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一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

本文作者:王金旺 2020-03-18 14:26
导语:声控电梯这波热潮带来的化学反应。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

你是否想过,未来某一天,你可以像唤醒智能音箱一样语音控制电梯?

在这场疫情到来之前,我不曾想过这个问题。

但是,在疫情中,它确实在某些医院、园区、写字楼中开始应用。

改造一部声控电梯,需要几步?

2020年,复工后的生活让在家中备受各类种疫情信息轰炸的上班族多少有些忧虑,当从“云办公”切换到“坐班制”的模式时,这种忧虑尤其明显。

经历了封路、封城、小区戒严,如今世卫组织又将新冠肺炎列为“大流行病”,一百多个国家出现确诊病例超10万例,让区域防控机制不断升级。快递、外卖、公共交通均针对疫情做出了调控,通过无接触避免病毒传播,因疫情而起的无接触服务由此席卷了关乎民众出行的各个行业,甚至电梯这一狭小空间也被考虑在内。

不得不说,物联网时代对用户体验的高度重视,以及各厂商的响应速度,达到了常人难以想象的地步。不少电梯厂商通过与互联网厂商合作,应用各类新兴控制方案,开始对电梯进行改造。

其中,智能语音方案在此期间应用尤其广泛,声控电梯也成为疫情期间被唤醒的一类“新物种”。

2月18日,思必驰位于苏州腾飞创新园的总部大楼完成了声控电梯的改造。

整部电梯的改造其实可以分为内外两部分,在电梯内部,加装选层装置,在电梯外部,加装呼层装置,两者均是通过语音模拟物理按键,将按键并联语音控制,实现语音控制电梯。

整个声控电梯改造过程很快,不过由于考虑到安全性、可靠性等因素,我们当时请了原装电梯的售后工程师来做现场指导,我们边做边学,实际上也只用了两个小时。

思必驰IoT产品总监梅剑雄告诉雷锋网。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

思必驰在此次疫情期间推出了智能电梯离线语音方案,这一方案在思必驰总部大楼电梯中的应用,多少有些场景验证的意思,其实早在2月2日,内部就已正式立项并开始紧急研发的方案。

当时的主要工作是将我们此前成熟的语音方案移植到电梯场景中,做一套完整的智能电梯语音方案。

到2月15日,这一方案的软硬件其实都已经调试完成,当时在找实际落地设备时,想到我们公司大楼刚好有电梯,于是就和公司申请,将这一方案应用到了我们总部大楼的电梯中。

看似一次简单的电梯改造,看似一个简单的语音方案研发,其实中间仍有诸如语音模型训练、硬件方案设计等诸多细节,这些细节的打磨主要解决的是拾音、降噪问题。

语音模型:电梯场景中特殊的噪音与降噪

国际上针对智能语音技术的识别率、翻译准确率等参数的相关竞赛已经进行了将近十年,智能语音技术也迭代优化了近十年,如今智能语音技术的成熟度已经足以支撑相关产品应用到家居、车载等生活场景中,市面上也有了科大讯飞、思必驰、云知声、声智科技等一批以语音技术为核心的AI独角兽企业及初创企业。

雷锋网向多家厂商了解到,电梯场景中的语音方案与家居、车载场景中的语音方案基本类似,不过由于所需的控制功能(呼叫电梯、选层)更简单,不需要太多定制化,最需要考虑的反而是基本的降噪问题。

电梯场景中应用的语音控制方案需要考虑哪些噪声?梅剑雄解释称:

其实在密闭的电梯空间中,噪声分两种,设备自身的噪声,如开关门产生的摩擦声、运行的声音、通风设备的风噪;还有外部的噪声,如乘客说话的声音、电梯开关门产生的风压,开关门产生的风压噪声。

其实这些因素在此前多年研发的方案中我们都有考虑到,只不过此次在电梯中应用需要做一些特殊的定制优化。

对于这样的噪声处理,思必驰通过对降噪算法进行场景化优化,以及搭载自家生态公司深聪智能研发的语音芯片TH1520,进行降噪。

我们针对语音算法在芯片上做了很大的性能优化,使得算法与芯片完全适配,这样就可以通过此前80%的算力实现100%的性能,节省下来的算力可以通过增加算法的复杂度,进一步提升降噪能力。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

正如神枪手都是用子弹喂出来的一样,好的AI算法也都需要用大量数据来训练,AI语音算法显然也是如此。据梅剑雄透露,思必驰智能电梯语音方案研发过程中,一周内,通过公司员工和思必驰的众包平台收集了万分钟电梯场景下的录音数据(其中80%为有效数据)作为数据集对模型进行了再次训练和优化。

