語音識別與自然語言處理技術(shù)在配網(wǎng)調(diào)度工作中的應(yīng)用研究

云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局 徐進(jìn)東 魯茸次理 劉 偉 卓格拉姆 張學(xué)華 格桑拉姆

云南云電同方科技有限公司 金瑞瓊

配網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的一項重要工作。隨著電網(wǎng)規(guī)模擴大及信息化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，配網(wǎng)調(diào)度工作日益繁重，現(xiàn)有的調(diào)度運行管理模式仍主要依靠人工手段完成，存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，難以適應(yīng)現(xiàn)階段的調(diào)度運行管理需求。在調(diào)度指令下發(fā)及接收環(huán)節(jié)，調(diào)度人員通過電話形式進(jìn)行調(diào)度聯(lián)絡(luò)，易受調(diào)度人員口誤因素影響，造成調(diào)度指令誤下，由于缺乏相關(guān)技術(shù)手段支撐，誤下指令不易被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致不正確的操作動作被執(zhí)行，引發(fā)電網(wǎng)安全事故。調(diào)度聯(lián)絡(luò)過程中，調(diào)度人員通過記錄關(guān)鍵調(diào)度信息，調(diào)度通話結(jié)束后，依靠經(jīng)驗知識選擇對應(yīng)的日志類別，最終將日志內(nèi)容填寫至配網(wǎng)調(diào)度工作臺中，存在工作量大、效率低、規(guī)范性等問題。交接班事項繁雜、主要依靠人工記憶，容易出現(xiàn)漏交、錯交等問題，增加調(diào)度運行風(fēng)險。調(diào)度指令以電話錄音形式存在，僅依靠人工手段進(jìn)行調(diào)度質(zhì)檢分析困難，事件事故追責(zé)效率低。

近年來，隨著語音識別與自然語言處理技術(shù)的不斷成熟及實用化水平提升，將之引入配網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域，輔助調(diào)度業(yè)務(wù)開展，從而減輕基層班組工作負(fù)荷，降低調(diào)度工作出錯率，提高調(diào)度工作效率，對保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運行具有重要意義。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 語音識別技術(shù)研究現(xiàn)狀

語音識別是實現(xiàn)人機自然交互的方式之一，能夠讓機器“聽懂”人類語言并做出反饋，也可將人類語音轉(zhuǎn)化為文字信息進(jìn)行表達(dá)。語音識別技術(shù)已經(jīng)成為近年來的熱點研究方向，并取得了系列的研究成果，國外蘋果公司的智能手機助理sir、亞馬遜智能音箱、微軟小娜等已經(jīng)走進(jìn)人們?nèi)粘Ｉ?，國?nèi)的語音識別技術(shù)研究如火如荼，以科大訊飛為首的互聯(lián)網(wǎng)公司不斷在語音識別技術(shù)上加以探索，在語音輸入、語音轉(zhuǎn)寫方面取得到了巨大的研究進(jìn)展，并致力于推動語音識別技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化研究。隨著深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷延展及計算資源夯實，基于深度學(xué)習(xí)的語音識別模型在語音識別準(zhǔn)確率顯現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢，針對普通話的語音識別準(zhǔn)確率較高，未來面向特定領(lǐng)域方言及復(fù)雜場景的語音識別任務(wù)仍是近期及未來一段時間的研究重點。

語音識別技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于車載、醫(yī)療、家居行業(yè)，在電力行業(yè)中應(yīng)用相對較少，主要應(yīng)用于95598客戶服務(wù)側(cè)，用于客戶來電環(huán)節(jié)的服務(wù)質(zhì)檢，在電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域，存在一定的語音識別應(yīng)用需求，但受限于方言識別及調(diào)度專有業(yè)務(wù)特性等影響，針對調(diào)度業(yè)務(wù)的語音識別技術(shù)難度較大，取得的研究成果較少。

