一种AI语音功能在配电自动化主站中的应用方法

技术领域

本发明属于变配电站的自动控制领域，尤其涉及一种用于操作变配电站设备的控制方法。

背景技术

智能配电网是我国城市化发展的重要动力，也是我国电力行业升级转型与创新发展的关键之一。

配电自动化系统是智能配电网的基础，它在原有配电网架的基础上加装了具有三遥功能(指遥测、遥信、遥控功能)的智能开关等自动化设备，依靠以光纤为主、无线专网及公网为辅的数据通讯网络，从而提高电网的供电可靠性。

作为配电自动化系统的核心，配电自动化主站则是配电网调度控制和信息管理的基石，一方面负责数据采集与监控、馈线自动化、配电业务管理等，另一方面与PMS(powerproduction management system，供电管理系统)、95598(供电服务热线)等其他配电相关信息系统进行信息交互。

随着电网规模的不断扩大及自动化、智能化程度的不断提高，配电网的接入数量、一次设备数量、信号数量也在不断增加。以国家电网某市某区供电公司为例，配电站数量就有1300多个，一次设备就有3万多个，信号数量就有8万多个，再加上30多万个遥测信号后，信号数量会更多。

新技术的应用也相应带来了一系列新问题，配电自动化技术虽然能够应用自动化设备的相关功能，减轻配网站所人员的巡视、检修压力，但是也对配电自动化调度员提出了较高的要求。相对于常规的变电站，配电站的站名较长、站与站之间的站名较为相似、信息点间名称的区别也较小，调度员要想快速、准确地调图、定位配电站和搜索相关信息点是非常困难且容易出现差错的，这就增加了调度员在配电自动化管理系统中快速、准确地定位配电站和相关信息点的难度。

如何能够在配电自动化管理系统的运行调度工作过程中，解放电力运行调度人员和控制人员(简称调控人员)的双手，降低调控人员的工作强度，避免因人为因数失误而带来的人身和设备不安全因素，降低故障线路的长时间停电造成的工业等用户的巨大经济损失，是实际电力系统自动化运行过程中急待解决的实际问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种AI语音功能在配电自动化主站中的应用方法。其通过对AI语音功能在配电自动化主站中的应用，对于配电自动化主站能够实现在AI调图、AI定位、AI搜索等不同情况下的应用，为在调度网操控过程中不愿或不便用手输入搜索、设备定位、画面调用、图形操作等场景的操控人员提供了另外一种操控途径，能够解放调控人员的双手，能使调控人员的工作强度大大降低，能避免因人为因数失误而带来的人身和设备不安全因素，降低了故障线路的长时间停电造成的工业等用户的巨大经济损失，为配电网的安全运行提供了强有力的支撑。

本发明的技术方案是：提供一种AI语音功能在配电自动化主站中的应用方法，其特征是：

(1)在配电自动化主站的Linux操作系统中建立配电自动化主站调度员的离线语音库和云语音库；

(2)语音输入：通过麦克风口述操作命令录入系统；

(3)语音识别：调用步骤(1)中建立的语音库对电网调度员语音进行识别，同时通过第三方的接口将语音转为文本；

(4)自然语言处理：对文本进行分词和纠错，利用基于规则的自然语言处理方法提取调度员语音中的规则命令；

(5)命令预处理：将规则命令分成四类，即画面命令、统计命令、计算命令、应用命令，将生成的命令转到配电自动化主站即可实现画面服务、统计服务、计算服务和应用服务。

本发明的技术方案，将AI语音识别功能应用于配电自动化主站的运行调度系统中，以实现AI调图、AI定位和AI搜索的功能：

(1)打开AI语音识别：

在配电自动化主站的运行调度系统中的工具栏中，点击语音识别标识即可打开AI语音识别；

(2)AI调图：

首先调度员语音输入“打开**站”，待语音输入完成后，运行调度系统自动打开目的配电站的站内图，同时AI语音平台将语音信号转换为文本信息，帮助调度员核对所调出的配电站站内图是否与目的配电站一致；

(3)AI定位：

将语言功能接入运行调度系统后，调度员能快速定位到变电站内的设备；

(4)AI搜索：

首先调度员通过语音输入搜索目标，待语音输入完成后，运行调度系统通过语音内容进行判断，进而进行文本搜索。

具体的，所述AI语音功能的作用，是将调度员的自然语音信号转换成计算机能识别的文字或二进制代码或字符序列等，从而使计算机能够获取相应的命令并作出反馈，实现调度员语音对硬件设备的操控。

进一步的，所述的AI语音功能，由输入的语音数据库和语言数据库，结合信号处理技术、数据挖掘技术和统计建模方法，进行模型训练，最终得到由语音标注数据训练而成的声学模型和由文本数据训练而成的语言模型；

调度员的自然语音信号经过前端模块的端点检测提取调度员的录音，通过信号处理技术降噪，减少信道、说话人等因素影响，最后从语音信号中提取特征，在后端声学和语言模型的约束下通过解码器得到语音识别结果。

具体的，通过对AI语音功能在配电自动化主站中的应用，对于配电自动化主站能够实现在包括调图、定位、搜索功能场景下的应用，为在调度网操控过程中需要输入包括“搜索”、“设备定位”、“画面调用”、“图形操作”场景的操控人员，提供了另外一种操控途径。

进一步的，所述的AI语音识别功能基于科大讯飞语音开放平台，在配电自动化主站的运行调度系统中，构建一个配电自动化主站AI语音系统，根据调度员或调控人员的语音信息，实现包括智能调图、智能定位和智能搜索的功能。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.节省大量的人力和物力：

