基于智能穿戴設備的電網操作票安全執(zhí)行系統(tǒng)設計

董曉峰，顧曉文，周　恒，朱國防（.蘇州供電公司，江蘇蘇州5004；.山東大學電氣工程學院，山東濟南5000）

基于智能穿戴設備的電網操作票安全執(zhí)行系統(tǒng)設計

董曉峰1，顧曉文1，周恒1，朱國防2
（1.蘇州供電公司，江蘇蘇州215004；2.山東大學電氣工程學院，山東濟南250100）

針對現(xiàn)有的操作票執(zhí)行中仍然需要人員監(jiān)護并有誤操作發(fā)生的問題，將谷歌眼鏡技術應用到電網操作票系統(tǒng)，提出了一種新型電網操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)擬通過在谷歌眼鏡的安卓系統(tǒng)上開發(fā)含語音識別和文字識別功能的應用程序（APP），使用計算機替代操作票監(jiān)護人員的工作，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；智能穿戴設備；文字識別；語音識別

電網操作票是保證電力系統(tǒng)安全運行及管理的有效措施［1］。目前，電網操作票系統(tǒng)已經達到了良好的維護性和通用性，基于圖形在線實時開票系統(tǒng)使用專家系統(tǒng)等將操作規(guī)則固化在程序里。文獻［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)行過程中保證安全的措施與方法。電網操作票存在兩種執(zhí)行方式，站所現(xiàn)場人員監(jiān)護執(zhí)行和通過自動化設備遠程執(zhí)行［4］。該系統(tǒng)是采用服務器終端、通信網絡和智能穿戴設備組建的操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，同時配有文字識別和語音識別雙重校驗機制，用計算機代替人員監(jiān)護操作，并將操作票現(xiàn)場執(zhí)行情況實時傳送調度員與值班員。

1　系統(tǒng)的總體結構和特點

1.1系統(tǒng)的總體結構

該系統(tǒng)的研究基礎是基于專家系統(tǒng)進行的，通過在專家規(guī)則中引入文字識別、語音識別進行防誤操作監(jiān)護，從而提高了系統(tǒng)的通用性。為了提高通用性和易維護性，在結構設計上采用了模塊化設計方法。圖1給出了該系統(tǒng)硬件結構體系，主要由信息交互總線、據(jù)處理服務器、個人計算機（PC）終端、站所通信終端和谷歌眼鏡（Google Glass）構成。圖2給出了該系統(tǒng)功能模塊框架。

圖1　新型電網操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)

圖2　功能模塊框架

數(shù)據(jù)處理服務器：具有倒閘操作票管理模塊、用戶權限管理模塊、視頻通信模塊、倒閘操作統(tǒng)計分析模塊、通信模塊（有線）。強大的支持平臺是實現(xiàn)智能操作票管理的基礎，可以有效進行操作的管理、保存、流轉、倒閘操作情況統(tǒng)計分析匯總。

PC終端：以瀏覽器/服務器模式（B/S）形式訪問數(shù)據(jù)處理服務器，具有倒閘操作票編輯模塊、視頻通信模塊、通信模塊（有線）。該終端負責操作票編輯、查詢、刪除、打印等功能，當操作票在現(xiàn)場執(zhí)行時可以通過顯示器向調度員和值班員展示現(xiàn)場操作票執(zhí)行情況。

站所：站所內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（無線通信方式（WIFI））。該終端負責谷歌眼鏡與PC終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，為谷歌眼鏡提供無線網絡支持。

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

1.2系統(tǒng)特點

該系統(tǒng)基于谷歌眼鏡開發(fā)的新型電網操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，調度員或者值班員采用視頻遠程監(jiān)護，現(xiàn)場操作人員與電腦進行人機操作票復誦核對，采用手勢識別和語音識別模式完成倒閘操作的模擬操作和實際操作過程。與傳統(tǒng)的倒閘操作模式相比，減少了操作人員和監(jiān)護人員工作量，提高了工作效率，原來需要2個人在現(xiàn)場共同完成的工作變成只需要1個工作人員在現(xiàn)場獨立完成，無需手持操作票、錄音筆和記錄操作時間等工作。

（1）可靠地安全校驗功能。文字識別功能：可以使用電腦代替人眼識別站所名稱，開關編號間隔是否正確；語音識別功能：可以使用電腦代替監(jiān)護人員與操作人進行操作票復誦核對，保證操作人員復誦準確無誤。手勢識別功能：可以提醒操作人員正確操作，佩戴絕緣手套，拉下防護面罩等提示。若有文字信息，復誦信息和手勢方面的錯誤，系統(tǒng)立即給出告警提示，同時調度員與值班員亦會收到告警信息。

