基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)及智能成票規(guī)則的配網(wǎng)工作票系統(tǒng)

袁彰

（海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，海南 東方 572600）

0 引言

工作票是電網(wǎng)“兩票三制”中的一項(xiàng)重要安全制度，是電力設(shè)備檢修過(guò)程中防止發(fā)生人身和設(shè)備事故所必須的組織措施和技術(shù)措施。工作票制度的有效執(zhí)行是檢修作業(yè)工作許可及保障作業(yè)安全的前提[1]。近年來(lái)，電網(wǎng)不斷加大配網(wǎng)建設(shè)投入，配網(wǎng)呈現(xiàn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備規(guī)模大，檢修工作頻繁等特征，完全依賴(lài)人工進(jìn)行工作票開(kāi)票、審核及許可的管理模式難以適應(yīng)現(xiàn)階段的管理需求，工作票許可命令及安全措施不準(zhǔn)確、不規(guī)范、不完整等問(wèn)題突出，直接威脅電網(wǎng)人身及設(shè)備安全。

目前，大多數(shù)配網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門(mén)采用制定標(biāo)準(zhǔn)化的工作票模板，通過(guò)人工填寫(xiě)相關(guān)信息生成工作票，工作票開(kāi)票工作量較大，效率低下。在工作票審核環(huán)節(jié)，涉及的信息審查點(diǎn)較多，包括工作命令完整性、規(guī)范性審查，是否存在漏項(xiàng)、跳項(xiàng)、倒項(xiàng)及術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)性問(wèn)題，安全措施是否正確完備，審核耗時(shí)較長(zhǎng)且存在人為出錯(cuò)。此外，工作票的開(kāi)票及審核時(shí)間較長(zhǎng)使得配網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間被擠壓，增加了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的時(shí)間緊迫感，增加現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

自然語(yǔ)言處理技術(shù)在文本處理任務(wù)上已經(jīng)十分成熟，鑒于配網(wǎng)工作票開(kāi)票及審核過(guò)程中的存在的一些問(wèn)題，可將自然語(yǔ)言處理技術(shù)應(yīng)用于配網(wǎng)工作票文本處理領(lǐng)域，本文提出了一種基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)及智能成票規(guī)則的配網(wǎng)工作票系統(tǒng)[2]。基于配網(wǎng)工作票的文本特點(diǎn)，利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)對(duì)配網(wǎng)工作票涉及的停電線(xiàn)路、電壓等級(jí)、檢修設(shè)備、安全措施等內(nèi)容提取出來(lái)，結(jié)合智能規(guī)則庫(kù)實(shí)現(xiàn)工作票工作指令及安全措施完整性、規(guī)范性及正確性檢查，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)工作票關(guān)鍵內(nèi)容的自動(dòng)生成，為配網(wǎng)工作票開(kāi)票及審核的提供智能化應(yīng)用支撐，提升工作效率，保障電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)工作安全。

1 配網(wǎng)工作票系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

從“兩票”制度誕生以來(lái)，配網(wǎng)工作票大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。第一階段，以計(jì)算機(jī)辦公軟件（Excel、word）輔助開(kāi)票，通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)化的工作票模板格式，開(kāi)票過(guò)程中人工錄入關(guān)鍵信息進(jìn)行開(kāi)票，通過(guò)線(xiàn)上文件傳送或線(xiàn)下紙質(zhì)文件流轉(zhuǎn)進(jìn)行工作票審核[3]。第二階段，通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)發(fā)配網(wǎng)工作票應(yīng)用系統(tǒng)，此階段將工作票開(kāi)票、審核、簽發(fā)、許可、執(zhí)行、終結(jié)進(jìn)行整合管理，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)將歷史、標(biāo)準(zhǔn)工作票進(jìn)行存儲(chǔ)，建立線(xiàn)路、電壓等級(jí)、設(shè)備類(lèi)型索引，開(kāi)票過(guò)程中，通過(guò)檢索關(guān)鍵字調(diào)用存儲(chǔ)的工作票，人工微調(diào)部門(mén)內(nèi)容后生成新的工作票，此階段工作票開(kāi)票及審核效率有一定提高，實(shí)現(xiàn)了工作票全流程在線(xiàn)管理。第三階段，圖形化工作票系統(tǒng)成為主流，圖形化工作票系統(tǒng)以圖形化方式對(duì)變電站一、二次設(shè)備進(jìn)行展示，在設(shè)備圖上直接點(diǎn)擊可生成對(duì)應(yīng)的安全措施項(xiàng)目，并基于一定的斷電安全邏輯驗(yàn)證工作票的正確性。第四階段，智能化工作票系統(tǒng)進(jìn)入人們的視野，智能化工作票系統(tǒng)通過(guò)智能知識(shí)庫(kù)模型及算法實(shí)現(xiàn)工作票分析及生成的智能化、自動(dòng)化，進(jìn)一步簡(jiǎn)化人機(jī)交互模式，從而將人從繁瑣的工作票開(kāi)票及審核工作中解放出來(lái)，提升工作效率及質(zhì)量，成為未來(lái)工作票系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)[4]。

