配網調控語音可視化系統設計及實現

羅文杰 錢峰 黃永康 劉聰 羅芳

摘要：電力調度員是電力系統運行的監視、指揮與控制者，隨著我國電網的不斷發展，電網的運行和管理需求也在不斷地變化，為保障電網的安全穩定運行，調度員的工作任務變得越來越繁重，原有的電力調度系統已不能滿足調度日志自動填寫、調度通話錄音智能搜索、錄音文件智能質檢、交接班記錄的快速準確一致性檢查、事故或故障錄音文件快速定位等需求。本文通過設計及實現配網調控語音可視化系統來解決了上述問題，為推進配網調度語音可視化及提高電網系統運行和管理的效率提供了參考。

關鍵詞：配網調控;語音可視化;系統設計

Abstract：Power is the power system operation monitoring，the dispatcher command and control，with the continuous development of China's powergrid，the grid operation and management requirements is in constant change，in order to guarantee the safe and stable operation of the power grid，the dispatcher's work is becoming more and more heavy，the original electric power dispatching system can not meet the operation log automatically fill in scheduling voice recording， intelligentsearch，recording documents intelligence quality，fast and exact consistency check hand-over records of fast positioning，accident or fault recording file requirements. This paper solves the above problems by designing and implementing the voice visualization system of distribution network control，which provides reference for promoting the voice visualization of distribution network dispatch and improving the efficiency of power system operation and management.

Key words：distribution network control;voice visualization;system design

引言

現階段的智能調度系統的人機操作仍以傳統的鼠標、鍵盤方式為主，對于比較復雜的操作需要調度人員不斷點擊、查詢才能觸發，操作非常繁瑣，本文將語音技術應用到智能電網配網調度領域，通過語音完成調度人員與智能調度系統之間的信息交流，更新了傳統調度系統的人機交互方式，提高了系統的自動化、信息化、智能化水平。

1 現狀及存在問題

調度日志填寫：調度員每天的工作過程中會進行大量的電話溝通，在電話溝通結束后需做大量的文字調度日志的錄入工作。目前，調度員通過邊通話邊記錄方式手動進行調度日志的填寫，這需要花費大量的時間和人力成本。

月度錄音文件質檢：調度員每天的工作過程中產生了大量的錄音文件，這些錄音文件中包含了調度員每天發出的指令和與上下級電力公司、電廠、檢修人員溝通的全部記錄。目前，每個月對錄音進行抽查，但抽查具有隨機性，不能覆蓋到所有席位，且逐條聽錄音耗時長，抽查量有限。

交接班記錄一致性檢查：調度員的交接班過程也會以錄音文件加交接班記錄表的方式存儲，為避免錯交和漏交風險的發生，需要對這些數據的一致性進行檢查和核對。目前，通過人工的方式進行一致性檢查及核對，花費了大量的時間和人力成本。

事故或故障錄音文件定位：電網安全穩定運行和電力可靠供應是電力調度的重中之重，一旦出現電網故障，需要在第一時間排查并解除，而調度過程中產生的錄音文件是問題排查過程中的重要資料。目前，出現故障或事故時，需要到錄音系統中查找錄音，對于錄音系統中的海量錄音，只能通過時間確定范圍，再逐條聽錄音，確定故障或事故對應的錄音，效率較低。

2 系統的設計及實現

2.1 系統整體架構

系統整體架構由硬件設施層、接口層、基礎能力層和應用層構成。整體架構如下圖 1所示。

硬件基礎層提供語音采集、算力資源和應用服務所需的硬件資源。

接口層主要包括高清語音采集接口、通話錄音獲取接口、數據存儲接口;其中高清語音采集接口主要獲取麥克風陣列所采集的現場語音數據，例如交接班語音，通話錄音獲取接口主要從現有語音數據服務器中獲取通話數據，數據存儲接口實現對系統數據的統一存儲。

基礎能力層包括語音識別、聲紋識別、語音測聽和流程自動化等基礎功能，語音識別實現調度領域的語音識別功能，聲紋識別用來判斷哪個人在說話，即語音和人員的判斷，語音測聽可實現語音播放時，當前語音片段和文本的實時關聯展現，流程自動化可對生成的調度日志自動填報至當前系統并提交保存[1]。

