基于TTS的分布式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王 飛 張 凱 唐增春

（東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

語(yǔ)音報(bào)警是在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)播放音響或播讀告警事項(xiàng)，提示值班員及時(shí)處理事故的一種報(bào)警方法，是電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)一項(xiàng)必備的基本功能。文獻(xiàn)[1]對(duì)語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)做了綜述性的介紹，其中提到了分布式語(yǔ)音告警系統(tǒng)，并指出：電網(wǎng)規(guī)模越大，分布式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)在安全性和經(jīng)濟(jì)性上的優(yōu)點(diǎn)越突出。

隨著電網(wǎng)擴(kuò)大和地縣一體化建設(shè)，地區(qū)電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，有必要設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一種實(shí)用的分布式語(yǔ)音告警系統(tǒng)。近年來(lái)，語(yǔ)音合成技術(shù)（TTS，Text To Speech）有了長(zhǎng)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(yǔ)音。本文介紹一種基于TTS 的分布式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示，基于TTS 的分布式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)由4 個(gè)部分組成，分別是語(yǔ)音報(bào)警工作站、專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具、智能語(yǔ)音告警裝置和音箱。

圖1 基于TTS 的分布式語(yǔ)音告警系統(tǒng)

1）語(yǔ)音報(bào)警工作站

語(yǔ)音報(bào)警工作站安裝語(yǔ)音報(bào)警程序和專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具。其中語(yǔ)音報(bào)警程序負(fù)責(zé)接收調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)所有的告警事件并檢出那些需要語(yǔ)音報(bào)警的告警事件。

2）專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具

專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具是一款專用軟件。語(yǔ)音報(bào)警程序調(diào)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具，完成告警事項(xiàng)的專業(yè)化校驗(yàn)，將不適合TTS 合成的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和特殊字符進(jìn)行過(guò)濾/替換。

3）智能語(yǔ)音告警裝置

智能語(yǔ)音告警裝置內(nèi)置TTS 芯片，負(fù)責(zé)將文本格式的告警事項(xiàng)合成語(yǔ)音流。

4）音箱

音箱播讀告警事項(xiàng)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

1）選定和配置語(yǔ)音報(bào)警工作站

語(yǔ)音報(bào)警工作站可選用任意機(jī)型，可安裝任意操作系統(tǒng)，但應(yīng)支持串口通信。因在語(yǔ)音報(bào)警工作站和智能語(yǔ)音告警裝置間選用串口通信，分布式智能語(yǔ)音告警系統(tǒng)具有跨平臺(tái)的特性，能夠適應(yīng)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音報(bào)警工作站硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)的多樣性。

2）開(kāi)發(fā)語(yǔ)音報(bào)警程序

語(yǔ)音報(bào)警程序的流程如圖2所示。

圖2 語(yǔ)音報(bào)警處理流程

語(yǔ)音報(bào)警程序是一個(gè)告警事項(xiàng)處理器。其工作流程如下：它先按照時(shí)序接收系統(tǒng)中所有的告警事項(xiàng)；再檢查告警事項(xiàng)附帶的標(biāo)志，檢出需語(yǔ)音報(bào)警的重要事項(xiàng)；然后，對(duì)于檢出的語(yǔ)音報(bào)警事項(xiàng)，它調(diào)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具，處理電力自動(dòng)化系統(tǒng)專有的術(shù)語(yǔ)；最后，將處理過(guò)的告警事項(xiàng)文本寫(xiě)串口，發(fā)送給智能語(yǔ)音告警裝置。

3）開(kāi)發(fā)專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具

專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具也由軟件實(shí)現(xiàn)。它以待處理的告警事項(xiàng)文本串為輸入，檢查文本中的專業(yè)術(shù)語(yǔ)是否可讀，并替換那些不利于語(yǔ)音貓合成的詞匯。比如，若檢測(cè)到文本中有“SF6”，則替換為“六氟化硫”。專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具要使用術(shù)語(yǔ)庫(kù)，術(shù)語(yǔ)庫(kù)是開(kāi)放的，用戶可以根據(jù)需要，添加新的術(shù)語(yǔ)，修改不合適的術(shù)語(yǔ)，刪除無(wú)用的術(shù)語(yǔ)等，以完成術(shù)語(yǔ)庫(kù)的維護(hù)。專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具改進(jìn)了TTS 軟件專業(yè)化程度不高的缺點(diǎn)。此外，專業(yè)術(shù)語(yǔ)校正工具還具有過(guò)濾功能，可以根據(jù)用戶的需要，屏蔽帶有某些關(guān)鍵字的告警事項(xiàng)不播音。