2 配網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)及智能成票規(guī)則的配網(wǎng)工作票系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)工作票歷史、標(biāo)準(zhǔn)票數(shù)據(jù)收集及整理，結(jié)合安規(guī)及檢修作業(yè)指導(dǎo)書(shū)構(gòu)建專(zhuān)業(yè)詞典，包含線(xiàn)路、電壓等級(jí)、設(shè)備類(lèi)型、操作動(dòng)作等標(biāo)準(zhǔn)詞庫(kù)。其次，利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)對(duì)工作票特征文本區(qū)域的文本內(nèi)容進(jìn)行提取及預(yù)處理，獲得工作票文本內(nèi)容分詞及詞性標(biāo)注序列，實(shí)現(xiàn)工作票工作指令及安全措施的術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)性檢查，其次結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)票信息比對(duì)模型實(shí)現(xiàn)工作票的操作項(xiàng)、安全措施完整性及正確性比對(duì)檢查。最后，利用知識(shí)圖譜存儲(chǔ)線(xiàn)路、電壓等級(jí)、設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備及安全措施等知識(shí)及關(guān)系，形成智能成票規(guī)則，自動(dòng)推理生成工作票。配網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)整體架構(gòu)如下所示：

圖1 配網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3 基于自然語(yǔ)言的工作票文本處理

本文以線(xiàn)路第一種工作票為例，特征文本區(qū)域包括工作任務(wù)、停電線(xiàn)路名稱(chēng)、工作地段、工作要求的安全措施及應(yīng)裝設(shè)的接地線(xiàn)文本區(qū)域。首先利用中文分詞對(duì)特征文本區(qū)域進(jìn)行分詞處理，本文利用BERT模型對(duì)工作票內(nèi)容進(jìn)行分詞處理，BERT模型對(duì)中文的分詞處理是將文本內(nèi)容拆分成單個(gè)漢字。在中文分詞的基礎(chǔ)上進(jìn)行詞性標(biāo)注，在詞性標(biāo)注模型中作出如下定義：線(xiàn)路l、電壓等級(jí)vl、變電站st、一次設(shè)備eq1、二次設(shè)備eq2、一次設(shè)備編號(hào)n_eq1、二次設(shè)備編號(hào)n_eq2、專(zhuān)有名詞nus、操作動(dòng)詞v、狀態(tài)詞s、助詞副詞z、連接詞c、介詞j、方位詞f，并結(jié)合BERT模型的“BIO”分詞標(biāo)注對(duì)中文分詞序列進(jìn)行標(biāo)注，以工作票中的一條工作指令為例，如：“斷開(kāi)35kV龍美變電站10kV培訓(xùn)Ⅱ線(xiàn)干01開(kāi)關(guān)D6502”，其對(duì)應(yīng)的分詞及詞性標(biāo)注序列如下表所示：

表1 分詞及詞性標(biāo)注序列

完成工作票文本內(nèi)容分詞及詞性標(biāo)注后，可進(jìn)一步進(jìn)行工作票文本內(nèi)容實(shí)體提取工作，包括線(xiàn)路、電壓等級(jí)、操作設(shè)備、安全措施等實(shí)體，并結(jié)合構(gòu)建的專(zhuān)業(yè)詞典進(jìn)行工作票操作指令術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)性檢查，以同一設(shè)備的不同表達(dá)為例，檢修設(shè)備規(guī)范名稱(chēng)為“10kV培訓(xùn)Ⅱ線(xiàn)干”，實(shí)際工作票中可能出現(xiàn)“10kV培訓(xùn)2線(xiàn)干”這樣的描述，通過(guò)工作票自然語(yǔ)言處理模型能夠有效識(shí)別出不規(guī)范的表達(dá)或者錯(cuò)誤表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)工作票內(nèi)容合規(guī)性檢查的目的[5]。