1.2 自然語言處理技術(shù)研究現(xiàn)狀

自然語言處理技術(shù)在個性化知識推薦服務(wù)、知識檢索、智能問答、語音識別等方面應(yīng)用廣泛，在電力行業(yè)中也存在一些應(yīng)用案例，諸如電力設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)挖掘、客戶服務(wù)工單分類、業(yè)務(wù)指導(dǎo)手冊智能搜索等。未來，自然語言處理技術(shù)將在提升電網(wǎng)運行效率、保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行方面發(fā)揮更大的作用。

2 基于語音識別與自然語言處理的調(diào)度業(yè)務(wù)總體設(shè)計

充分利用現(xiàn)有的調(diào)度業(yè)務(wù)軟硬件平臺，針對必要場景部署實施麥克風(fēng)陣列拾音設(shè)備，通過相關(guān)語音接口進(jìn)行調(diào)度語音數(shù)據(jù)全量采集，統(tǒng)一存儲、分析及應(yīng)用。利用行業(yè)通用的語音識別模型，結(jié)合大規(guī)模的調(diào)度特殊發(fā)音、專有名詞標(biāo)注對其進(jìn)行增強訓(xùn)練，構(gòu)建面向電力調(diào)度業(yè)務(wù)的語音識別模型，對調(diào)度語音進(jìn)行文本識別。結(jié)合自然語言處理技術(shù)對調(diào)度文本進(jìn)行特征提取、語義解析，以支撐語音轉(zhuǎn)寫、智能搜索、日志及交接班記錄生成、語音質(zhì)檢分析上層應(yīng)用需求。通過本項目的研究和應(yīng)用，將傳統(tǒng)的依靠人工進(jìn)行配網(wǎng)調(diào)度運行管理的模式向人機協(xié)同的智能管理模式變革，提升配網(wǎng)調(diào)度工作效率，提升安全防誤防控水平，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行?？傮w架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

3 語音識別與自然語言處理技術(shù)融合應(yīng)用場景

3.1 調(diào)度指令智能校核

配網(wǎng)調(diào)度工作中，各級調(diào)度運行單位普遍采用電話進(jìn)行調(diào)令下發(fā)，頻繁的操作任務(wù)及檢修工作使得調(diào)度人員每天要進(jìn)行大量的電話接打，調(diào)度人員通過口述方式將事先擬好的操作票及檢修任務(wù)信息傳遞給執(zhí)行單位，在此過程中極易因口誤、信息看錯等人為失誤造成不正確的操作指令被執(zhí)行，引發(fā)電網(wǎng)安全事故。因此，可通過收集配網(wǎng)調(diào)度語音語料，結(jié)合調(diào)度特殊發(fā)音處理及專業(yè)術(shù)語對語音語料進(jìn)行標(biāo)注，基于半監(jiān)督形式進(jìn)行語音識別模型訓(xùn)練，將調(diào)度錄音實時轉(zhuǎn)化為文本信息，并通過配網(wǎng)調(diào)度工作臺進(jìn)行顯示，在調(diào)度聯(lián)絡(luò)過程中，便于調(diào)度人員及時核查調(diào)度指令，有效防止調(diào)度指令下達(dá)偏差。

