AI語(yǔ)言功能在配電自動(dòng)化主站中的應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)上海市電力公司 張 宇 朱 江 嚴(yán) 威 李雪妍

智能配電網(wǎng)是我國(guó)城市化發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ彩俏覈?guó)電力行業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵之一。配電自動(dòng)化系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)，它在原有配電網(wǎng)架的基礎(chǔ)上加裝了具有三遙功能的智能開(kāi)關(guān)等自動(dòng)化設(shè)備，依靠以光纖為主、無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)及公網(wǎng)為輔的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，從而提高電網(wǎng)的供電可靠性。作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的核心，配電自動(dòng)化主站則是配電網(wǎng)調(diào)度控制和信息管理的基石，一方面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、饋線(xiàn)自動(dòng)化、配電業(yè)務(wù)管理等，另一方面與PMS、95598等其他配電相關(guān)信息系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

但是新技術(shù)的應(yīng)用也相應(yīng)帶來(lái)了一系列新問(wèn)題，配電自動(dòng)化技術(shù)雖能應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備的相關(guān)功能減輕配網(wǎng)站所人員的巡視、檢修壓力，但也對(duì)配電自動(dòng)化調(diào)度員提出了較高的要求[1]。相對(duì)于常規(guī)的變電站，配電站的站名較長(zhǎng)、站與站之間的站名較為相似、信息點(diǎn)間名稱(chēng)的區(qū)別也較小，這就增加了調(diào)度員快速、準(zhǔn)確地定位配電站和相關(guān)信息點(diǎn)的難度。

作為大數(shù)據(jù)、人工智能的典型應(yīng)用，AI語(yǔ)音功能的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，可用性越來(lái)越高。從被玩壞的siri、小愛(ài)、小藝等智能助手，不堪其擾的智能客服等可看出AI語(yǔ)音已深深地融入在日常生活中[2]。但在電力企業(yè)中，由于部署難度高、迭代數(shù)據(jù)少，AI語(yǔ)音的應(yīng)用還不夠廣泛，為此本文提出將AI語(yǔ)音功能應(yīng)用于配電自動(dòng)化主站。AI語(yǔ)音功能的提出和在配電自動(dòng)化主站中的應(yīng)用，為調(diào)度內(nèi)網(wǎng)中用手輸入搜索、設(shè)備定位、畫(huà)面調(diào)用、圖形操作等場(chǎng)景提供了另外一種途徑，能夠解放調(diào)控人員的雙手，能使調(diào)控人員的工作強(qiáng)度大大降低，增加電力調(diào)度員的業(yè)務(wù)水平，避免因人為因素失誤而帶來(lái)的人身和設(shè)備不安全因素，避免了故障線(xiàn)路的長(zhǎng)時(shí)間停電造成的工業(yè)等用戶(hù)的巨大經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)在電力企業(yè)中引入AI語(yǔ)音功能還能提升供電可靠性和用戶(hù)的服務(wù)體驗(yàn)，從而進(jìn)一步提高用戶(hù)對(duì)電力企業(yè)的滿(mǎn)意度。

1 配電自動(dòng)化主站中AI語(yǔ)音技術(shù)分析

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)。在AI語(yǔ)音系統(tǒng)中，語(yǔ)音識(shí)別的作用是將調(diào)度員的自然語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的文字或二進(jìn)制代碼或字符序列等，從而使計(jì)算機(jī)能獲取相應(yīng)的命令并作出反饋，實(shí)現(xiàn)調(diào)度員語(yǔ)音對(duì)硬件設(shè)備的操控[3]。由輸入的語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)和語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和統(tǒng)計(jì)建模方法，進(jìn)行模型訓(xùn)練，最終得到由語(yǔ)音標(biāo)注數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成的聲學(xué)模型和由文本數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成的語(yǔ)言模型[4]。另一方面，調(diào)度員的自然語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)前端模塊的端點(diǎn)檢測(cè)提取調(diào)度員的錄音，通過(guò)信號(hào)處理技術(shù)降噪，減少信道、說(shuō)話(huà)人等因素影響，最后從語(yǔ)音信號(hào)中提取特征，在后端聲學(xué)和語(yǔ)言模型的約束下通過(guò)解碼器得到語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果。

