Offline Sprachsteuerung für Smart Home

Spracherkennung auf dem Raspberry Pi mit Vosk und MQTT zur Steuerung von HomeMatic Smart Home Geräten

Mit Verbreitung der Sprachassistenten von Alexa, Siri und Co, kam irgendwann der Gedanke auf, auch meine Smart Home Geräte von HomeMatic über eine Spracherkennung zu steuern. Und das am besten offline und Open-Source. Das Projekt Sprachsteuerung war geboren. Dabei sollten möglichst gebräuchliche Tools und State-of-the-Art Technologien verwendet werden. Die Wahl fiel auf Vosk als Sprachmodel, Raspberry Pi als zentraler Server für die Auswertung mit einem Message Broker (Mosquitto), MQTT zur Kommunikation sowie eine Android App zur Aufnahme von Sprachbefehlen.

Die Verwendung von Vosk als Spracherkennungslösung auf einem Raspberry Pi bietet eine effektive und leichtgewichtige Möglichkeit, lokale Sprachbefehle offline zu erkennen und weiterzuverarbeiten. Vosk ist ein Open-Source Spracherkennungstool, das offline arbeitet und eine Vielzahl von Sprachen unterstützt. Zusammen mit MQTT als Kommunikationsprotokoll und einer Android-App zur Steuerung ergibt sich eine flexible und erweiterbare Architektur zur Heimautomatisierung, die mit HomeMatic Komponenten (z.B. Lichtschalter, Rollladen oder Thermostate) kompatibel ist.

Funktionsweise:

1. Sprachaufnahme auf Android: Die Android-App dient als benutzerfreundliche Schnittstelle, um Sprachaufnahmen zu initiieren. Der Benutzer spricht den gewünschten Befehl, und die App nimmt diesen als WAV-Audiodatei auf. Anschließend wird die Datei über MQTT an den Raspberry Pi gesendet.
2. MQTT-Protokoll zur Übertragung: MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist ein leichtgewichtiges Protokoll, das sich besonders für IoT-Anwendungen eignet, da es geringe Latenzen und zuverlässige Datenübertragung bietet. In diesem Szenario sendet die Android-App die WAV-Audiodateien über einen MQTT-Broker an den Raspberry Pi.
3. Spracherkennung mit Vosk auf Raspberry Pi: Der Raspberry Pi empfängt die Audiodatei über MQTT und verarbeitet diese mit Vosk, um den Sprachbefehl in Text umzuwandeln. Vosk arbeitet dabei lokal und benötigt keine Internetverbindung, was für Privatsphäre und Sicherheit vorteilhaft ist.
4. Steuerung von Homematic: Der erkannte Text wird analysiert, um entsprechende Aktionen für Homematic-Komponenten auszuführen. Über eine REST- oder MQTT-basierte Schnittstelle werden die Befehle dann an die Homematic Geräte weitergegeben, sodass die gewünschten Aktionen ausgeführt werden (z.B. „Licht an“).

Details folgen noch …