人工智能背景下的智慧調(diào)度助手可行性研究

◆高強 楊濤 陸彥青

人工智能背景下的智慧調(diào)度助手可行性研究

◆高強 楊濤 陸彥青

（國網(wǎng)天水供電公司 甘肅 741000）

近年來人工智能技術(shù)作為一種新型技術(shù)手段為多種行業(yè)的智能化發(fā)展做出了貢獻。智慧調(diào)度是作為電網(wǎng)調(diào)控的一種智能調(diào)度方式也是人工智能技術(shù)發(fā)展的一大方向應(yīng)運而生的，在新形勢下必須利用人工智能來提升電網(wǎng)調(diào)控的水平。本文介紹了人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程，并且結(jié)合人工智能技術(shù)的大背景提出了電網(wǎng)智慧調(diào)度助手的功能、系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)方案等，為智能調(diào)度的研究提供了有力的參考。

電網(wǎng)調(diào)控；人工智能；深度學(xué)習(xí)；故障診斷；智慧調(diào)度

大數(shù)據(jù)和計算機硬件技術(shù)的成長，使得通過深度學(xué)習(xí)作為代表的人工智能技術(shù)（AI）也翻起了新的浪潮。2016年，人工智能被正式寫入我國“十三五”的規(guī)劃綱要，信息技術(shù)的主攻方向也是以人工智能為核心的。2017年我國還針對人工智能技術(shù)制定了相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，從制度方面推動了人工智能技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化等方向發(fā)展。2019年1月的時候，國家電網(wǎng)在應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等技術(shù)從多個技術(shù)層面達成了網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的升級和人機交互的實現(xiàn)，其功能涉及狀態(tài)全面感知、靈活快速的應(yīng)用，信息高效處理等多方面。是秉持“三型兩網(wǎng)、世界一流”的目標(biāo)為形成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而努力。

1 人工智能技術(shù)發(fā)展歷程

人工智能是研究模擬、延伸和擴展人的智能的一系列理論和方法以及技術(shù)和應(yīng)用的新興技術(shù)科學(xué)。它首次被提出是在1956年，由約翰·麥卡錫等人提出。后來人工智能經(jīng)過了專家知識系統(tǒng)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進化計算、機器學(xué)習(xí)等一些推演的過程。2016年，深度學(xué)習(xí)成為人工智能的又一次發(fā)展機會，谷歌公司的人工智能AlphaGo在圍棋人機比賽中戰(zhàn)勝了韓國棋手，引發(fā)了人們對人工智能的關(guān)注。而關(guān)于人工智能能否與電力系統(tǒng)緊密結(jié)合也是廣受關(guān)注的。

2 智慧調(diào)度助手

輔助調(diào)度智慧助手不同于變電站智能機器人，不需要移動、圖像探測、軌道等系統(tǒng)，只需要語音輸入設(shè)備，開發(fā)硬件成本低，投入低，可廣泛應(yīng)用于公司調(diào)度系統(tǒng)，應(yīng)用范圍廣，有效解決調(diào)度員工作量日益增加而人員不增加的矛盾，節(jié)省人力成本。同時調(diào)度智慧助手，可替代調(diào)度員做日常部分工作，如擬寫操作票、運行事件匯報、日志記錄、日志檢查等，有效減少調(diào)度員日常工作量，有效緩解調(diào)度員工作壓力，解決調(diào)度員高峰期間“占線擁堵”問題，做到快速記錄日志，智能擬票、智能檢查日志，智能發(fā)送事件短信等功能，節(jié)省時間，提高工作效率，杜絕因操作票錯誤而造成績效考核失真，下錯令等后果，提高公司優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，為公司提質(zhì)增效提供創(chuàng)新動力。

3 智慧調(diào)度助手建設(shè)現(xiàn)狀

目前國網(wǎng)公司在電網(wǎng)調(diào)度方面已經(jīng)開展配網(wǎng)調(diào)度指揮應(yīng)用研究，開發(fā)了虛擬AI配網(wǎng)調(diào)度員“帕奇”，該應(yīng)用解決了配網(wǎng)調(diào)度操作任務(wù)增加導(dǎo)致調(diào)度“樞紐堵塞”問題，節(jié)省人力，實現(xiàn)順暢調(diào)度。

