基于智能穿戴設(shè)備的電網(wǎng)操作票安全執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董曉峰，顧曉文，周　恒，朱國(guó)防（.蘇州供電公司，江蘇蘇州5004；.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院，山東濟(jì)南5000）

基于智能穿戴設(shè)備的電網(wǎng)操作票安全執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)

董曉峰1，顧曉文1，周恒1，朱國(guó)防2
（1.蘇州供電公司，江蘇蘇州215004；2.山東大學(xué)電氣工程學(xué)院，山東濟(jì)南250100）

針對(duì)現(xiàn)有的操作票執(zhí)行中仍然需要人員監(jiān)護(hù)并有誤操作發(fā)生的問(wèn)題，將谷歌眼鏡技術(shù)應(yīng)用到電網(wǎng)操作票系統(tǒng)，提出了一種新型電網(wǎng)操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)擬通過(guò)在谷歌眼鏡的安卓系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)含語(yǔ)音識(shí)別和文字識(shí)別功能的應(yīng)用程序（APP），使用計(jì)算機(jī)替代操作票監(jiān)護(hù)人員的工作，既提高了工作效率，又保證了操作票的安全執(zhí)行。

操作票；防誤校驗(yàn)；智能穿戴設(shè)備；文字識(shí)別；語(yǔ)音識(shí)別

電網(wǎng)操作票是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行及管理的有效措施［1］。目前，電網(wǎng)操作票系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了良好的維護(hù)性和通用性，基于圖形在線實(shí)時(shí)開(kāi)票系統(tǒng)使用專家系統(tǒng)等將操作規(guī)則固化在程序里。文獻(xiàn)［1-3］介紹了操作票生成及防誤系統(tǒng)，防誤規(guī)則都是在操作票生成階段保證了操作票各步驟之間的邏輯性和安全性，缺乏在操作票執(zhí)行過(guò)程中保證安全的措施與方法。電網(wǎng)操作票存在兩種執(zhí)行方式，站所現(xiàn)場(chǎng)人員監(jiān)護(hù)執(zhí)行和通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備遠(yuǎn)程執(zhí)行［4］。該系統(tǒng)是采用服務(wù)器終端、通信網(wǎng)絡(luò)和智能穿戴設(shè)備組建的操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，同時(shí)配有文字識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別雙重校驗(yàn)機(jī)制，用計(jì)算機(jī)代替人員監(jiān)護(hù)操作，并將操作票現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行情況實(shí)時(shí)傳送調(diào)度員與值班員。

1　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

1.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)是基于專家系統(tǒng)進(jìn)行的，通過(guò)在專家規(guī)則中引入文字識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)行防誤操作監(jiān)護(hù)，從而提高了系統(tǒng)的通用性。為了提高通用性和易維護(hù)性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用了模塊化設(shè)計(jì)方法。圖1給出了該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)體系，主要由信息交互總線、據(jù)處理服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）終端、站所通信終端和谷歌眼鏡（Google Glass）構(gòu)成。圖2給出了該系統(tǒng)功能模塊框架。

圖1　新型電網(wǎng)操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)

圖2　功能模塊框架

數(shù)據(jù)處理服務(wù)器：具有倒閘操作票管理模塊、用戶權(quán)限管理模塊、視頻通信模塊、倒閘操作統(tǒng)計(jì)分析模塊、通信模塊（有線）。強(qiáng)大的支持平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)智能操作票管理的基礎(chǔ)，可以有效進(jìn)行操作的管理、保存、流轉(zhuǎn)、倒閘操作情況統(tǒng)計(jì)分析匯總。

PC終端：以瀏覽器/服務(wù)器模式（B/S）形式訪問(wèn)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，具有倒閘操作票編輯模塊、視頻通信模塊、通信模塊（有線）。該終端負(fù)責(zé)操作票編輯、查詢、刪除、打印等功能，當(dāng)操作票在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行時(shí)可以通過(guò)顯示器向調(diào)度員和值班員展示現(xiàn)場(chǎng)操作票執(zhí)行情況。

站所：站所內(nèi)安裝有站所通信終端，具有數(shù)據(jù)加密打包模塊、通信模塊（有線）、通信模塊（無(wú)線通信方式（WIFI））。該終端負(fù)責(zé)谷歌眼鏡與PC終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，為谷歌眼鏡提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支持。