應用層主要包括數據統計、智能搜索、語音轉寫、對話情景再現、轉寫內容編輯、日志生成、一致性檢查和人員信息關聯模塊。數據統計包括今日通話時長、今日通話次數、昀近 7日通話時長、昀近 7日通話次數、本月通話時長、本月通話次數、通話時長趨勢圖等各種維度的數據統計，智能搜索通過關鍵詞模糊搜索和多條件聯合精確搜索，實現語音數據的快速檢索和定位，語音轉寫將所識別的語音準實時的轉為對應文本，對話情景再現將識別轉寫的結果，以交互對話的方式進行展現，轉寫內容編輯可對轉寫出的結果進行人工干預修正，日志生成對調度日志按照當前系統的格式生成結構化的數據，通過流程自動化模塊，實現調度日志的自動填報。一致性檢查主要對當前系統的交接班記錄和交接班語音進行工作內容一致性檢查。人員信息關聯模塊將語音、轉譯好的結構化文本與人員基本信息，例如時間、單位、部門、席位等進行關聯[2]。

2.2 系統技術架構

系統技術架構主要智能技術和應用技術兩方面。智能技術主要包括電力調度語音識別、電力調度自然語言處理和 RPA（機器人流程自動化）技術。智能技術架構如下圖 2所示。

電力調度語音的識別屬于垂直領域，即與日常生活的語音識別有所區別，需要在通用語音識別的基礎上作模型的增強訓練，根據電力調度領域建立專業熱詞庫，與日常發音相同的詞匯進行區別，提高語音識別的準確性。

而電力調度自然語言處理與語音識別相互關聯，也就是語音識別的輸出結果（文本）將作為自然語言處理引擎的輸入。為此，需要根據電力調度文本對象特點，為電力調度這一特定領域建立包括樣本庫、物理環境庫及術語庫在內的電力調控系統專用語料庫，作為語義模型訓練樣本來源，通過人工整理、標注建立包括基礎詞詞典及組合詞詞典在內的電力調度領域詞典，為電力調度文本分詞、標注等過程提供基礎詞典支持[3]。

而 RPA通過使用用戶界面層中的技術，執行基于一定規則的可重復任務的軟件解決方案，意在模擬人類與計算機的交互，代替人工處理復雜、繁瑣以及大量的各項事務，從而大量減少企業的人力成本，提升整體工作效率，甚至能夠輔助發現工作流程中不必要的環節，實現流程優化。

在智能技術的基礎上，考慮到應用整體的穩定性、可擴展性，應用技術架構采用較穩定成熟的框架，整體如下圖 3所示：

展現層

采用當前比較穩定的 JQuery庫及 EasyUI/Bootstrap組件庫，再配合HTML的使用，將模型、視圖更加高效、完美的展現。另一方面，利用HightChart，實現數據的圖表、圖形等可視化展現。

系統框架

系統框架采用較成熟的.NET MVC框架，它作為主流的 Web開發框架，讓功能的實現更加方便，可擴展性強，支持各種風格的 Web開發，其穩定性、易用性也是選擇所考慮的。Newtonsoft是一個輕量級的 json與實體對象之間互轉的工具，由于使用 json格式傳輸數據，在實體對象和 Json的轉換之間，使用 Newtonsoft工具庫。

數據操作層

數據操作層采用 ADO.NET實體框架，支持開發面向數據的軟件應用程序技術。實體框架（Entity Framework）全稱為 ADO.NET Entity Framework 實體框架，是微軟以 ADO.NET為基礎所發展出來的對象關系對應（O/RMapping）解決方案。用于支持開發人員通過對概念性應用程序模型編程（而不是直接對關系存儲架構編程）來創建數據訪問應用程序。目標是降低面向數據的應用程序所需的代碼量并減輕維護工作。數據建模通常將數據模型分為 3個部分：概念模型、邏輯模型和物理模型。實體框架使可以采用特定于域的對象和屬性的形式使用數據，而不必考慮存儲這些數據的基礎數據庫表和列，大大提升了數據訪問代碼的通用性、可讀性和編程效率。

數據存儲及通信

MySQL是一種開放源代碼的關系型數據庫管理系統（RDBMS），MySQL數據庫系統使用昀常用的數據庫管理語言--結構化查詢語言（SQL）進行數據庫管理。WebService是一種跨編程語言和跨操作系統平臺的遠程調用技術，適用于與其他業務系統進行數據的交互和數據集成。WCF是微軟用于構建面向服務的應用程序的昀新技術之一，根據基于消息的通信的概念中，一個 HTTP請求可以被均刀地表示，WCF是一個統一的 API而不管不同的傳輸機制。

2.3 網絡部署架構

系統網絡部署如下圖所示。在配調中心網絡環境下部署一套私有智能云平臺，集成語音識別、自然語言處理等核心能力，為配調語音可視化系統提供能力接口。同時，配調語音可視化系統服務端對接配調錄音服務器，實現通話錄音接入，并對通話錄音進行轉寫，昀終在應用端提供交互、查看、測聽、檢索等功能[4]。