圖2 配網(wǎng)線(xiàn)路第一種工作票

4 配網(wǎng)工作票智能成票規(guī)則

智能成票規(guī)則基于配網(wǎng)工作票知識(shí)圖譜構(gòu)建，知識(shí)圖譜利用實(shí)體以及實(shí)體與實(shí)體之間的關(guān)系進(jìn)行知識(shí)表達(dá)。通過(guò)構(gòu)建知識(shí)圖譜能夠?qū)⑷粘９ぷ髌遍_(kāi)票過(guò)程中人的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行固化，可通過(guò)知識(shí)搜索及推理實(shí)現(xiàn)工作票的自動(dòng)開(kāi)票[6]。配網(wǎng)工作票中工作指令及工作措施包含“斷開(kāi)/拉開(kāi)......開(kāi)關(guān)/刀閘”、“在......裝設(shè)......接地線(xiàn)”、“在......懸掛......標(biāo)示牌”、“在......裝設(shè)遮攔”等。工作票的文本內(nèi)容描述中包含了線(xiàn)路、檢修設(shè)備、安全措施等實(shí)體，可利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)將工作票中的相關(guān)實(shí)體進(jìn)行提取出來(lái)，進(jìn)一步結(jié)合線(xiàn)路與設(shè)備類(lèi)型之間的拓?fù)溥B接關(guān)系，構(gòu)建由電壓等級(jí)→線(xiàn)路→設(shè)備類(lèi)型→具體設(shè)備→安全措施的知識(shí)推理路徑。在工作票的開(kāi)票過(guò)程中，系統(tǒng)自動(dòng)提取工作任務(wù)對(duì)應(yīng)的電壓等級(jí)、線(xiàn)路、檢修設(shè)備關(guān)鍵信息，根據(jù)智能規(guī)則中的知識(shí)推理路徑搜索出對(duì)應(yīng)的電壓等級(jí)節(jié)點(diǎn)，再進(jìn)行與電壓等級(jí)相連的線(xiàn)路節(jié)點(diǎn)搜索，依次完成各主節(jié)點(diǎn)上的分支節(jié)點(diǎn)搜索，最終到達(dá)末端節(jié)點(diǎn)，依照搜索路徑的優(yōu)先級(jí)順序，獲得工作票中的全部?jī)?nèi)容表達(dá)：

（1）斷開(kāi)（*）開(kāi)關(guān)；

（2）拉開(kāi)（*）開(kāi)關(guān)負(fù)刀；

（3）在（*）裝設(shè)（*）接地線(xiàn)（*）組；

（4）在（*）裝設(shè)（*）接地線(xiàn)（*）組

（5）在（*）操作把手上懸掛“禁止合閘，線(xiàn)路有人工作”標(biāo)示牌；

（6）核對(duì)線(xiàn)路設(shè)備名稱(chēng)、編號(hào)及位置正確無(wú)誤，檢查桿塔基礎(chǔ)、拉線(xiàn)完好。

此外，通過(guò)設(shè)備檢修知識(shí)圖譜的邏輯判斷及知識(shí)推理可對(duì)工作票中的工作指令進(jìn)行工作項(xiàng)完整性及邏輯順序正確性檢查，避免了工作指令存在漏項(xiàng)、跳項(xiàng)及倒項(xiàng)等情況[7-8]。

基于智能規(guī)則的配網(wǎng)工作票生成流程如下圖所示：

圖3 基于智能規(guī)則的配網(wǎng)工作票生成流程圖

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)配網(wǎng)智能工作票系統(tǒng)的研發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)工作票開(kāi)票及審核的自動(dòng)化，提升工作效率，保障工作票工作指令及安全措施的完整、規(guī)范及準(zhǔn)確表達(dá)，降低人為失誤給電網(wǎng)調(diào)度檢修工作及電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的配網(wǎng)工作票系統(tǒng)通過(guò)挖掘歷史、標(biāo)準(zhǔn)票中的文本信息，從人工經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行抽取及固化，構(gòu)建電網(wǎng)檢修設(shè)備知識(shí)圖譜，極大程度的降低了人經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的差異導(dǎo)致的開(kāi)票規(guī)范性及正確性問(wèn)題，也為工作指令的正確執(zhí)行奠定了基礎(chǔ)條件。結(jié)合實(shí)踐證明，本系統(tǒng)的實(shí)施能為電力系統(tǒng)帶來(lái)良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及安全效益，符合電網(wǎng)智能化建設(shè)及轉(zhuǎn)型需求。