谷歌眼鏡：配置有640×480像素的投影顯示屏，具有語(yǔ)音提示功能和內(nèi)置式攝像頭。基于安卓系統(tǒng)的應(yīng)用程序（APP）具有倒閘操作票監(jiān)護(hù)模塊，語(yǔ)音識(shí)別模塊，文字識(shí)別模塊，手勢(shì)識(shí)別模塊，視頻通信模塊，通信模塊（WIFI）。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)基于谷歌眼鏡開(kāi)發(fā)的新型電網(wǎng)操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，調(diào)度員或者值班員采用視頻遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員與電腦進(jìn)行人機(jī)操作票復(fù)誦核對(duì)，采用手勢(shì)識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別模式完成倒閘操作的模擬操作和實(shí)際操作過(guò)程。與傳統(tǒng)的倒閘操作模式相比，減少了操作人員和監(jiān)護(hù)人員工作量，提高了工作效率，原來(lái)需要2個(gè)人在現(xiàn)場(chǎng)共同完成的工作變成只需要1個(gè)工作人員在現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立完成，無(wú)需手持操作票、錄音筆和記錄操作時(shí)間等工作。

（1）可靠地安全校驗(yàn)功能。文字識(shí)別功能：可以使用電腦代替人眼識(shí)別站所名稱，開(kāi)關(guān)編號(hào)間隔是否正確；語(yǔ)音識(shí)別功能：可以使用電腦代替監(jiān)護(hù)人員與操作人進(jìn)行操作票復(fù)誦核對(duì)，保證操作人員復(fù)誦準(zhǔn)確無(wú)誤。手勢(shì)識(shí)別功能：可以提醒操作人員正確操作，佩戴絕緣手套，拉下防護(hù)面罩等提示。若有文字信息，復(fù)誦信息和手勢(shì)方面的錯(cuò)誤，系統(tǒng)立即給出告警提示，同時(shí)調(diào)度員與值班員亦會(huì)收到告警信息。

（2）完善的操作全過(guò)程安全管理功能，系統(tǒng)通過(guò)流程環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)操作票整個(gè)周期的無(wú)紙化作業(yè)。

2　操作票安全執(zhí)行的實(shí)現(xiàn)

目前無(wú)論是紙質(zhì)操作票、電子操作票還是全程自動(dòng)化控制操作，都需要一人操作一人監(jiān)護(hù)［5］。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的新型電網(wǎng)操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，主要?jiǎng)?chuàng)新核心在于安裝于谷歌眼鏡中基于安卓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的APP程序，該程序可以代替操作票監(jiān)護(hù)人員的工作，使用計(jì)算機(jī)完成對(duì)操作人員的監(jiān)護(hù)，保證操作安全執(zhí)行。

操作票監(jiān)護(hù)是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，包含站所名稱的核對(duì)、操作開(kāi)關(guān)間隔的核對(duì)、模擬操作、操作票復(fù)誦核對(duì)，整個(gè)操作過(guò)程中不能有任何錯(cuò)誤和疏忽。計(jì)算機(jī)代替人監(jiān)護(hù)操作票的執(zhí)行，不僅可以降低人為的誤操作率，還可以實(shí)時(shí)核對(duì)關(guān)鍵信息，及時(shí)發(fā)出告警提示。采用谷歌眼鏡可以有效釋放操作人員雙手，使其可以從容應(yīng)對(duì)突發(fā)事件和正在進(jìn)行的工作。谷歌眼鏡APP中操作票安全執(zhí)行流程如圖3所示，關(guān)鍵系統(tǒng)為語(yǔ)音識(shí)別和文字識(shí)別模塊的算法和開(kāi)發(fā)。

3　智能模塊的開(kāi)發(fā)

該系統(tǒng)使用谷歌眼鏡中安裝的APP，其核心防誤模塊為語(yǔ)音識(shí)別和文字識(shí)別模塊算法。操作票進(jìn)入操作流程，谷歌眼鏡會(huì)按操作票步驟逐條朗讀，并將內(nèi)容顯示在內(nèi)置顯示屏中，等待操作人員進(jìn)行復(fù)誦，操作人員復(fù)誦過(guò)程中，谷歌眼鏡攝像頭采集操作人員面前的設(shè)備編號(hào)與操作票中設(shè)備編號(hào)進(jìn)行比對(duì)是否正確，并在內(nèi)置顯示屏上指示出操作人員面前設(shè)備關(guān)鍵部位。

圖3　操作票安全執(zhí)行流程

谷歌眼鏡自動(dòng)核對(duì)操作人員復(fù)誦語(yǔ)音內(nèi)容是否正確，若出現(xiàn)錯(cuò)誤則提醒操作人員仔細(xì)核對(duì)。

操作票根據(jù)特定設(shè)備和特定操作任務(wù)而編寫(xiě)，根據(jù)操作規(guī)程，設(shè)備類型和操作術(shù)語(yǔ)設(shè)定谷歌眼鏡中的操作票專家數(shù)據(jù)庫(kù)，可以很好的與現(xiàn)場(chǎng)情況匹配，滿足實(shí)際操作票安全執(zhí)行的需要。

