本發(fā)明涉及聲學(xué)監(jiān)測(cè)，特別是指一種基于智能聲頻監(jiān)控的智慧水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域包含對(duì)環(huán)境中的聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行獲取、分析與應(yīng)用的技術(shù)方案，其核心內(nèi)容涉及利用聲波信號(hào)提取目標(biāo)信息，通過(guò)信號(hào)分析與處理方法完成目標(biāo)事件識(shí)別與響應(yīng)，該技術(shù)領(lǐng)域包括聲學(xué)信號(hào)的采集、頻譜分析、特征提取、模式識(shí)別等多個(gè)環(huán)節(jié)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全防護(hù)、設(shè)備狀態(tài)診斷等場(chǎng)景，在聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中，通過(guò)麥克風(fēng)陣列、多通道信號(hào)處理、回波分析等方式提升信號(hào)獲取質(zhì)量，并結(jié)合時(shí)頻域變換、音頻流分析、分類(lèi)器建模等方法提高聲學(xué)事件識(shí)別能力，部分應(yīng)用場(chǎng)景要求結(jié)合信號(hào)增強(qiáng)、去噪、語(yǔ)音識(shí)別等技術(shù)，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境中的聲學(xué)監(jiān)測(cè)需求。

2、其中，基于智能聲頻監(jiān)控的智慧水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)方法是指利用聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)優(yōu)化水務(wù)管理中的語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，技術(shù)事項(xiàng)包括收集和分析水流及其相關(guān)環(huán)境的聲音數(shù)據(jù)，通過(guò)識(shí)別聲音數(shù)據(jù)中的特定模式來(lái)判斷水務(wù)事件的狀態(tài)和類(lèi)別，通過(guò)聲音信號(hào)的特征分析和頻率優(yōu)化調(diào)整語(yǔ)音播報(bào)的內(nèi)容和形式，確保語(yǔ)音播報(bào)能夠清晰有效地傳達(dá)關(guān)鍵的水務(wù)信息。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的聲學(xué)監(jiān)測(cè)在高噪聲環(huán)境下經(jīng)常受到聲學(xué)信號(hào)質(zhì)量的影響，導(dǎo)致聲音事件識(shí)別的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度受損，特別是在沒(méi)有復(fù)雜信號(hào)處理支持的情況下，無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分聲源和聲音的性質(zhì)，特別是在水下環(huán)境背景中更為困難，此外，傳統(tǒng)方法在聲音特征提取及模式識(shí)別過(guò)程中未能有效利用先進(jìn)的分析技術(shù)如時(shí)頻域變換，使系統(tǒng)在變化多端的環(huán)境中適應(yīng)性差，識(shí)別效率低，局限在應(yīng)對(duì)緊急情況時(shí)導(dǎo)致關(guān)鍵信息傳遞的延遲，錯(cuò)過(guò)最佳響應(yīng)時(shí)間，增加環(huán)境和公共安全風(fēng)險(xiǎn)，在語(yǔ)音播報(bào)方面，現(xiàn)有技術(shù)未能有效處理環(huán)境噪聲對(duì)語(yǔ)音清晰度的干擾，導(dǎo)致播報(bào)內(nèi)容在嘈雜環(huán)境中難以被清楚理解，從而影響緊急信息的及時(shí)傳達(dá)和接收效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的聲學(xué)監(jiān)測(cè)在高噪聲環(huán)境下經(jīng)常受到聲學(xué)信號(hào)質(zhì)量的影響，導(dǎo)致聲音事件識(shí)別的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度受損，特別是在沒(méi)有復(fù)雜信號(hào)處理支持的情況下，無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分聲源和聲音的性質(zhì)，特別是在水下環(huán)境背景中更為困難，此外，傳統(tǒng)方法在聲音特征提取及模式識(shí)別過(guò)程中未能有效利用先進(jìn)的分析技術(shù)如時(shí)頻域變換，使系統(tǒng)在變化多端的環(huán)境中適應(yīng)性差，識(shí)別效率低，局限在應(yīng)對(duì)緊急情況時(shí)導(dǎo)致關(guān)鍵信息傳遞的延遲，錯(cuò)過(guò)最佳響應(yīng)時(shí)間，增加環(huán)境和公共安全風(fēng)險(xiǎn)，在語(yǔ)音播報(bào)方面，現(xiàn)有技術(shù)未能有效處理環(huán)境噪聲對(duì)語(yǔ)音清晰度的干擾，導(dǎo)致播報(bào)內(nèi)容在嘈雜環(huán)境中難以被清楚理解，從而影響緊急信息的及時(shí)傳達(dá)和接收效果的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于智能聲頻監(jiān)控的智慧水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)方法及系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供了一種基于智能聲頻監(jiān)控的智慧水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)方法，包括以下步驟：

