基于5G網絡和智能語音的電力調度融合通信系統研究

摘要：針對電力配網調度中通信與智能化短板，我們融合5G核心網、智能語音（ASRamp;TTS）及5G音視頻調度技術，實現有線網絡與5G網絡的無縫對接，為電力調度引擎注入智能活力，靈活定制策略，支持高清多媒體通信，全面升級電力智能調度的效能與體驗。

關鍵詞：5G；智能語音；電力調度；通信系統

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.12.030

中圖分類號：TM 73；TN 929.53" " " " " " 文獻標志碼：A" " " " " " 文章編碼：1672-7274（2024）12-00-03

Research on Integrated Communication System for Power Dispatching Based on 5G and Intelligent Speech

ZHANG Juming， YANG Guang， ZHANG Yanbin， QIU Tao

（Guangzhou Guangha Communication Co.， Ltd.， Guangzhou 510663， China）

Abstract： Addressing the communication and intelligence gaps in power distribution network dispatching， we have integrated 5G core network， intelligent speech technologies （ASR amp; TTS）， and 5G audio/video dispatching technologies to achieve seamless integration of wired and 5G networks. This injects intelligent vitality into the power dispatching engine， enables flexible customization of strategies， supports high-definition multimedia communication， and comprehensively upgrades the efficiency and experience of power intelligent dispatching.

Keywords： 5G; intelligent speech; power dispatching; communication system

0" "引言

電力電網調度系統對電力系統而言是至關重要的，配電網調度對電網運行質量和效率的影響非常關鍵。大量調度經驗證明，在進行電網操作過程中，操作監督日常管理方面存在很多問題[1]，尤其是現階段的很多電力系統都應用20世紀90年代的通信調度系統，調度通信功能較為簡單，只提供基本的電話調度服務，不具備智能化的應用以及靈活的業務擴展接口。另外，調度員需要處理大量重復性的事務工作，不能快速完成電力調度任務，在配網調度業務激增、人員配置不足的客觀條件下，需要重點關注調度員的調度工作效率。同時，調度大廳調度臺或調度大屏在高清視頻調度場景，由于通信帶寬不足或者存在一定的延時，高清視頻出現不連續或者卡頓情況，也需要引入先進的現代信息通信技術[2]。目前，已有的語音識別產品或者專業領域的語音識別技術未能完全滿足電力調度行業的特殊需求，存在著專業性不強、使用成本較高、適用場景有限等諸多問題[3]。同時，5G網絡具備高帶寬、低時延、大連接的特點，適用于多種電力智能調度應用場景[4]，可以支撐VR/4K等大帶寬、低時延、多連接的應用。目前的先進5G技術和智能語音技術[5]促使了電力調度領域以5G和人工智能技術為支撐的多方位調度融合場景加速落地，研發基于5G網絡和智能語音的電力調度融合通信系統的研究開發項目具有重要意義。

1" "系統方案

1.1 系統架構

根據電力智能調度現狀及要求，設計電力調度融合通信系統的組網架構包含以下內容。①調度內場：指省/市調度大廳，在調度大樓部署5G核心服務器（5G Core、IMS Core、MEC）、智能調度業務服務器（提供各種智能調度策略、智能調度業務、信息系統聯動業務、大屏數據推送等）、引擎能力服務器（提供語音識別ASR、聲紋識別VPR、語音合成TTS等智能能力）、智能調度臺（提供音視頻交互功能）。②電力調度外場：指電力配網側，也包括其他沒有固定通信設備的外場，部署5G基站、5G手機、5G單兵、5G攝像頭等；根據外場規模和需要，也可部署5G CPE設備，方便Wi-Fi或4G網絡的接入。③整個內外場設備部署完畢后，外場移動終端設備可通過5G通道獲取實時音視頻、定位等數據，并將數據回傳到智能調度業務服務器和大廳智能調度臺；調度大廳內場設備通過有線網絡接入各個服務器；通過有線和無線的融合，保證調度內外場可以實時數據傳輸、音視頻通話、GIS定位等。④5G技術提供了可靠的低延遲寬帶特性，從而實現了在調度大廳智能調度臺或調度大屏上查看外場高清畫面，實現了可靠的高清視頻調度場景。⑤借助ASR、TTS智能引擎，可實現信息系統工作票的實時語音交互確認和虛擬坐席功能（人機交互），將大力提高調度員工作效率。⑥提供靈活的調度策略控制，通過配置智能調度業務服務器，可提供各類電力調度呼入策略，不僅包括通用的輪呼策略、共振策略、主叫優先策略、時長優先策略等，還包括電力特有的區域呼叫策略、業務優先策略等。⑦5G核心服務器可通過SIP中繼方式和原電力系統已部署的電路交換系統對接，保證通信通道的全可達。