4　設(shè)備開(kāi)發(fā)難點(diǎn)與工程實(shí)用價(jià)值

電力公司運(yùn)維部門對(duì)電網(wǎng)倒閘操作過(guò)程中的操作票復(fù)誦環(huán)節(jié)有著嚴(yán)格的用語(yǔ)要求，操作人員和監(jiān)護(hù)人員采用標(biāo)準(zhǔn)普通話完成操作任務(wù)的復(fù)誦和確認(rèn)工作。電網(wǎng)操作票采用標(biāo)準(zhǔn)流程和標(biāo)準(zhǔn)化用詞，因此對(duì)于建立語(yǔ)音識(shí)別所需的語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)要有可操作性和識(shí)別準(zhǔn)確度，主要難度在于對(duì)環(huán)境噪聲的濾除。系統(tǒng)采用離散隱馬爾科夫模型的嵌入式語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，在嵌入式系統(tǒng)上完成語(yǔ)音識(shí)別功能、在PC系統(tǒng)上完成模板訓(xùn)練功能的軟件架構(gòu)。

采用計(jì)算機(jī)監(jiān)護(hù)和調(diào)度員遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的工作方式，用調(diào)度員遠(yuǎn)程監(jiān)控和谷歌眼鏡監(jiān)護(hù)代替現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)人的工作，可以使常規(guī)的電網(wǎng)倒閘操作工作減少三分之一的人工時(shí)。通過(guò)谷歌眼鏡和人工共同監(jiān)護(hù)操作人的工作，可最大限度避免誤操作的發(fā)生，減少因誤操作導(dǎo)致的設(shè)備、人生和財(cái)產(chǎn)的損失。

5　結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)基于智能穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)的電網(wǎng)操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，使操作票執(zhí)行過(guò)程中安全監(jiān)護(hù)由人向計(jì)算機(jī)的轉(zhuǎn)變。采用語(yǔ)音識(shí)別和文字識(shí)別功能實(shí)現(xiàn)操作票安全執(zhí)行流程，代替監(jiān)護(hù)人實(shí)行操作票執(zhí)行操作，使操作由2個(gè)人變?yōu)?人并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)功能，降低了人力資源成本，有效提高了工作效率。

［1］鄧其軍，周 洪，吳昌博，等.一種新型配電網(wǎng)倒閘操作票生成及防誤系統(tǒng)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2009，29（6）：123-126.

［2］栗 然，張光華，盧錦玲，等.可視化環(huán)境下的配電網(wǎng)操作票通用化實(shí)現(xiàn)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，25（10）：47-49.

［3］周 明，任建文，李庚銀，等.基于多智能體的電網(wǎng)調(diào)度操作票指導(dǎo)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，24（4）：58-62，209.

［4］林明蘭，李 剛，錢絡(luò)江，等.通用智能型電網(wǎng)調(diào)度操作票系統(tǒng)［J］.繼電器，2001，29（12）：39-42.

［5］林曉慶，任建文，張丙合，等.基于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的電網(wǎng)智能調(diào)度操作票系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012，40（7）：143-155.

The Design of Safe Execution System for Gird Operation Sheets Based on Intelligent Wearable Equipment

DONG Xiaofeng1，GU Xiaowen1，ZHOU Heng1，ZHU Guofang2
（1.Suzhou Power Supply Company，Suzhou 215004，China；2.College of Electrical Engineering of Shandong University，Jinan 250100，China）

The existing management systems of operation sheets can realize the function of real-time online graphic generating under the strict verification rules such as Expert System（ES）.However，humane intervention in permission/conclusion，sheet rehearsal，order repetition and supervisory system is still needed during the executing process.To solve this problem，a new safe execution system which integrated google glass into operation sheets is proposed.In this system the voice/character/gesture recognition and video communication modules are developed based on google glass.These modules replace humane works so that the computer can be taken as a remote supervisor for single-person operation instead of the original two-person field task.The proposed system reduces labor cost considerably and improves the working efficiency greatly，which finally promotes the reliability of operation sheets execution.

operation sheet；mistake-proof verification；intelligent wearable device；character recognition；voice recognition

TM734

B

1009-0665（2015）03-0064-03

2014-12-30；

2015-02-11

董曉峰（1984），男，江蘇蘇州人，工程師，從事智能配電網(wǎng)研究工作；

顧曉文（1985），男，江蘇太倉(cāng)人，工程師，從事智能配電網(wǎng)研究工作；

周恒（1990），男，江蘇蘇州人，助理工程師，從事智能配電網(wǎng)的研究工作；

朱國(guó)防（1975），男，山東寧陽(yáng)人，講師，高級(jí)工程師，從事智能配電網(wǎng)的研究工作。