基于Android系统的医院语音排队系统设计与实现-AET-电子技术应用

基于Android系统的医院语音排队系统设计与实现

2014年微型机与应用第16期

罗联财，霍朝宾，白宇，丁宝忠

中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，北京

摘要： 设计和实现了一款基于Android的语音排队系统。系统包括语音呼叫终端（Android系统）和医生控制端（基于Windows）两部分，它们之间通过Socket进行呼叫通信。系统很好地实现了两个终端之间的通信并实现语音呼叫，具有较强的实用价值和开发指导意义。

关键词： 语音呼叫 Android系统 TTS语音合成排队系统

Abstract：

Key words :

　　摘要：设计和实现了一款基于Android的语音排队系统。系统包括语音呼叫终端（Android系统）和医生控制端（基于Windows）两部分，它们之间通过Socket进行呼叫通信。系统很好地实现了两个终端之间的通信并实现语音呼叫，具有较强的实用价值和开发指导意义。

　　关键词：语音呼叫；Android系统；TTS语音合成；排队系统

　　自2007年Google推出开源手机操作系统Android[1]以来，Android的应用开发一时风靡全球，各高科技领域应用都在向Android进军[2]，各种基于Android系统的设备层出不穷。Android的盛行取决于其独特的优势：（1）开放性，Android是一款基于Linux内核的开源系统，对第三方应用开发完全开放，开发人员具有较大的自由度[3]；（2）易开发，Android应用程序的开发采用Java语言，通过应用框架层提供的API[4]，使开发简单、周期短；（3）免授权费，Android一直采用免授权费的策略，这让所有手持设备厂商都可以选择Android系统，这也是Android如此流行的很大原因之一，因为对这些厂商来说，采用安卓系统能够带来比WinCE更多的利润。

　　排队系统（或称排队机）是一种综合运用计算机、网络、多媒体、通信控制的高新技术产品，以取代各类服务性窗口传统的由顾客站立排队的方式，改由计算机系统代替客户进行排队。该系统适用于各类窗口服务行业，已经广泛应用于金融、医院、电信以及各级政府对外服务窗口等行业[5]。虽然现在市场上已经出现各种各样的语音呼叫终端，但Android的出现及其广泛应用，特别是Android系统设备的普及化，使得设备成本大大下降，开发一个基于Android系统的语音呼叫系统很有实用意义。

1 现有语音排队系统综述

　　随着语音合成技术的发展，语音排队系统已经发展很多年了，目前的语音呼叫系统中，根据系统的组成，可以分为两种应用类型：单纯语音呼叫盒和带显示屏的语音呼叫系统。

　　其中语音呼叫盒通常由语音芯片合成声音，多应用于银行、邮政之类的集中排队叫号服务，这种盒子合成的声音比较慢，听起来一顿一顿的，用户感觉差，随着语音芯片技术的提高，以后有望做到一个更好的水平。

　　语音呼叫系统除了一个声音呼叫以外，还带有一个显示终端，终端会显示当前叫号人员甚至下一个排队者的姓名或其他信息，通常用于医院等较为分散的排队叫号服务，方便用户在没有听到声音时看到排队信息。语音的屏显功能，有的直接后台带电脑主机，这样构成的成本较高；还有的利用分屏技术进行分屏显示，但总体下来成本也不低。

　　总体而言，目前主要利用语音芯片合成声音的较多，随着语音呼叫的需求发展，需要更多发展真人语音合成服务，但受限于语音合成芯片的资源限制，从长远来看，需要将电脑级的语音合成技术带入到语音排队系统中。而目前的语音呼叫系统由于技术上的原因成本过高。随着Android设备的发展，有很多显示终端已经内置了Android系统，特别是Android系统对TTS语音合成的支持标准化，为开发新一代呼叫系统提供了可能，同时由于单一设备实现了显示与语音呼叫，有效地降低了设备成本。

2 基于Android系统的语音呼叫优势

　　TTS（Text To Speech），即“从文本到语音”，是人机对话的一部分，让计算机能够说话。它是同时运用语言学和心理学的杰出之作，在内置芯片的支持下，通过神经网络的设计，把文字智能地转化为自然语音流。TTS技术对文本文件进行实时转换，转换时间之短可以秒计算。在其特有智能语音控制器作用下，文本输出的语音音律流畅，使得听者在听取信息时感觉自然，毫无机器语音输出的冷漠与生涩感。TTS语音合成技术即将覆盖国标一、二级汉字，具有英文接口，自动识别中、英文，支持中英文混读。所有声音采用真人普通话为标准发音，实现了120~150个汉字/s的快速语音合成，朗读速度达3~4个汉字/s，使用户可以听到清晰悦耳的音质和连贯流畅的语调。