1.2 關鍵技術

（1）采用5G技術。本系統中5G技術采用全新的服務化架構，支持靈活的分級部署，通過網絡切片滿足差異化業務場景；網絡功能模塊化，支持按業務需求進行重構調用，資源高效調度；支持邊緣計算，將云計算平臺下沉到網絡邊緣，支持基于應用的網關靈活選擇和邊緣分流，通過網絡切片滿足5G網絡差異化需求。

（2）有線通信網與5G網絡融合。本系統采用5G專網、光纖、網線等有線無線兼容連接方式，數據遵循MQTT協議，將信息傳輸至MEC計算節點匯聚后，上傳至云端物聯管理平臺，完成有線網絡與5G網絡的通信融合。基于云邊協同部署場景，采用5G UPF網元下沉至邊緣側并部署MEC邊緣計算節點，對于智能網關，通過5G網絡上報的數據，根據本地分流策略，將物聯網數據本地分流到MEC邊緣計算節點中處理，從而滿足高可靠、低時延、高安全的要求。

（3）為電力專業引擎提供智能支撐。本系統基于電力行業的特點，采用CD-DNN-HMM（深度神經網絡-隱馬爾科夫混合系統）模型，研發出了專業的電力語音識別引擎。應用聲學訓練模型，對神經網絡層做了專門的處理以應對電力行業專業語料少（百萬級）、實時翻譯快等特點；在語音模型中增加了后處理層以應對電力行業專業詞匯多、特殊句式多的特點，構建電力行業詞典專業詞匯和專業句式，提供有效標注文本200萬條標注文本。

（4）調度策略引擎提供靈活調度策略。本系統將調度策略的控制從各種業務模塊中抽離并下沉形成獨立的策略引擎組件，以支撐各種靈活的調度策略配置并能方便的部署，支持輪流分配、最小次數優先、最長空閑優先、最近主叫優先、時間段分配等通用策略配置；支持按電力區域分配、按業務分配、嵌套組等電力特有策略配置；支持多級語音導航調度；支持標準SIP中繼功能，可和原電路調度及運營商網絡互聯互通。

2" "系統功能

（1）支持5G音視頻調度會議。系統支持1 080 P、720 P高清視頻會議，調度員直接通過視頻調度臺召集調度視頻會議。在召開多方視頻會議時，視頻調度畫面以及語音均可以實時展示在屏幕上，滿足視頻調度多方會議以及遠程監控的需求。

（2）支持智能語音撥號。利用智能語音識別功能，可實現直接語音撥號，直接說出調度業務站點名稱，快速顯示站點搜索和定位結果，省去調度員在調度臺上查找熱鍵這一動作，達到準確和及時呼叫調度對象的目的。

（3）支持調度通App接入。提供調度通App接入功能。在移動終端上安裝調度通App后，實現集群對講、群組會議、通信錄功能，支持固定話機與移動手機之間的語音呼叫。支持視頻終端的視頻監控接入，比如將攝像頭、單兵、布控球等終端設備視頻接入。系統提供包括會議記錄、終端狀態、通話狀態、通話記錄狀態等各種業務狀態顯示。

（4）支持多系統智能聯動。智能聯動功能提供與目前電力系統在運的主網或配網OMS等各類信息系統聯動處理場景，采用IP模式進行信息交互，實現信息與通信的深度融合和全流程的業務處理，從而實現在OMS系統上實現語音呼叫、錄音通信錄查詢、廣播通知等交互業務，可以極大地提高調度員的通信效率。

（5）智能虛擬坐席。本系統可以實現通信與虛擬座席系統之間的對接與聯動，可以實現虛擬調度員呼叫現場人員下令，以及現場人員呼叫虛擬調度員、虛擬調度員向眾多調度對象發送語音廣播等業務操作，達到減輕調度員工作壓力的目的。

（6）調度通話實時智能身份確認。在調度員點對點通話中，實時識別通話內容。調度員在和遠端通話中，借助引擎能力在調度臺界面上可以呈現雙方語音通話的實時文本信息，同時通過對說話人語音聲紋檢測，可以檢測雙方說話人，在界面上呈現出說話人身份信息。