3、s1：通過(guò)水下聲學(xué)傳感器采集聲壓級(jí)數(shù)據(jù)和聲波頻率內(nèi)容，識(shí)別異常水流聲波特征，計(jì)算水務(wù)事件異常等級(jí)，篩選水流聲信號(hào)類(lèi)別，并劃分特征頻段區(qū)間，生成水環(huán)境聲學(xué)特征集；

4、s2：調(diào)用所述水環(huán)境聲學(xué)特征集，分析基音頻率、共振峰和音色特征，判斷主頻區(qū)間與共振峰分布模式，調(diào)整共振峰位置，生成頻率優(yōu)化參數(shù)；

5、s3：基于所述頻率優(yōu)化參數(shù)，分析背景噪聲的主頻峰值、能量分布密度和瞬時(shí)變化率，計(jì)算水流聲信號(hào)和環(huán)境噪聲的主頻偏移程度，調(diào)整水流聲信號(hào)掩蔽比，構(gòu)成噪聲適配頻譜；

6、s4：調(diào)用所述噪聲適配頻譜，結(jié)合水流聲信號(hào)與湍流特征，計(jì)算背景噪聲覆蓋時(shí)間區(qū)間，依據(jù)流速波動(dòng)情況調(diào)整水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)的停頓間隔，生成播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)；

7、s5：調(diào)用所述播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)，計(jì)算語(yǔ)音信號(hào)功率，測(cè)算語(yǔ)音播報(bào)的能量密度，對(duì)比信號(hào)功率與噪聲能量，調(diào)整音量動(dòng)態(tài)范圍，生成語(yǔ)音播報(bào)調(diào)整結(jié)果。

8、另一方面，所述水環(huán)境聲學(xué)特征集包括頻率特征、能量峰值、聲波偏離模式特征和聲信號(hào)分類(lèi)指標(biāo)，所述頻率優(yōu)化參數(shù)包括基音頻率修正值、共振峰調(diào)整比例和主頻區(qū)間優(yōu)化范圍，所述噪聲適配頻譜包括背景噪聲主頻峰值偏移參數(shù)、信號(hào)掩蔽比調(diào)整系數(shù)和頻譜能量補(bǔ)償參數(shù)，所述播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)包括調(diào)整后的停頓間隔時(shí)間、流速變化敏感度和節(jié)奏同步指標(biāo)，所述語(yǔ)音播報(bào)調(diào)整結(jié)果包括音量增益調(diào)整配置、音量等級(jí)配置和環(huán)境噪聲調(diào)整參數(shù)。

9、另一方面，所述水環(huán)境聲學(xué)特征集的獲取步驟具體為：

10、s101：獲取水下聲學(xué)傳感器收集的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)和聲波頻率內(nèi)容，計(jì)算聲波振幅的變化率，識(shí)別聲壓變化的周期性特征，并根據(jù)聲波頻率內(nèi)容提取能量集中的主頻區(qū)間，對(duì)比與正常水流聲波偏離的模式特征，生成聲音模式指標(biāo)；

11、s102：利用所述聲音模式指標(biāo)，分析聲壓級(jí)數(shù)據(jù)和頻率內(nèi)容的偏移程度，判斷聲學(xué)模式的異常程度，根據(jù)異常強(qiáng)度確定水務(wù)事件的等級(jí)，并對(duì)水流聲信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，生成異常等級(jí)分類(lèi)指數(shù)；

12、s103：調(diào)用所述異常等級(jí)分類(lèi)指數(shù)，劃定每種聲信號(hào)的關(guān)鍵頻率范圍，計(jì)算頻率范圍內(nèi)能量分布的集中程度，根據(jù)能量占比調(diào)整特征頻段邊界，得到水環(huán)境聲學(xué)特征集。

13、另一方面，所述頻率優(yōu)化參數(shù)的獲取步驟具體為：

14、s201：基于所述水環(huán)境聲學(xué)特征集，提取水流聲信號(hào)的基音頻率、共振峰和音色參數(shù)，分析水流聲信號(hào)在差異時(shí)間窗口內(nèi)的頻率波動(dòng)特性，計(jì)算共振峰在頻譜中的分布模式，得到水流聲信號(hào)特征參數(shù)；

