Diseño e implementación de una unidad de procesamiento de sonido para optimizar la comunicación de voz en mascaras de protección respiratoria

Abstract

Actualmente la industria se esfuerza por disminuir la tasa de enfermedades laborales, con especial énfasis en el caso de la silicosis. Para ello el principal elemento de control es la máscara de protección respiratoria. Sin embargo ésta, introduce otro problema: bloquea la salida clara de la voz e impide la comunicación. Además, como el ambiente está dominado por altos niveles ruido, los trabajadores optan por no usarla a la hora de transmitir los mensajes, perdiendo toda protección. En este contexto nace la idea de resolver esta disyuntiva: proteger y simultáneamente permitir la comunicación. El objetivo de este trabajo es desarrollar un nuevo dispositivo para máscaras respiratorias, que permita comunicarse por voz sin la necesidad de quitársela. Estando además acoplado a los sistemas de radios portátiles, permite la comunicación sin tener que hacer uso del botón push-to-talk , liberando al operario de tener que ocupar sus manos al comunicarse. Se propone una solución en forma de un detector de comandos de voz que active/desactive el canal. Para ello, se analiza la necesidad de mejorar la calidad del audio ante efectos como la respiración del operario y ruidos externos. El trabajo se divide en cuatro etapas: cancelación de ruido, para disminuir los niveles de ruido externo que enmascaran la voz; filtrado de señales, para disminuir el paso de sonidos molestos que no estén en el rango de la voz; reconocimiento de voz, para crear un detector de comandos y finalmente, la activación del canal, con el propósito de abrir el canal de la radio con la voz remplazando al botón push-to-talk . Los resultados indican que es posible reducir hasta en 20 dB los niveles de ruido externo manteniendo los de la voz, bajo ruido ambiental de hasta 100 dB. El filtrado elimina considerablemente las frecuencias de audio no deseadas, pudiéndose aplicar en diferentes rangos volviendo el sistema adaptable. El detector de comandos en ambientes con bajos niveles de ruido funciona correctamente. Sin embargo, para aquellos en los cuales las condiciones de ruido son muy adversas los resultados no son tan positivos. La activación del canal de comunicación logra el objetivo final y ante un correcto reconocimiento abre la comunicación entre las radios. Dado que el sistema de activación entrega la suficiente independencia como para ser integrado a cualquier dispositivo, se propone controlar otros sistemas de interés a través comandos de voz dictados desde la máscara. De todos modos, como punto de partida, debe considerar la mejora del sistema de reconocimiento por uno mas robusto que no falle ante condiciones de ruido extremo.