電力調(diào)度主站語音報警子系統(tǒng)

王 飛 周志輝 張 琦

（東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000）

在電力自動化領(lǐng)域，語音報警是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過播放音響或播讀告警事項，提示值班員及時處理事故的一種報警方法。在調(diào)度自動化主站中，語音報警是一項必備的基本功能。目前，國內(nèi)外各個電力自動化廠家研制的電力調(diào)度自動化主站系統(tǒng)中，都配有語音報警子系統(tǒng)。

各個廠家實現(xiàn)語音報警的方法不同，歸納起來，共有4種。早期，語音報警采用播放音響的方法，即在電網(wǎng)發(fā)生故障時播放警鈴、警笛提醒值班員。后來，錄制告警句的方法得到應(yīng)用，即在系統(tǒng)建設(shè)時，針對重要的告警事項錄制好告警句，待電網(wǎng)發(fā)生故障時，播讀對應(yīng)的告警句進(jìn)行報警。近年來，語音合成技術(shù)（TTS，Text To Speech）有了長足的發(fā)展，優(yōu)秀的TTS可將規(guī)范文本轉(zhuǎn)化為高自然度的語音。因此，國內(nèi)電力自動化廠家紛紛基于先進(jìn)的TTS實現(xiàn)語音報警系統(tǒng)。TTS語音報警系統(tǒng)可分為兩種，一種是集中式，一種是分布式。

為使用方便，語音報警系統(tǒng)會提供“靜音”按鈕，以啟、停所有告警事項的語音報警；還會提供單個事項啟、停語音報警配置接口。

本文對音響報警、錄制告警句、集中式TTS和分布式TTS進(jìn)行分析比較，探討調(diào)度主站語音報警系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，并對TTS在語音報警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)測。

1 音響報警

音響報警是最早用來語音報警系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，原理簡單。

首先，需對電網(wǎng)產(chǎn)生的各種告警事項進(jìn)行分類分級。常見的分類如事故跳閘、保護(hù)動作、設(shè)備異常、遙測越限、開關(guān)變位、通信告警、SOE等。分級就是定義告警事項的優(yōu)先級（如1級、2級、3級……）。

其次，需準(zhǔn)備聲音文件（如wav文件），這些文件播放時，會發(fā)出警笛、警鈴聲。聲音文件應(yīng)準(zhǔn)備多個，可取事項分類數(shù)目和優(yōu)先級數(shù)目的較大值，聲音文件的數(shù)目至少要等于這個值。為了滿足不同用戶的使用習(xí)慣，電力自動化廠家都會提供更多的聲音文件，供用戶選擇使用。

再次，需配置音響報警。用戶先選擇使用分類法還是分級法。若用分類法，則將分類和聲音文件關(guān)聯(lián)起來，如SOE關(guān)聯(lián)soe.wav；若用分級法，則將優(yōu)先級和聲音文件關(guān)聯(lián)起來，如一級事項關(guān)聯(lián)alarm01.wav。事項的類型一般由主站系統(tǒng)自動判斷，而事項的優(yōu)先級會給用戶預(yù)留配置接口，允許用戶指定。語音報警系統(tǒng)運行時，檢測到一個告警事項。

音響報警的流程如圖1所示。

圖1 音響報警流程

音響報警只能指明電網(wǎng)發(fā)生了何種類型或哪個優(yōu)先級的告警，不能提示發(fā)生故障的廠站和故障設(shè)備。但是，它原理簡單，便于實現(xiàn)，現(xiàn)在仍得到較為廣泛的應(yīng)用。

2 錄制告警句

錄制告警句的語音報警實現(xiàn)方法，是針對音響報警的不足提出的。當(dāng)告警事項發(fā)生時，系統(tǒng)就會調(diào)用和播讀相應(yīng)的告警句，明確提示值班員事故發(fā)生的廠站和故障設(shè)備。而且，那些專業(yè)術(shù)語、縮寫詞、數(shù)字、字母等非規(guī)范的詞匯也都能準(zhǔn)確讀出。

錄制告警句式的語音報警，其實現(xiàn)過程和圖1類似，只是不判斷分類、分級，而是直接播放告警句文件。要實現(xiàn)告警句語音報警，需把一個主站系統(tǒng)中的所有重要的告警事項事先錄制成一個個語音文件，再和一個個告警事項關(guān)聯(lián)起來。

錄制告警句有很多缺點：①告警句不具備復(fù)用性，不同用戶要重新錄制；②部署一套新系統(tǒng)時，需逐個錄制告警句，過程繁瑣，工作量大；③告警句錄制錯誤時無法更改，只能重新錄制；④對投運系統(tǒng)來說，若系統(tǒng)中新增廠站或廠站改造、異動，需重新錄制一些告警句；⑤要求嚴(yán)格時，需外聘專業(yè)的播音員錄制告警句，以保證語音、語調(diào)和語速等；⑥告警句和告警事項的關(guān)聯(lián)麻煩，由于告警事項多，常會關(guān)聯(lián)錯。由于這些缺點，這種語音報警的方式應(yīng)用越來越少，它是受限于早期技術(shù)條件的產(chǎn)物。

3 集中式TTS

TTS是語音合成技術(shù)，即文本-語音轉(zhuǎn)換技術(shù)。國內(nèi)各電力自動化廠家基于TTS開發(fā)的語音報警系統(tǒng)，多采用CS模式的集中架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 基于TTS的集中式語音報警系統(tǒng)