15、s202：調(diào)用所述水流聲信號(hào)特征參數(shù)，分析水流聲信號(hào)的基音頻率變化趨勢(shì)，篩選水流聲信號(hào)的主頻范圍，根據(jù)主頻區(qū)間的變化特性，調(diào)整基音頻率的中心值，生成基音頻率調(diào)整值；

16、s203：調(diào)用所述基音頻率調(diào)整值，分析水流聲信號(hào)共振峰的分布特征，計(jì)算共振峰頻率的調(diào)整比例，調(diào)整共振峰的頻率定位，確定優(yōu)化后的共振峰區(qū)間范圍，生成頻率優(yōu)化參數(shù)。

17、另一方面，所述噪聲適配頻譜的獲取步驟具體為：

18、s301：調(diào)用所述頻率優(yōu)化參數(shù)，獲取水環(huán)境背景噪聲的功率譜數(shù)據(jù)，分析噪聲主頻峰值、能量分布密度及瞬時(shí)變化率，檢測(cè)差異時(shí)間窗口下噪聲能量的波動(dòng)特性，并識(shí)別能量波動(dòng)超出標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍，建立噪聲特征基準(zhǔn)值；

19、s302：根據(jù)所述噪聲特征基準(zhǔn)值，計(jì)算水流聲信號(hào)主頻與環(huán)境噪聲主頻的偏移程度，分析偏移區(qū)間的能量分布特性，評(píng)估噪聲干擾對(duì)水流聲信號(hào)的影響，并測(cè)算主頻信號(hào)的能量損失比例，調(diào)整水流聲信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，建立頻段能量補(bǔ)償參數(shù)；

20、s303：利用所述頻段能量補(bǔ)償參數(shù)，分析水流聲信號(hào)能量在差異頻段的分布情況，確定水流聲信號(hào)的掩蔽比，并計(jì)算噪聲干擾強(qiáng)度，判斷環(huán)境噪聲對(duì)水流聲信號(hào)的干擾程度，識(shí)別噪聲影響的水流聲信號(hào)頻段范圍，建立噪聲適配頻譜。

21、另一方面，所述計(jì)算噪聲干擾強(qiáng)度，采用公式：

22、；

23、判斷環(huán)境噪聲對(duì)水流聲信號(hào)的干擾程度，識(shí)別噪聲影響的水流聲信號(hào)頻段范圍，建立噪聲適配頻譜；

24、其中，代表噪聲干擾強(qiáng)度，代表水流聲信號(hào)在第頻段的功率值，代表環(huán)境噪聲在第頻段的功率值，代表頻段總數(shù)。

25、另一方面，所述播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)的獲取步驟具體為：

26、s401：根據(jù)所述噪聲適配頻譜，提取水流聲信號(hào)的時(shí)域變化特征，分析背景噪聲在差異時(shí)間區(qū)間內(nèi)的能量分布，計(jì)算噪聲在時(shí)間窗口內(nèi)的功率變化，識(shí)別背景噪聲的持續(xù)覆蓋時(shí)間，生成噪聲持續(xù)性分析結(jié)果；

27、s402：基于所述噪聲持續(xù)性分析結(jié)果，提取水流聲信號(hào)的湍流特征，計(jì)算流速的瞬時(shí)波動(dòng)范圍，對(duì)比噪聲覆蓋區(qū)間與流速波動(dòng)范圍的匹配程度，判斷流速變化對(duì)背景噪聲的干擾程度，生成流速調(diào)整影響指數(shù)；

28、s403：調(diào)用所述流速調(diào)整影響指數(shù)，對(duì)比背景噪聲覆蓋時(shí)間與水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)的停頓間隔，計(jì)算流速波動(dòng)調(diào)整系數(shù)，分析流速波動(dòng)變化趨勢(shì)，結(jié)合波動(dòng)變化趨勢(shì)和噪聲覆蓋時(shí)間，動(dòng)態(tài)修正語(yǔ)音播報(bào)停頓時(shí)間，建立播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)。

29、另一方面，所述計(jì)算流速波動(dòng)調(diào)整系數(shù)，采用公式：

30、；

31、分析流速波動(dòng)變化趨勢(shì)，結(jié)合波動(dòng)變化趨勢(shì)和噪聲覆蓋時(shí)間，動(dòng)態(tài)修正語(yǔ)音播報(bào)停頓時(shí)間，建立播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)；

32、其中，代表流速波動(dòng)調(diào)整系數(shù)，代表時(shí)間段內(nèi)流速瞬時(shí)變化量，代表第個(gè)時(shí)間段的流速測(cè)量值，代表所選時(shí)間范圍內(nèi)的平均流速，代表所選時(shí)間范圍內(nèi)的流速測(cè)量總數(shù)，代表背景噪聲覆蓋時(shí)間，代表播報(bào)節(jié)奏的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔。

