Inteligentní domácnost - hlasové ovládání elektrických zařízení

Bc. Bohumil Hruška

Diplomová práce

Smart Home - Voice Control of Electrical Devices

Anotace:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a implementací systému inteligentní domácnosti se zaměřením na hlasové ovládání elektrických zařízení. Cílem práce je vytvořit funkční řešení, které umožní uživateli řídit vybraná zařízení v domácnosti pomocí přirozených hlasových příkazů, a to i v podmínkách s vyšší úrovní okolního hluku. V teoretické části práce jsou popsány principy inteligentních domácností, technologie rozpoznávání řeči a metody zpracování akustického signálu, včetně detekce hlasové aktivity (VAD). Dále jsou v práci analyzovány komunikační protokoly, které se využívají v oblasti internetu věcí a bezpečnostní aspekty související s provozem těchto systémů. Praktická část se zaměřuje na návrh architektury systému a jeho implementaci. Řešení je realizováno na platformě Raspberry Pi a využívá webovou aplikaci, backend v prostředí Node.js a moduly pro zpracování řeči. Pro komunikaci se zařízeními je použit protokol MQTT. Součástí práce je také vytvoření vlastního datasetu pro rozpoznávání řeči a porovnání různých metod detekce hlasové aktivity. Výsledkem práce je funkční prototyp systému inteligentní domácnosti, který umožňuje ovládání elektrických zařízení, práci s multimediálním obsahem a zpracování základních informačních dotazů pomocí hlasu. Navržené řešení je modulární a umožňuje další rozšíření a integraci do reálného prostředí.

Abstract:

This diploma thesis focuses on the design and implementation of a smart home system with an emphasis on voice control of electrical devices. The aim of the thesis is to create a functional solution that enables users to control selected household devices using natural voice commands, even in environments with higher levels of background noise. The theoretical part describes the principles of smart homes, speech recognition technologies, and methods of acoustic signal processing, including voice activity detection (VAD). It also analyzes communication protocols used in the field of the Internet of Things and discusses security aspects related to the operation of such systems. The practical part focuses on the design of the system architecture and its implementation. The solution is built on the Raspberry Pi platform and utilizes a web application, a backend developed in the Node.js environment, and speech processing modules. The MQTT protocol is used for communication with devices. The thesis also includes the creation of a custom dataset for speech recognition and a comparison of different voice activity detection methods. The result of the thesis is a functional prototype of a smart home system that enables 6 control of electrical devices, interaction with multimedia content, and processing of basic informational queries using voice commands. The proposed solution is modular and allows for further expansion and integration into real-world environments.

Klíčová slova

Inteligentní domácnost, hlasové ovládání, rozpoznávání řeči, IoT, MQTT, Raspberry Pi, VAD, Node.js

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 11. 5. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Josef Chaloupka, Ph.D.

Technická univerzita v Liberci

Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Magisterský studijní program / obor:
Informační technologie / Aplikovaná informatika