（2）完善的操作全過程安全管理功能，系統(tǒng)通過流程環(huán)節(jié)，實現(xiàn)操作票整個周期的無紙化作業(yè)。

2　操作票安全執(zhí)行的實現(xiàn)

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

操作票監(jiān)護是一個比較復雜的過程，包含站所名稱的核對、操作開關間隔的核對、模擬操作、操作票復誦核對，整個操作過程中不能有任何錯誤和疏忽。計算機代替人監(jiān)護操作票的執(zhí)行，不僅可以降低人為的誤操作率，還可以實時核對關鍵信息，及時發(fā)出告警提示。采用谷歌眼鏡可以有效釋放操作人員雙手，使其可以從容應對突發(fā)事件和正在進行的工作。谷歌眼鏡APP中操作票安全執(zhí)行流程如圖3所示，關鍵系統(tǒng)為語音識別和文字識別模塊的算法和開發(fā)。

3　智能模塊的開發(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音識別和文字識別模塊算法。操作票進入操作流程，谷歌眼鏡會按操作票步驟逐條朗讀，并將內容顯示在內置顯示屏中，等待操作人員進行復誦，操作人員復誦過程中，谷歌眼鏡攝像頭采集操作人員面前的設備編號與操作票中設備編號進行比對是否正確，并在內置顯示屏上指示出操作人員面前設備關鍵部位。

圖3　操作票安全執(zhí)行流程

谷歌眼鏡自動核對操作人員復誦語音內容是否正確，若出現(xiàn)錯誤則提醒操作人員仔細核對。

操作票根據(jù)特定設備和特定操作任務而編寫，根據(jù)操作規(guī)程，設備類型和操作術語設定谷歌眼鏡中的操作票專家數(shù)據(jù)庫，可以很好的與現(xiàn)場情況匹配，滿足實際操作票安全執(zhí)行的需要。

4　設備開發(fā)難點與工程實用價值

電力公司運維部門對電網倒閘操作過程中的操作票復誦環(huán)節(jié)有著嚴格的用語要求，操作人員和監(jiān)護人員采用標準普通話完成操作任務的復誦和確認工作。電網操作票采用標準流程和標準化用詞，因此對于建立語音識別所需的語音數(shù)據(jù)庫要有可操作性和識別準確度，主要難度在于對環(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音識別系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，在嵌入式系統(tǒng)上完成語音識別功能、在PC系統(tǒng)上完成模板訓練功能的軟件架構。

采用計算機監(jiān)護和調度員遠程監(jiān)護的工作方式，用調度員遠程監(jiān)控和谷歌眼鏡監(jiān)護代替現(xiàn)場監(jiān)護人的工作，可以使常規(guī)的電網倒閘操作工作減少三分之一的人工時。通過谷歌眼鏡和人工共同監(jiān)護操作人的工作，可最大限度避免誤操作的發(fā)生，減少因誤操作導致的設備、人生和財產的損失。

5　結束語

該系統(tǒng)基于智能穿戴設備開發(fā)的電網操作票智能安全執(zhí)行系統(tǒng)，使操作票執(zhí)行過程中安全監(jiān)護由人向計算機的轉變。采用語音識別和文字識別功能實現(xiàn)操作票安全執(zhí)行流程，代替監(jiān)護人實行操作票執(zhí)行操作，使操作由2個人變?yōu)?人并實現(xiàn)遠程監(jiān)護功能，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.一種新型配電網倒閘操作票生成及防誤系統(tǒng)［J］.電力自動化設備，2009，29（6）：123-126.

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

［3］周 明，任建文，李庚銀，等.基于多智能體的電網調度操作票指導系統(tǒng)研究與實現(xiàn)［J］.中國電機工程學報，2004，24（4）：58-62，209.

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

［5］林曉慶，任建文，張丙合，等.基于網絡重構的電網智能調度操作票系統(tǒng)開發(fā)研究［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，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，從事智能配電網研究工作；

顧曉文（1985），男，江蘇太倉人，工程師，從事智能配電網研究工作；

周恒（1990），男，江蘇蘇州人，助理工程師，從事智能配電網的研究工作；

朱國防（1975），男，山東寧陽人，講師，高級工程師，從事智能配電網的研究工作。