33、另一方面，所述語(yǔ)音播報(bào)調(diào)整結(jié)果的獲取步驟具體為：

34、s501：基于所述播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)，獲取播報(bào)內(nèi)容的音量變化數(shù)據(jù)，分析音量在差異語(yǔ)音段落中的分布特征，測(cè)量音量峰值與平均值的偏差范圍，識(shí)別音量變化幅度超出標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)音段落，得到音量分布特征值；

35、s502：調(diào)用所述音量分布特征值，計(jì)算語(yǔ)音信號(hào)功率，根據(jù)環(huán)境噪聲的能量密度，測(cè)量信號(hào)功率在差異頻段的能量占比，篩選信噪比異于標(biāo)準(zhǔn)的頻段范圍，并依據(jù)信號(hào)衰減幅度調(diào)整語(yǔ)音功率，建立信噪比優(yōu)化參數(shù)；

36、s503：利用所述信噪比優(yōu)化參數(shù)，計(jì)算播報(bào)內(nèi)容的音量增益變化范圍，識(shí)別受環(huán)境噪聲干擾的音量調(diào)整區(qū)域，并依據(jù)音量變化模式調(diào)整音量分配比例和動(dòng)態(tài)范圍，得到語(yǔ)音播報(bào)調(diào)整結(jié)果。

37、另一方面，提供了一種基于智能聲頻監(jiān)控的智慧水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于基于智能聲頻監(jiān)控的智慧水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)方法，包括：

38、聲學(xué)數(shù)據(jù)處理模塊獲取水下聲學(xué)傳感器收集的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)和聲波頻率內(nèi)容，識(shí)別異常水流聲波特征，篩選水流聲信號(hào)類(lèi)別，劃分特征頻段區(qū)間，生成水環(huán)境聲學(xué)特征集；

39、頻率特征調(diào)整模塊基于所述水環(huán)境聲學(xué)特征集，分析基音頻率、共振峰和音色特征，判斷主頻區(qū)間與共振峰分布模式，調(diào)整共振峰位置，生成頻率優(yōu)化參數(shù)；

40、噪聲分析優(yōu)化模塊基于所述頻率優(yōu)化參數(shù)，分析背景噪聲的主頻峰值、能量分布密度和瞬時(shí)變化率，計(jì)算水流聲信號(hào)和環(huán)境噪聲的主頻偏移程度，調(diào)整水流聲信號(hào)掩蔽比，生成噪聲適配頻譜；

41、播報(bào)節(jié)奏配置模塊調(diào)用所述噪聲適配頻譜，計(jì)算背景噪聲覆蓋時(shí)間區(qū)間，依據(jù)流速波動(dòng)情況調(diào)整水務(wù)語(yǔ)音播報(bào)的停頓間隔，生成播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)；

42、音量調(diào)節(jié)模塊調(diào)用所述播報(bào)節(jié)奏控制參數(shù)，計(jì)算語(yǔ)音信號(hào)功率，測(cè)算語(yǔ)音播報(bào)的能量密度，調(diào)整音量動(dòng)態(tài)范圍，生成語(yǔ)音播報(bào)調(diào)整結(jié)果。

43、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果至少包括：

44、通過(guò)聲壓級(jí)數(shù)據(jù)和聲波頻率的提取與分析，能夠?qū)崟r(shí)并準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)水務(wù)事件的異常等級(jí)，能夠迅速應(yīng)對(duì)潛在的水務(wù)問(wèn)題，有效降低了對(duì)環(huán)境和公共安全的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化基音頻率，提升語(yǔ)音播報(bào)的清晰度和可理解性，尤其在多噪聲環(huán)境下更為明顯，通過(guò)對(duì)背景噪聲的詳細(xì)分析，調(diào)整聲音信號(hào)以適配噪聲環(huán)境，有效優(yōu)化了聲音傳播質(zhì)量，并顯著減少了噪聲干擾帶來(lái)的誤解，不僅增強(qiáng)了聲音數(shù)據(jù)的實(shí)用性，而且通過(guò)精確調(diào)控播報(bào)節(jié)奏與音量，極大提高了信息傳遞的效率，在緊急情況下尤為關(guān)鍵，例如洪水或其他水質(zhì)監(jiān)控警報(bào)，確保了關(guān)鍵信息能夠及時(shí)且準(zhǔn)確地傳達(dá)給決策者和公眾。