4）開(kāi)發(fā)智能語(yǔ)音告警裝置

智能語(yǔ)音告警裝置內(nèi)置TTS 芯片，完成語(yǔ)音合成功能。它的輸入是從串口接收的報(bào)警事項(xiàng)文本，輸出是合成的音頻流。它還和音箱配合，負(fù)責(zé)播讀告警事項(xiàng)。

智能語(yǔ)音告警裝置有三個(gè)硬件接口和一個(gè)電源指示燈，請(qǐng)參考圖3。三個(gè)硬件接口分別是一個(gè)USB口，一個(gè)串行232 口，一個(gè)音頻口。USB 口接USB線，作為智能語(yǔ)音告警裝置的電源線。串口接串口線，作為智能語(yǔ)音告警裝置的數(shù)據(jù)線。音頻口接音箱。上電后，電源指示燈紅燈點(diǎn)亮。

圖3 智能語(yǔ)音告警裝置

連接報(bào)警工作站、智能語(yǔ)音告警裝置和音箱，起動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警程序，給智能語(yǔ)音告警裝置和音箱上電，基于TTS 的分布式智能語(yǔ)音告警系統(tǒng)開(kāi)始工作。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

1）應(yīng)用案例

2013年，基于TTS 的分布式語(yǔ)音告警系統(tǒng)最先在吉林省某地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中投入使用。從應(yīng)用效果看，它完全能夠滿足電力調(diào)度自動(dòng)化主站語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、流暢性、經(jīng)濟(jì)性的要求。與傳統(tǒng)的語(yǔ)音告警系統(tǒng)比，它還有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，是便于安裝，完成接線、起動(dòng)設(shè)備和程序，系統(tǒng)就可以運(yùn)行；其次是便于維護(hù)，該地區(qū)是地縣一體化系統(tǒng)，市調(diào)和各縣調(diào)只維護(hù)自己的工作站和智能語(yǔ)音告警裝置，出問(wèn)題容易定位，責(zé)任明確；再次是安全可靠，一個(gè)工作站或智能語(yǔ)音告警裝置故障，不會(huì)影響別的節(jié)點(diǎn)。

由于有這些優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)研制成功一年的時(shí)間，就已在十多個(gè)地調(diào)投運(yùn)100 多套。

2）問(wèn)題及對(duì)策

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，特別是老的調(diào)度系統(tǒng)語(yǔ)音告警改造時(shí)，常遇到的一個(gè)問(wèn)題是語(yǔ)音告警工作站未配置串口。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)前用USB 轉(zhuǎn)串口解決。

3）改進(jìn)建議

當(dāng)前智能語(yǔ)音告警裝置以USB 線供電。慮及USB 接觸的可靠性和USB 線的壓降。一個(gè)改進(jìn)的方向是增加獨(dú)立的供電電源。

智能語(yǔ)音告警裝置物理尺寸較小，上架不方便，擺在調(diào)度室不美觀。另一個(gè)改進(jìn)的方向是研制多芯片、多接口的智能語(yǔ)音告警裝置池。

當(dāng)前，RS232 串口不再是工作站的標(biāo)準(zhǔn)配置，以USB 線替代串口線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，即USB 線同時(shí)具有供電和數(shù)據(jù)交互的功能，也是一個(gè)重要的改進(jìn)方向。

4 結(jié)論

本文介紹了一種基于TTS 技術(shù)的分布式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，闡述了其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，并將其應(yīng)用于多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音報(bào)警工作中。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)比較，分布式語(yǔ)音告警系統(tǒng)易于安裝、 維護(hù)，安全可靠，有較強(qiáng)的工程實(shí)用性和推廣價(jià)值?？偨Y(jié)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)，基于TTS 的分布式語(yǔ)音告警系統(tǒng)必將能夠更好的滿足電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)的需要。

[1] 王飛,周志輝,張琦.電力調(diào)度主站語(yǔ)音報(bào)警子系統(tǒng)[J].電氣技術(shù),2014(8): 83-85.

[2] 張治坤.基于PDA 的智能化語(yǔ)音朗讀實(shí)現(xiàn)方法[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2012,6(z1): 65-68.

[3] 鄭麗麗,李征,朱辰.文語(yǔ)轉(zhuǎn)換技術(shù)在水電廠語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2002,26(6): 7-9.

[4] 楊洪耕,明嬌,代海波.地區(qū)電網(wǎng)智能告警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào),2011,23(2): 105-109,126.

[5] 汪琳瑛,何勝偉.語(yǔ)音合成技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].廣東電力,2006,19(12): 61-62,79.

[6] 何迎利.基于SMS 和TTS 的電力運(yùn)行信息發(fā)布系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)通信,2005,26(2): 48-51.