、音声入力や音声のテキスト化を実現します。次に、受信した音声を解析し、解析結果に基づいて対応する操作を実行する必要があります。

MQTT プロトコル通信

#MQTT は、モノのインターネットでの通信に適した、軽量で柔軟かつシンプルなマシンツーマシン (M2M) 通信プロトコルです。スマート ホーム システムでは、スマート デバイスとシステム間の通信プロトコルとして MQTT プロトコルを使用できます。

フロントエンド表示

システムのフロントエンドは Vue.js フレームワークを使用し、認識された音声と対応する操作結果を表示できます。同時に、システムは音声ウェイクアップ機能をサポートしており、「リトルアシスタント」というキーワードを言うだけで、システムは認識状態に入ることができます。

4. システム実装

Baidu 音声認識 API

Baidu AI オープン プラットフォームは、音声認識用の API を直接呼び出すことができる REST ベースの API インターフェイスを提供します。 API は次のように使用されます。

public String recognize(InputStream ins, String format, int rate, String token) throws Exception {
        String url = "https://vop.baidu.com/server_api";
        url += "?cuid=" + "test";
        url += "&token=" + token;
        url += "&dev_pid=" + "1536";
        url += "&rate=" + rate;
        url += "&channel=" + "1";
        String result = "";
        byte[] data = readInputStream(ins);
        String base64Data = Base64Utils.encodeToString(data);
        try {
            Map<String, Object> paramMap = new HashMap<>();
            paramMap.put("format", format);
            paramMap.put("speech", base64Data);
            paramMap.put("len", data.length);
            paramMap.put("cuid", "test");
            paramMap.put("token", token);
            paramMap.put("dev_pid", "1536");
            paramMap.put("rate", rate);
            paramMap.put("channel", 1);
            HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
            MediaType type = MediaType.parseMediaType("application/json;charset=UTF-8");
            headers.setContentType(type);
            HttpEntity<Map<String, Object>> request = new HttpEntity<>(paramMap, headers);
            ResponseEntity<String> responseEntity = restTemplate.postForEntity(url, request, String.class);
            if (responseEntity.getStatusCode() == HttpStatus.OK) {
                result = responseEntity.getBody();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            result = "error:" + e.getMessage();
        }
        return result;
}

MQTT プロトコル通信

MQTT プロトコル通信を使用する前に、MQTT プロトコル、MQTT クライアントなどを含む MQTT の関連知識を理解する必要があります。 Paho MQTT クライアント ライブラリを使用して通信を実装します。具体的な実装については、次のコードを参照してください:

MqttClient mqttClient = new MqttClient(brokerUrl, clientId, persistence);
mqttClient.setCallback(new MqttCallback() {

    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("收到消息主题 : " + topic);
        System.out.println("收到消息Qos : " + message.getQos());
        System.out.println("收到消息内容 : " + new String(message.getPayload()));
    }

    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
        
    }

    public void connectionLost(Throwable cause) {
        System.out.println("连接断开，可以做重连");

    }
});
MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
connOpts.setCleanSession(true);
connOpts.setUserName(userName);
connOpts.setPassword(password.toCharArray());
connOpts.setConnectionTimeout(10);
connOpts.setKeepAliveInterval(20);
mqttClient.connect(connOpts);

フロントエンド ディスプレイ

Vue.js フレームワークを使用すると、迅速に構築できますフロントエンド ディスプレイ 具体的な実装については、次のコードを参照してください ：

import Vue from 'vue'
import App from './App.vue'
import ElementUI from 'element-ui';
import 'element-ui/lib/theme-chalk/index.css';

Vue.config.productionTip = false
Vue.use(ElementUI)

new Vue({
  render: h => h(App),
}).$mount('#app')

5. システム テスト

システムの設計と実装が完了したら、テストを実行する必要があります。テストは主に以下の 2 つの側面から行われます:

1. 音声認識テスト: 指定された音声内容を読み取って、システムが音声内容を正しく認識し、認識結果を出力できるかどうかをテストします。

2. 制御デバイステスト: さまざまな種類のスマートデバイスを制御し、システムがデバイスの状態を正しく制御できるかどうかをテストします。

6. 概要

この記事では、Java 言語を使用して音声認識に基づくスマート ホーム コントロール システムを作成する方法を詳しく紹介します。実装プロセスでは、Baidu AI オープン プラットフォームの音声認識 API、MQTT プロトコル通信、Vue.js などのテクノロジーを適用する必要があります。同時に、システムテストプロセスでは、音声認識機能とデバイス制御機能のテストに重点を置く必要があります。

以上がJava を使用して音声認識に基づくスマート ホーム制御システムを作成する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。