　　基于Android系统的语音呼叫有以下技术优势：

　　（1）软件优势。Android1.6版本及之后的系统都默认安装了TTS引擎，这为开发基于Android系统的语音呼叫系统提供了可能。

　　（2）硬件优势。现在已经有带Android系统的智能电视、智能显示器、电视机顶盒等硬件供开发使用，而且由于Android系统费用很低，做出来的产品比原来不带Android系统的产品功能上有很大提升，但成本增加很少。

　　（3）可重用性高。基于Android的语音呼叫，如果硬件更换，例如从Android显示器换成Android电视机，由于都是基于Android系统，可能不经过修改就能直接使用。如果是Android系统版本变化过大（比如新发布版本的API更新过大），也可能只需要经过重新编译指定版本即可在新机器上使用，这为后续的开发部署提供了很大的便利，不会出现因为硬件变化而需要重新开发软件的问题。

3 系统架构

　　整体而言，本系统采用Client/Server架构，医生客户端从排队服务器读取当前排队列表，由医生决定呼叫排队者，呼叫由Android呼叫终端完成。系统架构如图1所示[6]。

　　图1中，每个阴影方块表示不同的房间号，一个房间有多个医生时，可以多个医生共用一个显示屏叫号。其中的呼叫终端，可以是带Android系统的智能电视，也可以是智能显示器甚至是机顶盒加显示器的配置。

　　系统的整体流程简单明了，主要难点在于医生客户端与呼叫终端之间的联系，通过Socket通信实现了通信过程。

4 Android端软件实现

　　本节主要讨论Android系统下的语音呼叫系统实现，主要包括呼叫服务建立和语音呼叫过程的实现。软件系统的主要程序流程图如图2所示。

　　Thread服务创建很关键，通过它建立起Socket侦听线程与消息处理线程。在Android编程中，Thread的作用与Windows下的多线程编程作用一样，其目的是让主线程不至于“陷入”到消息等待中。

　　4.1 Android服务进程建立

　　在此，需要在Android系统上建立一个Socket服务器，用来与医生客户端建立连接，以完成呼叫信息的接收工作。

　　在主界面的Create（）过程中，建立一个线程mThreadServer用于侦听端口：

　　mThreadServer=new Thread（mcreateRunnable）；

　　mThreadServer.start（）；

　　其中的mcreateRunnable过程如下：

　　//线程：监听服务器发来的消息

　　private RunnablemcreateRunnable=new Runnable（）

　　{

　　public void run（）

　　{

　　try

　　{

　　serverSocket=new ServerSocket（5678）；

　　//方法用于等待客户连接

　　mSocketServer=serverSocket.accept（）；

　　//接受客户端数据

　　new Thread（ ServerRunnable）.start（）；

　　}

　　catch （IOException e）

　　{

　　Message msg=new Message（）；

　　msg.what=0；

　　recvMessageServer="创建异常："+e.getMes

　　sage（）+e.toString（）+"\n"；

　　return；

　　}

　　}；

　　在侦听线程完成建立之后，即完成了语音呼叫服务的建立，医生客户端就可以访问指定的端口与呼叫终端进行数据传输了。

　　4.2 Android语音呼叫实现

　　在Android系统下，由于已经有了标准化的TTS语音呼叫引擎，完成一个语音呼叫的过程显得非常容易，只需要根据Google提供的标准化API就能完成呼叫服务。

　　使用系统提供的TTS引擎，可以使用TextToSpeech类来执行TTS操作，或者用setEngineByPackageName（）方法来自定义一个引擎。在Android4.0后可以通过一个新的TextToSpeech的构造方法来指定引擎，该方法接收一个TTS引擎的包名。还可以通过getEngines（）来查询可用的TTS引擎，这个方法返回一个TextToSpeech.EngineInfo对象的集合，该对象包含引擎的图标、标签和包名等信息。

　　通过如下过程完成语音引擎的初始化：

　　if （status==TextToSpeech.SUCCESS）{

　　int result=mTts.setLanguage（Locale.CHINESE）；

　　if（result==TextToSpeech.LANG_MISSING_DATA

　　||result==TextToSpeech.

　　LANG_NOT_SUPPORTED）

　　{

　　Log.e（TAG，"初始化成功，但是找不到语言包"）；

　　//TODO安装语言安装包

　　}

　　引擎初始化之后，就可以开始让引擎发音了：

　　try {