（7）調度智能分區功能。本系統可以根據不同的業務類型實現來話智能分區功能，調度組席位具備來話區域的自動篩選和分配功能。可以將調度席位設置成不同的業務組，系統根據不同的來電號碼、業務設定，進入不同的調度業務組，從而實現來話的精準落地。

（8）大屏數據呈現。本系統具備強大的調度通話可視化能力，能夠以直觀的視圖形式展現調度通話的全過程，為用戶帶來清晰明了的操作體驗。同時，系統支持實時進行精細化的話務統計分析，能夠根據不同的時間單位，如月度、周度等，精準呈現話務量數據，為決策提供有力依據。此外，系統還具備全面的調度坐席監控功能，所有坐席的工作狀態均實時呈現在大屏上，一目了然，便于管理者隨時掌握坐席動態，實現高效、精準的調度管理。這一功能不僅提升了工作效率，也進一步增強了系統的可靠性和實用性。

3" "系統價值與優勢

本系統采用“多媒體調度+桌面觸摸屏多媒體調度臺”整體解決方案，將所有通信融合或實現互聯互通。

（1）兼容多種通信制式。本系統采用先進的分組域技術框架，巧妙地實現了業務邏輯與承載網絡之間的深度解耦。這一創新設計確保了調度業務的獨立運作能力，完全擺脫了對特定承載網絡的依賴，從而具備了出色的兼容性和適應性。無論是5G、LTE等先進的移動通信網絡，還是Wi-Fi、IoT等廣泛應用的無線技術，本系統都能輕松應對，實現了對全IP通信網絡的無縫支持。在與不同制式網絡的核心網進行數據交互時，系統通過高度集成的通信接口，實現了高效、穩定的通信，確保了信息的準確傳輸與處理，為多樣化應用場景提供了堅實的技術支撐。

（2）提供多媒體調度通信服務。較現有純語音調度通信而言，本系統能夠提供基于語音、視頻、數據的多媒體調度通信服務，將極大地滿足智能點位的發展需要，特別是智能運維、智能調度、遠程指揮、應急通信等場景，統一支持自定義調度通信業務，有利于針對不同用戶角色提供多樣化的通信服務。

（3）電力專業句式識別率提升。在處理語音引擎過程中，由于電力行業的專業句式和組合方式都比較特殊，導致識別效果在非專業句式上識別率效果難以被行業接受。本系統通過獲取電網調度規范細則，抽取專業詞匯、站點詞匯、線路詞匯、編號詞匯構建電力專業詞典；改進算法、調整神經網絡模型、且增加語言模型后處理，對原語音數據做質量檢測和分類，以提高電力專業句式識別率。構建了統一的電力字典，不同地區區域構建獨立的語音數據集；按區域訓練不同的ASR引擎核心，降低了不同地域口音不同帶來的算法泛化提升不穩的問題，從而提升ASR識別率，滿足電力專業客戶使用。

（4）調度業務策略獨立。為了提升系統的靈活性與可維護性，我們將對現有業務模塊中的調度策略進行深度重構與優化。具體而言，是將這些策略從各個獨立業務模塊中剝離出來，進而實現策略的邏輯獨立與物理集中。在此基礎上，將通用調度策略與專有的電力調度策略進行精細化分類與下層封裝，構建出一個高效、靈活且可擴展的策略引擎。該引擎通過提供一套統一、簡潔的接口，能夠支持各類上層調度業務模塊的高效調用與集成。這種設計還便于策略引擎與上層業務模塊的分離式云化部署，使得系統能夠根據實際需求靈活調整資源分配與部署方式，進一步提升了系統的可擴展性、可維護性和運行效率，為未來業務的快速發展奠定了堅實基礎。

4" "結束語

針對電力場景下移動通信的調度通信問題，本文提出基于5G網絡和智能語音的電力調度融合通信系統架構，并實現了系統的核心功能和關鍵業務流程。系統支持5G音視頻調度會議、智能語音撥號、多系統智能聯動、智能虛擬坐席、調度通話實時智能身份確認、調度智能分區等功能，同時兼容多種通信制式，提供多媒體調度通信服務。該系統具有可行性和前瞻性，降低電力調度通信系統再次換代升級成本，能夠為電力場景智能調度技術的發展提供有力支撐。

參考文獻

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