在硬件上,我们对麦克风的位置也做了多次调整,需要反复多次试验,以寻求在电梯场景下的最佳位置。

据官方信息显示,思必驰此次发布的智能电梯离线语音方案,“1-3米唤醒成功率>97%、识别率>95%”。

同样对智能语音解决方案有深入理解的科大讯飞,也在近期对外发布了智能电梯离线语音方案,科大讯飞消费者业务群AIoT平台产品研发部副总经理周正友告诉雷锋网:

考虑到电梯运行噪音的干扰、封闭小空间声场的变化、空间光滑引起的声音反射的变化等干扰因素,讯飞智能电梯语音解决方案采用传统HMM-NN模型和基于深度学习的End-to-End方案的混合模型架构,发挥End-to-End系统高召回率的特性,同时兼顾HMM-NN系统误唤醒稳定的特性。此外,在语音模型和声学模型上也做了优化:

语音模型,采用了基于深度学习的解码网络,针对高频词汇进行了重点训练,增强高频指令集的识别率,降低串扰率;

声学模型,针对电梯密闭场景以及常用词汇(尤其是数字)进行训练数据扩充,提升高频指令集的音素切分效果。

离线语音方案只是智能语音技术中的一个分支,可以通过对本地指令的支持和识别,来满足诸如电梯此类更为本地化、更加注重功能性的场景应用。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

然而,在此次疫情中也涌现出了诸多智能电梯在线语音方案,包括科大讯飞、云知声等厂商在发布智能电梯离线智能语音方案的同时,也发布了在线版语音方案。

在线语音方案or离线语音方案?

与离线语音方案不同的是,在线语音方案需要有较好的网络环境支撑,通过网络连接到云端资源,提供除“选择楼层”、“开关电梯门”这些基本功能型操作之外的语音播报信息的能力。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

讯飞智能电梯在线语音方案除具备离线方案的所有功能外,还可实现更加丰富的语音交互功能,包括播报海量云端信息,实现百余种语音技能,动态切换及数十位发音人等。

对于二者功能上的差异,周正友这样解释。

在线语音方案在提供更丰富的语音播报功能和信息的同时,其实也提高了软硬件成本,例如硬件层面需要加装网络相关的传感器。当然,即使在线语音方案成本更高,但相对于电梯成本来说,也是九牛一毛。

是该选在线语音方案,还是选离线语音方案,除去成本外,还有三个因素值得考虑:

第一,网络环境是否允许。在线语音方案涉及到云端资源的应用,因而需要有较好的网络环境支撑,因而尤其在电梯这样特殊场景,是否有优质网络直接决定了选择拥有更丰富功能的在线语音方案是否会有与之相匹配的更好的用户体验。

第二,施工周期能否接受。相对离线语音方案来说,在线方案部署更复杂,部署周期也更长。

同样推出了智能电梯离/在线语音方案的云知声告诉雷锋网,“纯离线语音方案部署起来非常快;在线方案部署涉及到对电梯井的网络部署等工作,部署会更复杂,周期也会更长。疫情期间客户对方案部署周期很重视,所以现在市面上已经落地的智能电梯语音方案采用纯离线方案的会更多。”

第三,是否需要更多的语音播报等功能。电梯中的语音控制方案是否需要更多的语音播报功能,这主要看电梯厂商或酒店、地产等应用方的考虑。

从功能上而言,离线语音方案已经能够满足当下基本应用需求,而且离线语音方案的语音交互稳定性更高、响应速度也更快。

不过在线方案除去能够提供更多的语音播报功能外,雷锋网认为,更实用的还是在控制方式上引入了更多可能。云知声此次在智能电梯方案中引入「小程序梯控」功能,正是基于在线语音方案用户可以通过手机小程序远程呼叫电梯。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

在线方案的应用,为智能电梯的控制方式提供了更多可能;在线语音方案的应用,其实更多还是智能电梯需求侧对于智能语音此类技术高智能化的期望。

具体到实际应用场景中,还需要考虑另一个问题——该方案要覆盖的是前装市场,还是后装市场。

电梯行业的前装市场与后装市场

前装市场、后装市场概念常见于汽车行业中,其实,在电梯行业中,也有类似的前装市场与后装市场之分。

在电梯行业中,前装市场和后装市场的界限可以理解为在于是否已出厂。电梯出厂前,包括没有完成或已经完成的电梯产品都可以认为是前装市场产品;电梯出厂后,已经安装到各楼宇的电梯则是后装市场产品。

电梯前装与后装两类场景,由于工程部署的环境不同,电梯改造难易程度也不同,智能语音技术厂商也会提供完全不同的解决方案。

在前装市场,由于是在原厂生产或改装过程中加入的语音方案,因而只需要将语音模块嵌入到电梯中,所以他们可能只需要一个主控模块;

