AI語言功能在配電自動化主站中的應用

國網(wǎng)上海市電力公司 張 宇 朱 江 嚴 威 李雪妍

智能配電網(wǎng)是我國城市化發(fā)展的重要動力，也是我國電力行業(yè)升級轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵之一。配電自動化系統(tǒng)是智能配電網(wǎng)的基礎，它在原有配電網(wǎng)架的基礎上加裝了具有三遙功能的智能開關(guān)等自動化設備，依靠以光纖為主、無線專網(wǎng)及公網(wǎng)為輔的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡，從而提高電網(wǎng)的供電可靠性。作為配電自動化系統(tǒng)的核心，配電自動化主站則是配電網(wǎng)調(diào)度控制和信息管理的基石，一方面負責數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、饋線自動化、配電業(yè)務管理等，另一方面與PMS、95598等其他配電相關(guān)信息系統(tǒng)進行信息交互。

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

作為大數(shù)據(jù)、人工智能的典型應用，AI語音功能的應用場景越來越廣泛，可用性越來越高。從被玩壞的siri、小愛、小藝等智能助手，不堪其擾的智能客服等可看出AI語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語音的應用還不夠廣泛，為此本文提出將AI語音功能應用于配電自動化主站。AI語音功能的提出和在配電自動化主站中的應用，為調(diào)度內(nèi)網(wǎng)中用手輸入搜索、設備定位、畫面調(diào)用、圖形操作等場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)控人員的工作強度大大降低，增加電力調(diào)度員的業(yè)務水平，避免因人為因素失誤而帶來的人身和設備不安全因素，避免了故障線路的長時間停電造成的工業(yè)等用戶的巨大經(jīng)濟損失。同時在電力企業(yè)中引入AI語音功能還能提升供電可靠性和用戶的服務體驗，從而進一步提高用戶對電力企業(yè)的滿意度。

1 配電自動化主站中AI語音技術(shù)分析

語音識別技術(shù)。在AI語音系統(tǒng)中，語音識別的作用是將調(diào)度員的自然語音信號轉(zhuǎn)換成計算機能識別的文字或二進制代碼或字符序列等，從而使計算機能獲取相應的命令并作出反饋，實現(xiàn)調(diào)度員語音對硬件設備的操控[3]。由輸入的語音數(shù)據(jù)庫和語言數(shù)據(jù)庫，結(jié)合信號處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和統(tǒng)計建模方法，進行模型訓練，最終得到由語音標注數(shù)據(jù)訓練而成的聲學模型和由文本數(shù)據(jù)訓練而成的語言模型[4]。另一方面，調(diào)度員的自然語音信號經(jīng)過前端模塊的端點檢測提取調(diào)度員的錄音，通過信號處理技術(shù)降噪，減少信道、說話人等因素影響，最后從語音信號中提取特征，在后端聲學和語言模型的約束下通過解碼器得到語音識別結(jié)果。

科大訊飛語音開放平臺。目前語音識別的發(fā)展中，深度神經(jīng)網(wǎng)絡、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡是幾個比較主流的技術(shù)方向。隨著卷積神經(jīng)網(wǎng)絡在圖像領域的發(fā)光發(fā)熱，出現(xiàn)VGGNet、GoogleNet、ResNet等應用，為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡在語音識別應用提供了更多思路，比如利用卷積的不變性來克服語音信號本身的多樣性[5]。中國最大的智能語音技術(shù)提供商科大訊飛基于Attention模型的核心思想，通過機器學習方法構(gòu)建了Hybrid CNN模型用于語音識別，建立了新一代語音識別系統(tǒng)。

圖1 語音識別原理

2 AI語音功能在配電自動化主站中應用實現(xiàn)

2.1 目前配電自動化主站工作方式

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大及自動化、智能化程度的不斷提高，配電網(wǎng)的接入數(shù)量、一次設備數(shù)量、信號數(shù)量也在不斷增加。以國網(wǎng)上海市北供電公司為例，配電站數(shù)量就有1300多個，一次設備就有3萬多個，信號數(shù)量就有8萬多個，再加上30多萬個遙測信號后數(shù)量會更多。同時相對于常規(guī)的變電站，配電站的站名較長、站與站之間的站名較為相似、信息點間名稱的區(qū)別也較小，如國網(wǎng)上海市北供電公司配電自動化主站雖已對配電站名稱按照拼音進行排列，但調(diào)度員要想快速、準確地調(diào)圖、定位配電站和搜索相關(guān)信息點是非常困難且容易出現(xiàn)差錯的。因此有必要對現(xiàn)有的配電自動化主站系統(tǒng)進行改進。