将AI语音功能应用于配电自动化主站系统(亦称运行调度系统)中，为调度内网中用手输入搜索、设备定位、画面调用、图形操作等场景提供了另外一种途径，能够解放调控人员的双手，能使调控人员的工作强度大大降低，增加用户的使用感；在保障配电系统正常运行的同时，也能使电力的分配更加合理。

2.提高工作效率：

利用语音识别、语义理解，能够实现多轮人机交互的语音智能搜索，大幅提高调控人员的工作效率。同时AI语音功能相比传统人工速度更快，精度更高。

3.降低运营成本：

将AI语音功能应用于配电自动化主站系统中，能使调控人员的工作强度大大降低，实现减人增效的目的，降低运营成本，避免因人为因素失误而带来的人身和设备不安全因素，避免了故障线路的长时间停电造成的工业等用户的巨大经济损失，减少了停电的时间。

附图说明

图1是本发明的AI语音功能实现流程示意图；

图2是本发明的语音识别原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

随着国家加大智能电网建设，配用电自动化建设将成为我国电力行业新一轮的投资重点。如何提高AI语音功能在配电自动化主站中的应用效果的关键技术研究及应用已刻不容缓。

科大讯飞开放平台提供语音听写、语音转写、语音唤醒和命令词识别等多种功能。其中命令词识别是基于提前定义的语法结构，识别包含特定关键词的句子组合，来判断用户是否下达了某项命令从而完成相应的工作

对于电力配电自动化主站，本技术方案的主要目的，是根据调度员或调控人员的语音信息实现智能调图、智能定位和智能搜索等功能，因此本发明的技术方案选择了讯飞开放平台中的命令词识别功能作为开发平台。

基于科大讯飞语音开放平台搭建的配电自动化主站AI语音系统的实现流程如下：

(1)在配电自动化主站的Linux操作系统中建立配电自动化主站调度员的离线语音库和云语音库；

(2)语音输入：通过麦克风口述操作命令录入系统；

(3)语音识别：调用步骤(1)中建立的语音库对电网调度员语音进行识别，并通过信号处理技术降噪，减少信道、说话人等因素影响，同时通过第三方的接口将语音转为文本；

(4)自然语言处理：对文本进行分词和纠错，利用基于规则的自然语言处理方法提取调度员语音中的规则命令。

(5)命令预处理：将规则命令分成四类，即画面命令、统计命令、计算命令、应用命令，将生成的命令转到配电自动化主站即可实现画面服务、统计服务、计算服务和应用服务。例如，若用户的指令是“打开”或者“关闭某某配电站接线图”，这个语音指令在命令预处理之后，会被划分到配电自动化主站画面命令的技能域，配电自动化主站收到该指令后，会查找对应的配电站接线图画面，并且查询该配电站接线图是否具有关联的操作指令，如果“变电站接线图”支持“打开”或者“关闭”的操作，该指令就会被送达到“画面服务”中，从而控制配电站接线图画面的打开或关闭。

其具体流程如图1所示。

相对于常规的变电站，配电站的站名较长、站与站之间的站名较为相似、信息点间名称的区别也较小，这就增加了调度员快速、准确地定位配电站和相关信息点的难度。

为此，本技术方案将AI语音识别功能应用于配电自动化主站，以实现AI调图、AI定位和AI搜索功能。

(1)打开AI语音识别：

在配电自动化主站的运行调度系统中的工具栏中，点击语音识别标识即可打开AI语音识别。

进行语音识别前只需点击操作界面中的语音按钮，即可开始语音识别。

(2)AI调图：

首先调度员语音输入“打开**站”，待语音输入完成后，系统会自动打开目的配电站的站内图，同时AI语音平台会将语音信号转换为文本信息，帮助调度员核对所调出的配电站站内图是否与目的配电站一致。

例如，当调度员语音输入“打开长兴168弄站”，配电自动化主站系统会自动打开长兴168弄站的厂站接线图，并自动播报“好的”。

(3)AI定位：

将语言功能接入后，调度员能快速定位到变电站内的设备。

例如，打开长兴168弄站的厂站接线图后，调度员要想快速查找到该站的2号配变，即可语音输入“定位2号配变”，这时配电自动化主站系统会自动定位到该站的2号配变，并回复“好的”。

(4)AI搜索：

首先调度员通过语音输入搜索目标，待语音输入完成后，系统会通过语音内容进行判断，进而进行文本搜索。

例如，当调度员语音输入“查找站内总信号”，配电自动化主站系统会自动搜索到站内总信号文本信息。

在本发明技术方案的AI语音系统中，语音识别的作用是将调度员的自然语音信号转换成计算机能识别的文字或二进制代码或字符序列等，从而使计算机能够获取相应的命令并作出反馈，实现调度员语音对硬件设备的操控。

其语音识别原理如图2所示。由输入的语音数据库和语言数据库，结合信号处理技术、数据挖掘技术和统计建模方法，进行模型训练，最终得到由语音标注数据训练而成的声学模型和由文本数据训练而成的语言模型。另一方面，调度员的自然语音信号经过前端模块的端点检测提取调度员的录音，通过信号处理技术降噪，减少信道、说话人等因素影响，最后从语音信号中提取特征，在后端声学和语言模型的约束下通过解码器得到语音识别结果。

本发明的技术方案，在配电自动化主站中的操控、运行调度过程中，采用AI语音功能进行相关的智能调图、智能定位和智能搜索中的应用，使调度员或调控人员能通过语音正确调图、定位、搜索，加快了故障恢复进程及减少事故后果损失，解放了调度员或调控人员的双手，避免因人为因素失误而带来的人身和设备不安全因素，避免了故障线路的长时间停电造成的工业等用户的巨大经济损失，与此同时，客户满意度大大提高，具有较大的社会效益。

本发明可广泛用于配电自动化主站的操控、运行调度领域。