对于后装市场而言,尤其像这次疫情中亟需改造的电梯,我们会提供一个即插即用的模块,直接安装到电梯中,完成简单的接线就可以使用。

对于两类场景所需的解决方案的差异,梅剑雄在实际项目研发中深有体会,具体针对以上两类应用市场,又可以将智能电梯语音解决方案从工程部署上分为两类:

  • 第一类,通过485或CAN总线实现语音模块与电梯中控系统的通信,这类方案接线少,但需要通过电梯原厂或供应商配合完成方案改造,改造周期较长;

  • 第二类,通过线控并联方式,通过语音模拟物理按键实现改造(典型案例如思必驰总部大楼电梯的改造),这类方案实施起来更快,但由于电梯属于特种安全设备,仍需要有专业的电梯售后现场指导。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

湖北宜昌第二人民医院声控电梯安装现场,图源:启英泰伦官网

显然,前装市场对智能语音方案的需求和应用,更符合产品研发的常规逻辑,这样的产品研发,其实早年间已经开始,在疫情期间升温的智能电梯语音方案,也已经在电梯厂商发布会的PPT上,甚至部分国际电梯品牌的高端产品线中出现多年。

电梯物联网的这几年

讯飞在2016年就已经有了智能电梯语音解决方案,此前几年也不断有电梯厂商来讯飞交流。

科大讯飞告诉雷锋网。

科大讯飞涉足电梯行业之初,首先考虑的是前装方案,杭州西奥电梯正是科大讯飞在电梯领域的早期合作厂商,双方合作可以追溯到2018年。

2018年8月,西奥电梯到科大讯飞合肥总部进行了一次深入交流,也是在此次交流之后,双方开始合作研发智能电梯(在线)语音方案,当时用到的正是科大讯飞麦克风阵列解决方案,据科大讯飞透露,这一方案其实早在2019年年初就已经调试完成。

在2020年疫情期间的新闻报道中,西奥电梯余杭区工厂中的三台配备智能语音功能的电梯用到的正是此前与科大讯飞合作的智能电梯在线语音方案。

智能电梯语音方案其实只是电梯行业对大数据、物联网、人工智能相关技术应用的冰山一角,近年来,随着经济下行倒逼产业升级,传统电梯产业对数字化、智能化技术变革的热情已经燃烧多年,包括奥的斯、日立、三菱、迅达、西奥等国内外知名电梯品牌已经早早开始将物联网、大数据、人工智能技术应用到电梯产品中。

电梯物联网的概念由此而生。

电梯物联网不仅仅是呼梯方式的一次变革,更重要是通过对电梯加装信息采集设备(或模块)以及多种有线、无线传输技术,将电梯的运行状态、故障报警、监控视频等信息汇聚到物联网综合管理平台上,通过多种算法对数据进行分析处理,实现电梯的智能运维。

相对于智能电梯而言,电梯物联网是一个更为时髦的概念,但多数电梯厂商对于这一概念并不陌生。

早在2016年,日立电梯对外发布了Lumada物联网核心平台,将大数据、物联网、人工智能等技术应用到电梯产品中。日立电梯副总裁贾宇辉此前在接受媒体采访时表示,将大数据应用于电梯上,其一可以为定向产品研发提供数据支持;其二进行可预见性的维护,为维修员工提前准备好重点信息;其三和建筑方面的数据结合,应用于相关场景。

2018年5月,在世界电梯博览会上,奥的斯推出了Otis ONE物联网服务平台(又称数字化电梯维保服务平台);也是在此次展会上,奥的斯还展示了集成亚马逊Alexa和微软Cortana语音控制功能的智能电梯。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

西奥电梯总裁周俊良此前也表示,“随着智能化程度越来越高,电梯厂商需要考虑如何跟上时代的步伐。西奥电梯在2012年新工厂采购设备开始考虑数据连接问题,西奥电梯的目标是通过人脸识别、智能语音等技术打造'会思考有温度的电梯'。其中,如碧桂园、融创等西奥电梯的战略合作伙伴已经开始启用智能电梯。”

目前西奥电梯在物联网技术方面有怎样的应用和布局?西奥电梯告诉雷锋网:

几年前,西奥就已经启动了物联网技术和智能化技术的布局,西奥的北斗星智能服务系统就是采用了物联网相关技术,通过数据采集、平台计算、提前预警这些措施提升我们对客户需求的响应速度和服务质量。

智能化的身份识别梯控技术,既保障了业主的安全,也使他们的乘梯体验越来越好,比如业主回家通过单元门机时,就可以为他召好电梯,自动登记上楼的目的楼层,出门下楼时只需要在家里的室内机登记上要去的楼层,电梯就会帮他自动按好下楼的按钮,电梯到达时自动登记要去的1楼或地下车库等楼层,全程实现无接触乘梯。