科大訊飛語(yǔ)音開(kāi)放平臺(tái)。目前語(yǔ)音識(shí)別的發(fā)展中，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是幾個(gè)比較主流的技術(shù)方向。隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像領(lǐng)域的發(fā)光發(fā)熱，出現(xiàn)VGGNet、GoogleNet、ResNet等應(yīng)用，為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用提供了更多思路，比如利用卷積的不變性來(lái)克服語(yǔ)音信號(hào)本身的多樣性[5]。中國(guó)最大的智能語(yǔ)音技術(shù)提供商科大訊飛基于Attention模型的核心思想，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建了Hybrid CNN模型用于語(yǔ)音識(shí)別，建立了新一代語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)。

圖1 語(yǔ)音識(shí)別原理

2 AI語(yǔ)音功能在配電自動(dòng)化主站中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

2.1 目前配電自動(dòng)化主站工作方式

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大及自動(dòng)化、智能化程度的不斷提高，配電網(wǎng)的接入數(shù)量、一次設(shè)備數(shù)量、信號(hào)數(shù)量也在不斷增加。以國(guó)網(wǎng)上海市北供電公司為例，配電站數(shù)量就有1300多個(gè)，一次設(shè)備就有3萬(wàn)多個(gè)，信號(hào)數(shù)量就有8萬(wàn)多個(gè)，再加上30多萬(wàn)個(gè)遙測(cè)信號(hào)后數(shù)量會(huì)更多。同時(shí)相對(duì)于常規(guī)的變電站，配電站的站名較長(zhǎng)、站與站之間的站名較為相似、信息點(diǎn)間名稱(chēng)的區(qū)別也較小，如國(guó)網(wǎng)上海市北供電公司配電自動(dòng)化主站雖已對(duì)配電站名稱(chēng)按照拼音進(jìn)行排列，但調(diào)度員要想快速、準(zhǔn)確地調(diào)圖、定位配電站和搜索相關(guān)信息點(diǎn)是非常困難且容易出現(xiàn)差錯(cuò)的。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

2.2 配電自動(dòng)化主站AI語(yǔ)音功能實(shí)現(xiàn)流程對(duì)于電力配電自動(dòng)化主站，其主要目的是根

據(jù)調(diào)度員語(yǔ)音信息實(shí)現(xiàn)智能調(diào)圖、智能定位和智能搜索等功能，本文選擇訊飛開(kāi)放平臺(tái)中的命令詞識(shí)別功能作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。由于本文是基于上海配電自動(dòng)化主站，電網(wǎng)調(diào)度員經(jīng)常會(huì)說(shuō)方言，因此為更準(zhǔn)確地識(shí)別電網(wǎng)調(diào)度員的語(yǔ)音命令，本文建立了相應(yīng)的上海方言詞庫(kù)，從而顯著提升了識(shí)別的準(zhǔn)確率?；诳拼笥嶏w語(yǔ)音開(kāi)放平臺(tái)搭建的配電自動(dòng)化主站AI語(yǔ)音系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程如下：

在配電自動(dòng)化主站的Linux操作系統(tǒng)中建立配電自動(dòng)化主站調(diào)度員的離線(xiàn)語(yǔ)音庫(kù)和云語(yǔ)音庫(kù)；語(yǔ)音輸入。通過(guò)麥克風(fēng)口述操作命令錄入系統(tǒng)；語(yǔ)音識(shí)別。調(diào)用建立的語(yǔ)音庫(kù)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度員語(yǔ)音進(jìn)行識(shí)別并通過(guò)信號(hào)處理技術(shù)降噪，減少信道、說(shuō)話(huà)人等因素影響，同時(shí)通過(guò)第三方的接口將語(yǔ)音轉(zhuǎn)為文本；自然語(yǔ)言處理。對(duì)文本進(jìn)行分詞和糾錯(cuò)，利用基于規(guī)則的自然語(yǔ)言處理方法提取調(diào)度員語(yǔ)音中的規(guī)則命令；命令預(yù)處理。將規(guī)則命令分成畫(huà)面命令、統(tǒng)計(jì)命令、計(jì)算命令、應(yīng)用命令，將生成的命令轉(zhuǎn)到配電自動(dòng)化主站即可實(shí)現(xiàn)畫(huà)面服務(wù)、統(tǒng)計(jì)服務(wù)、計(jì)算服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)。