2.2 配電自動化主站AI語音功能實現(xiàn)流程對于電力配電自動化主站，其主要目的是根

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

在配電自動化主站的Linux操作系統(tǒng)中建立配電自動化主站調(diào)度員的離線語音庫和云語音庫；語音輸入。通過麥克風口述操作命令錄入系統(tǒng)；語音識別。調(diào)用建立的語音庫對電網(wǎng)調(diào)度員語音進行識別并通過信號處理技術(shù)降噪，減少信道、說話人等因素影響，同時通過第三方的接口將語音轉(zhuǎn)為文本；自然語言處理。對文本進行分詞和糾錯，利用基于規(guī)則的自然語言處理方法提取調(diào)度員語音中的規(guī)則命令；命令預處理。將規(guī)則命令分成畫面命令、統(tǒng)計命令、計算命令、應用命令，將生成的命令轉(zhuǎn)到配電自動化主站即可實現(xiàn)畫面服務、統(tǒng)計服務、計算服務和應用服務。

例如，若用戶的指令是“打開”或“關(guān)閉某某配電站接線圖”，這個語音指令在命令預處理之后，會被劃分到配電自動化主站畫面命令的技能域，配電自動化主站收到該指令后，會查找對應的配電站接線圖畫面，并查詢該配電站接線圖是否具有關(guān)聯(lián)的操作指令，如果“變電站接線圖”支持“打開”或者“關(guān)閉”的操作，該指令就會被送達到“畫面服務”中，從而控制配電站接線圖畫面的打開或關(guān)閉。

2.3 AI語音識別功能在配電自動化主站中應用實現(xiàn)結(jié)果

AI調(diào)圖。首先調(diào)度員語音輸入“打開＊＊站”，待語音輸入完成后系統(tǒng)會自動打開目的配電站的站內(nèi)圖，同時AI語音平臺會自動播報配電站站名，幫助調(diào)度員核對所調(diào)出的配電站的站內(nèi)圖是否與目的配電站一致。例如，當調(diào)度員語音輸入“打開長興168弄站”，配電自動化主站系統(tǒng)會自動打開長興168弄站的廠站接線圖并自動播報“好的”。

AI定位。將語言功能接入后，調(diào)度員能快速定位到變電站內(nèi)的設備。例如，打開長興168弄站的廠站接線圖后，調(diào)度員要想快速查找到該站的2號配變，即可語音輸入“定位2號配變”，這時配電自動化主站系統(tǒng)會自動定位到該站的2號配變并回復“好的”。

AI搜索。首先調(diào)度員通過語音輸入搜索目標，待語音輸入完成后系統(tǒng)會通過語音內(nèi)容進行判斷，進而進行文本搜索。例如，當調(diào)度員語音輸入“查找站內(nèi)總信號”，配電自動化主站系統(tǒng)會自動搜索到站內(nèi)總信號文本信息。

3 結(jié)語

將AI語音功能應用于配電自動化主站系統(tǒng)后，改進后的配電自動化主站為調(diào)度內(nèi)網(wǎng)中用手輸入搜索、設備定位、畫面調(diào)用、圖形操作等場景提供了另外一種途徑，能夠解放調(diào)控人員的雙手；改進后的配電自動化主站系統(tǒng)能使調(diào)控人員的工作強度大大降低，實現(xiàn)減人增效的目的，降低運營成本。同時能避免因人為因素失誤而帶來的人身和設備不安全因素，避免了故障線路的長時間停電造成的工業(yè)等用戶的巨大經(jīng)濟損失，減少了停電的時間。在保障配電系統(tǒng)正常運行的同時，也能使電力的分配更加合理。