圖1 基于語音識別與自然語言處理的調(diào)度業(yè)務(wù)總體設(shè)計

3.2 調(diào)度日志智能生成及分類

調(diào)度日志的生成依靠調(diào)度人員在調(diào)度通話過程中記錄關(guān)鍵信息，通話結(jié)束后，通過經(jīng)驗判斷選擇日志類型，將記錄的關(guān)鍵信息進(jìn)行整理后填寫至配網(wǎng)調(diào)度工作臺中，存在大量的數(shù)據(jù)重復(fù)錄入工作，由于缺乏技術(shù)手段支撐，工作效率得不到有效保障。此外，日志內(nèi)容的填寫缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范性較差。配網(wǎng)調(diào)度過程中，可通過語音識別技術(shù)識別調(diào)度通話內(nèi)容，將之轉(zhuǎn)化為文本信息，并進(jìn)一步利用自然語言處理技術(shù)對調(diào)度日志文本內(nèi)容進(jìn)行語義解析，構(gòu)建調(diào)度日志分類模型，最后根據(jù)日志的類別，建立基于每種類別的日志內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化模板，利用自然語言處理技術(shù)自動提取調(diào)度指令內(nèi)容、停電范圍、施工位置等特征信息，對原始的調(diào)度文本內(nèi)容進(jìn)行歸一化處理后獲得標(biāo)準(zhǔn)化的調(diào)度日志。

3.3 交接班日志智能生成及校核

目前各變電站交接班以口頭會議形式存在，通過現(xiàn)場進(jìn)行收聽及同步記錄形成交接班記錄，現(xiàn)場交接班會議結(jié)束后，再根據(jù)現(xiàn)場記錄信息完成配調(diào)系統(tǒng)交接班記錄電子化填報。交接班過程中，接班人員需要多方感官協(xié)同工作，耗時較長，且容易造成重要信息遺漏或信息記錄不全，造成交接班漏交、錯交的等問題，影響變電站正常運行或者造成故障。以提升現(xiàn)場交接班效率及交接班正確性為目標(biāo)，在交接班現(xiàn)場安裝部署拾音設(shè)備硬件設(shè)施，實現(xiàn)交接班全語音信息采集，利用語音識別技術(shù)將交接班語音轉(zhuǎn)化為文本內(nèi)容，與配調(diào)系統(tǒng)調(diào)度日志實時關(guān)聯(lián)，基于自然語言處理技術(shù)實現(xiàn)交接班記錄及調(diào)度日志內(nèi)容的一致性核查，對錯誤及遺漏的交接班信息進(jìn)行及時告警，以提醒現(xiàn)場交接班人員對漏交信息進(jìn)行核查、補充及修正，提升現(xiàn)場工作效率及質(zhì)量，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

3.4 調(diào)度信息智能搜索及質(zhì)檢分析

各級調(diào)度語音數(shù)據(jù)以音頻形式分散式存儲于獨立的語音服務(wù)器上，針對調(diào)度語音的質(zhì)檢分析采用人工全量或抽量聽音頻的形式，聽完一個完整的音頻文件往往需要花費幾分鐘時間，由于工作量巨大，容易因疲累等原因造成注意力不集中，未發(fā)現(xiàn)調(diào)度語音中存在的問題，使得調(diào)度語音質(zhì)檢分析失去可操作性。由于在發(fā)生電網(wǎng)事件事故時，運行單位負(fù)責(zé)人往往需要通過在海量的音頻文件中查找相關(guān)的調(diào)度語音，調(diào)度語音搜索困難。利用語音識別技術(shù)將非結(jié)構(gòu)的調(diào)度語音音頻轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的文本信息進(jìn)行存儲，基于自然語言關(guān)鍵詞搜索及語義理解實現(xiàn)調(diào)度文本信息的快速定位，并能夠在音頻上自動標(biāo)記查詢關(guān)鍵詞的語音位置，并自動播放，以提升調(diào)度語音質(zhì)檢效率及質(zhì)量。

結(jié)語：結(jié)合配網(wǎng)調(diào)度運行管理現(xiàn)狀，為提升配調(diào)調(diào)度管理效率，將基層班組人員從大量重復(fù)性工作中解放出來，提升電網(wǎng)本質(zhì)安全水平。本文提出了語音識別與自然語言處理技術(shù)在配網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的應(yīng)用探索，圍繞調(diào)度指令智能校核、調(diào)度日志及交接班記錄智能生成，調(diào)度語音智能搜索及質(zhì)檢分析，推動配網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)全過程環(huán)節(jié)的智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時，為語音識別及自然語言處理技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)度領(lǐng)域的實用化實踐奠定堅實的基礎(chǔ)。