2.4 系統應用流程

配電網主要根據用電部門所在區域的用電情況為其配送電能，如果系統運行出現故障會影響其配電范圍內用電用戶的正常用電，雖然不會對電網系統整體產生重大影響，但是嚴重影響供電可靠性和用戶滿意度，因此配電網的安全性與穩定性的相較于主網也同樣重要，需要更加重視主配網的安全性與穩定性運行 [5]。此外，配網調度一體化、智能化需要建立在一定的電力調度能力的基礎上，在語音可視化建設的背景下，各區域用電部門的用電信息能夠較為及時地傳輸至配電、調度部門，通過本系統的應用能夠提高其電力調度管理能力，將有效促進配電調度一體化、智能化的推廣應用進程 [6]。系統整體應用流程如下圖所示。首先，在獲取或者采集到工作人員語音信息后，通過語音識別、語音轉寫，將語音信息轉為文本信息，并以對話的方式展現現場人員交互過程，在對話完畢后，工作人員對所展現的信息進行檢查、編輯、確認后，系統將會自動生成調度日志數據，并且與現有配電網運行管理技術支持平臺進行對接，完成調度日志的自動回填。另一方面，系統會將交接班語音內容和當前交接班記錄進行工作交接內容的一致性檢查和核對，避免錯交和漏交的風險發生。在后續的業務管理和業務質檢時，可通過智能化語音搜索實現調度日志和交接班記錄語音的快速定位，快速定位到歷史存疑記錄，輔助調度業務質檢，提高抽查和篩選效率。

3 系統應用效果分析

（1）通過RPA流程自動化技術，配網調控語音可視化應用平臺自動將通話內容準實時轉寫成文字，并進行儲存和展示，調度員通話結束后將相關內容復制粘貼到調度日志系統中即可，無需在通話過程中邊通話邊記錄，實現了調度日志的自動化填寫，提高了調度員的工作效率，為電力調度贏得了寶貴的時間，進一步保障了電網的安全穩定運維。

（2）通過語音識別、語音轉文本等技術，調度語音可視化系統將調度錄音轉成文字，通過關鍵詞搜索，按照時間、單位、部門、席位進行篩選，可快速定位到對應錄音，實現了智能調度語音的快速搜索功能，提升了配網調控系統的實用化水平。

（3）通過基于深度學習的文本相似度和語義相似度計算技術，在調度人員進行交接班時，麥克風陣列對語音進行采集，然后對所采集的語音內容進行記錄、區分、識別、轉寫和展示，在交接班完成時，將對話語音和轉化的文本與交接班基礎信息作關聯存儲，并生成交接班事項，再獲取當前系統交接班記錄后，兩者進行一致性檢查，實現了交接班記錄的一致性檢查功能，提高了交接班記錄的一致性檢查效率以及檢查結果的準確率，有效減少了錯交和漏交風險的發生。

（4）通過數據預處理、詞法分析、語義分析等自然語音處理技術，調度語音可視化系統提供了按照部門、席位進行篩選的功能，可有效提高錄音檢查的針對性，且錄音轉成文字后，可先看文字，發現不合規處再聽錄音確認即可，提高抽查效率，實現了調度業務質檢的智能化輔助功能，提高了質檢效率。

4 結語

配網調控語音可視化系統的實現，加速了電網調度部門之間的信息溝通[7]，給電力調度帶來了全新調控模式，不僅降低了配電網在故障上的電力調度投入成本，保障了電網的穩定運行，提高了電網終端的用電率 [8]，提升了電網的經濟效益和管理水平，同時，為實現配電網的長期、安全服務打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1]范偉，侯麗.語音可視化的電力調控一體化探討[J].科技風，2018（31）：150.

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[3]葉其周.10k V配電自動化設備與一體化運維模式分析[J].科技風，2019（19）：178.

[4]楊斌杰.10k V配電網自動化系統研究與技術實現[J].電力設備管理，2019（06）：37-40.

[5]李紅蕾，戚偉，陳昌偉. 語音可視化模式下的配網調控一體化研究[J]. 陜西電力，2010，38（05）：90-93.

[6]李露露.智能電網模式的語音可視化探討[J].工程技術研究，2017（02）：242-243.

[7]羅希.智能電網模式下的配網調控一體化探究[J].通訊世界，2016（23）：244-245.

[8]文江洪.淺談智能電網模式下的配網調控一體化[J].通訊世界，2017（05）：201-202.