例如，若用戶(hù)的指令是“打開(kāi)”或“關(guān)閉某某配電站接線(xiàn)圖”，這個(gè)語(yǔ)音指令在命令預(yù)處理之后，會(huì)被劃分到配電自動(dòng)化主站畫(huà)面命令的技能域，配電自動(dòng)化主站收到該指令后，會(huì)查找對(duì)應(yīng)的配電站接線(xiàn)圖畫(huà)面，并查詢(xún)?cè)撆潆娬窘泳€(xiàn)圖是否具有關(guān)聯(lián)的操作指令，如果“變電站接線(xiàn)圖”支持“打開(kāi)”或者“關(guān)閉”的操作，該指令就會(huì)被送達(dá)到“畫(huà)面服務(wù)”中，從而控制配電站接線(xiàn)圖畫(huà)面的打開(kāi)或關(guān)閉。

2.3 AI語(yǔ)音識(shí)別功能在配電自動(dòng)化主站中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)結(jié)果

AI調(diào)圖。首先調(diào)度員語(yǔ)音輸入“打開(kāi)＊＊站”，待語(yǔ)音輸入完成后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)目的配電站的站內(nèi)圖，同時(shí)AI語(yǔ)音平臺(tái)會(huì)自動(dòng)播報(bào)配電站站名，幫助調(diào)度員核對(duì)所調(diào)出的配電站的站內(nèi)圖是否與目的配電站一致。例如，當(dāng)調(diào)度員語(yǔ)音輸入“打開(kāi)長(zhǎng)興168弄站”，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)長(zhǎng)興168弄站的廠站接線(xiàn)圖并自動(dòng)播報(bào)“好的”。

AI定位。將語(yǔ)言功能接入后，調(diào)度員能快速定位到變電站內(nèi)的設(shè)備。例如，打開(kāi)長(zhǎng)興168弄站的廠站接線(xiàn)圖后，調(diào)度員要想快速查找到該站的2號(hào)配變，即可語(yǔ)音輸入“定位2號(hào)配變”，這時(shí)配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)定位到該站的2號(hào)配變并回復(fù)“好的”。

AI搜索。首先調(diào)度員通過(guò)語(yǔ)音輸入搜索目標(biāo)，待語(yǔ)音輸入完成后系統(tǒng)會(huì)通過(guò)語(yǔ)音內(nèi)容進(jìn)行判斷，進(jìn)而進(jìn)行文本搜索。例如，當(dāng)調(diào)度員語(yǔ)音輸入“查找站內(nèi)總信號(hào)”，配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)搜索到站內(nèi)總信號(hào)文本信息。

3 結(jié)語(yǔ)

將AI語(yǔ)音功能應(yīng)用于配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)后，改進(jìn)后的配電自動(dòng)化主站為調(diào)度內(nèi)網(wǎng)中用手輸入搜索、設(shè)備定位、畫(huà)面調(diào)用、圖形操作等場(chǎng)景提供了另外一種途徑，能夠解放調(diào)控人員的雙手；改進(jìn)后的配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)能使調(diào)控人員的工作強(qiáng)度大大降低，實(shí)現(xiàn)減人增效的目的，降低運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)能避免因人為因素失誤而帶來(lái)的人身和設(shè)備不安全因素，避免了故障線(xiàn)路的長(zhǎng)時(shí)間停電造成的工業(yè)等用戶(hù)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，減少了停電的時(shí)間。在保障配電系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，也能使電力的分配更加合理。