圖2中，語音合成服務(wù)器是這種語音報警服務(wù)器的核心。各個調(diào)度員工作站作為客戶端，將要合成的告警實現(xiàn)描述文本通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給語音合成服務(wù)器，語音合成服務(wù)器完成文本-語音轉(zhuǎn)換，將語音文件返回給調(diào)度員工作站，調(diào)度員工作站再播讀語音文件，完成語音報警。

與音響報警相比，集中式TTS語音報警能明確提示值班員發(fā)生故障的廠站和故障設(shè)備。與錄制告警句相比，集中式TTS的語音報警系統(tǒng)，省去了錄制告警句、關(guān)聯(lián)告警局的麻煩。但是，集中式TTS還不是一種完美的語音報警系統(tǒng)：第一，電力自動化主站系統(tǒng)隸屬安全Ⅰ區(qū)，多選用安全、可靠的UNIX/Linux操作系統(tǒng)，而TTS軟件受操作系統(tǒng)的影響較大，對一些UNIX操作系統(tǒng)的支持不夠，甚至不能支持某些高版本的Linux操縱系統(tǒng)，特別是普遍的不支持64位系統(tǒng)?？梢哉f，系統(tǒng)兼容性不足，已經(jīng)成為TTS方式語音報警系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸；第二，TTS方式是集中式的語音報警系統(tǒng)，一旦語音合成服務(wù)器發(fā)生故障，整個系統(tǒng)就會癱瘓，各個客戶端無法完成語音報警；第三，集中式TTS方式專業(yè)化程度不夠。對于電力自動化系統(tǒng)的一些專業(yè)術(shù)語，無法正確合成語音。比如YC，不能合成“遙測”，只能讀為Y、C；第四，語音合成實時性有待提高。TTS方式下，報警事項文本先從客戶端通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)給語音合成服務(wù)器，再從語音合成服務(wù)器返回合成的語音流，除去語音合成時間，傳輸時間是剛性的；第五，TTS軟件的價格昂貴，系統(tǒng)集成的成本很高。

4 分布式TTS

分布式TTS的語音報警系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。與集中式TTS相比，系統(tǒng)中沒有語音合成服務(wù)器，每個調(diào)度員工作站都接有一個TTS裝置。調(diào)度員工作站將告警事項的文本描述通過RS232串口發(fā)送個TTS裝置，TTS裝置將文本合成語音，再通過外接在TTS裝置上的音箱及時播讀出來。

圖3 基于TTS的分布式語音報警系統(tǒng)

這種分布式TTS的語音報警系統(tǒng)，與錄制告警句的語音報警系統(tǒng)相比，省去了錄制告警句、關(guān)聯(lián)告警句的麻煩。與集中式TTS語音報警系統(tǒng)相比：第一，使用串口通信實現(xiàn)跨平臺跨系統(tǒng)，突破了集中式TTS語音報警系統(tǒng)兼容性不足的瓶頸；第二，外置語音貓，分布式架構(gòu)，降低了語音報警系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險；第三，在分布式智能告警系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)單向流動。告警文本從工作站進(jìn)入TTS裝置，TTS裝置合成語音流并和音箱配合立即播放。在集中式TTS語音報警系統(tǒng)中，報警工作站經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)把文本發(fā)給語音合成服務(wù)器，語音合成服務(wù)器合成語音文件再經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)送回報警工作站播讀，傳輸耗時使得其語音報警實時性低于在分布式智能告警系統(tǒng)。第四、分布式智能告警系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比集中式TTS語音報警系統(tǒng)要好，且系統(tǒng)規(guī)模越大，分布式智能告警系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上（其實在技術(shù)上也一樣）的優(yōu)勢越明顯。系統(tǒng)規(guī)模大，集中式TTS語音報警系統(tǒng)對語音合成服務(wù)器的要求越高，需要配置性能更高的服務(wù)器，且客戶端增多，費用也要增加；最后，它也采用TTS技術(shù)，完全保證了語音合成的準(zhǔn)確性、語音播放的自然流暢性。

5 理想的語音報警系統(tǒng)

分布式TTS語音報警系統(tǒng)不是最理想的語音報警系統(tǒng)，最重要的原因是采用了串口接入、外置于調(diào)度員工作站的TTS裝置，給系統(tǒng)的部署、上架、走線帶來了麻煩。

未來的發(fā)展方向，首先是TTS裝置的軟件化，其次是解決分布式TTS軟件平臺兼容性（即跨平臺跨系統(tǒng)），再有就是專業(yè)化，即針對電力系統(tǒng)開發(fā)、完善專門的語音庫。

還要說明的是，上述的各種方法不是孤立的，互斥的，用戶可根據(jù)主站系統(tǒng)的實際情況，選著其中的幾種方法來建設(shè)自己的語音報警系統(tǒng)。

6 結(jié)論

本文對當(dāng)前調(diào)度主站語音報警系統(tǒng)的4種實現(xiàn)方式即音響報警、錄制告警句、集中式TTS和分布式TTS進(jìn)行分析比較，探討調(diào)度主站語音報警系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，并對TTS在語音報警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)測?？梢?，當(dāng)前已有的語音報警方法各有利弊，根據(jù)用戶的需求混合使用某幾種語音報警方式建設(shè)語音報警系統(tǒng)不失為一種好辦法。

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