对于年轻一族,我们也研发了使用手机远程呼梯的产品,所有的乘梯过程操作在乘梯前手机上一次性操作完成,这个产品在商务办公写字楼尤其受欢迎。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

在物联网这波浪潮中,传统电梯行业也在生产侧、管理侧,以及产品侧极力寻求变革。疫情期间,无接触服务的兴起,为智能电梯语音方案的落地应用提供了一个“机会”,显然,一些智能语音技术厂商、电梯厂商也抓住了这样的机会,开始将声控电梯这一青涩少年推到聚光灯下。

等待“机会”的三股力量

2016年,科大讯飞在逐步推进AIoT的行业落点的进程中了解到,在智能楼宇的体系下,电梯控制中真实存在着智能语音交互场景。

首先,从智能楼宇的发展趋势来看,多模态交互在不同空间、场景中的应用是一个必然趋势;其次,电梯也是我们智能家居概念一个延伸的应用场景。

基于这样的逻辑,科大讯飞开始着手研发智能电梯语音方案。

雷锋网向业内人士了解到,当时,关注智能电梯语音方案的除了电梯厂商,还有另外两股力量:

  • 地产商。诸如万科、碧桂园等头部地产商本身就在打造智能楼宇概念,电梯智能化自然也成了这些厂商的关注点;

  • 智能家居行业集成商。这类厂商也希望将智能电梯语音方案融合到自家提供的智能家居或智能楼宇方案,不过由于此前部分智能语音技术厂商更偏重于做前装方案,与电梯厂商合作较为紧密,集成商在二者间难以找到合适的定位;随着智能语音技术厂商针对后装市场推出越来越多的语音方案,集成商也将有更多的进入机会。

尽管技术已经相对成熟、方案也已就位,甚至得到了从集成商、设备厂商、地产商供需链条上各环节的关注,但是智能电梯语音方案此前始终未能成为电梯或高端电梯的标配,即使配有语音方案的电梯,也只是作为呼梯操作的补充方式。

对此,西奥电梯认为主要有以下两方面原因:

第一,客户形成一定的用户习惯需要一个培养期,而目前市场尚未对语音呼梯进行全方位的推广;

第二,语音识别系统在应用过程中需要逐步适应各类方言和口音,逐步完善其功能。

因此,三股力量都在等待一个“机会”,一个提升用户对智能电梯语音方案的认知,让用户对智能电梯语音方案的接受度不再只是停留在好奇层面的“机会”;一个智能电梯语音方案成熟度足以应付狭小电梯轿厢复杂声学环境及各类方言的“机会”。

与此同时,智能语音技术厂商也需要一个机会来在实际应用场景中证明自己,从而拿到一张通向(国内)年出货量百万台,市场保有量超700万台,市场规模在2020年将超4000亿的电梯行业的特别通行证。

“无接触服务”的兴起带来正是这样一个机会。

一次撬动千亿级电梯市场的智能化改造

科大讯飞告诉雷锋网,随着无接触服务的兴起,从需求侧来看,开始有更多的电梯厂商找我们合作,地产厂商对智能电梯语音方案的关注度也更高了。

思必驰市场总监陈辉龙也向雷锋网(公众号:雷锋网)透露,目前,思必驰智能电梯语音方案已有超过80家意向客户。

电梯按键会被取消吗

经年之后,配有语音方案的电梯终于走向市场时,传统按键是否会被逐渐取代?

对于这个问题,各类厂商虽然观点略有不同,但结论却很一致:不会。

科大讯飞认为,电梯是一个对安全性要求非常高的产品,置身其中的用户会认为按键更有安全感,因而语音方案完全取代按键这件事,至少现在还不会出现。

思必驰认为,至少在十年之内,电梯按键(物理按键或触屏按键)不会被取代,而未来更多会是多模态交互方式,包括按键、语音、人脸识别,甚至手势识别等组成的多模态交互方式将成趋势。

西奥电梯也表示,疫情过后,虽然还是不一定会成为无接触乘梯的主流方案,但用户对语音呼梯的认识较之前肯定有一个明显的接受度,随着语音技术的越来越成熟越来越可靠,以及成本的越来越低,相信将会成为电梯智能化的一部分。比如乘电梯时双手拿着东西不方便按电梯按钮,残疾盲人使用语音呼梯肯定会比去触摸电梯盲文按钮来的方便。      

2020年,在抗击疫情中出现的无接触服务让声控电梯有机会走入大众视野,也使得语音方案在未来智能电梯的多模态交互系统中有了一席之地;与此同时,声控电梯这波热潮带来的化学反应,或将撬动千亿级电梯市场,促使整个电梯行业的智能化进程加速并入快车道。

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