本文以甘肅省電力調(diào)度開發(fā)的之智慧調(diào)度助手為例進行分析。去年甘肅省公司電力調(diào)度控制中心基于國網(wǎng)公司“調(diào)控云”體系，開發(fā)了OMS2.0系統(tǒng)，完善了調(diào)度業(yè)務(wù)，但開發(fā)的調(diào)度日志系統(tǒng)還未實現(xiàn)智能化語音輸入、智能擬票、智能檢查日志錯誤等功能，因此輔助調(diào)度智慧助手依然是甘肅省公司調(diào)度系統(tǒng)中日志系統(tǒng)和操作票系統(tǒng)智能化建設(shè)的空白，沒有重復(fù)開發(fā)建設(shè)。且甘肅省公司落實中央給基層開展的減負工作，開發(fā)此項目可有效緩解調(diào)度員工作壓力，有效減少調(diào)度員日常工作量，替代調(diào)度員日常部分工作，節(jié)省時間，提高日常工作效率，因此具有巨大的開發(fā)價值。

4 電網(wǎng)調(diào)度調(diào)控對人工智能技術(shù)的需求分析

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，調(diào)度的智能化注定成為電網(wǎng)調(diào)度運行控制的一大趨勢，調(diào)控的數(shù)據(jù)來源是從不同的系統(tǒng)得出的，例如常見的能量管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等。這些大量的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出不同的特點，人工智能技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)控的時候為其提供了強大的數(shù)據(jù)支撐。

發(fā)揮AI技術(shù)特點和優(yōu)勢把電網(wǎng)調(diào)控的業(yè)務(wù)真正推動起來，必須抓住電網(wǎng)調(diào)控的真實需求，目前在人工智能技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用，在應(yīng)用的內(nèi)容上也主要圍繞圖像識別、語音識別和自然語言的理解來進行。

把AI技術(shù)用在電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的發(fā)展，而人工智能需要解決的是數(shù)據(jù)的驅(qū)動，需要明確的規(guī)劃和人力的支撐，電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)涉及很多不同的業(yè)務(wù)場景，比如監(jiān)控、分析和決策。各個業(yè)務(wù)場景的功能是不一樣的，并且數(shù)據(jù)的等級也不一樣。人工智能技術(shù)在涉及安全控制的電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)場景方面的有一定限制，主要是人工智能技術(shù)訓(xùn)練得到的模型在推理的過程中，會因為模型的泛化能力，訓(xùn)練數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并不能保證其最終的正確性，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，精度達到99%以上就已經(jīng)是優(yōu)秀了，但是人工智能技術(shù)的速度卻是人類所無法想象的，所以可以將之作為調(diào)度輔助決策的工具。一般來說，電網(wǎng)調(diào)控中的預(yù)測、圖像識別、故障分辨等相關(guān)業(yè)務(wù)有具備人工智能的潛力，不過在算法與模型的選擇時就應(yīng)該根據(jù)業(yè)務(wù)的特點和數(shù)據(jù)的規(guī)模來考量。比如對于樣本數(shù)量小而且無法在離線時形成大量的模擬數(shù)據(jù)調(diào)控，這種情況就得避開深度學(xué)習(xí)。

雖然電網(wǎng)調(diào)控對人工智能技術(shù)存在技術(shù)需求，不過目前人工智能仍然處于“弱人工智能”階段。所以電網(wǎng)調(diào)控對于人工智能的需求有兩個發(fā)展的階段，首先，在網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中應(yīng)用成熟的感知智能技術(shù)，把它平移到電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)，比如人臉識別，圖像、語音識別等，實現(xiàn)電器設(shè)備損傷探測、變電站監(jiān)控視頻以及圖像的智能分析、調(diào)度人員權(quán)限管理和語音調(diào)閱界面。其次，采用特定的方法，將先進人工智能技術(shù)結(jié)合電網(wǎng)調(diào)控的感知與決策需求（了解深度學(xué)習(xí)和強化學(xué)習(xí)技術(shù)的優(yōu)劣勢之后）。將人工智能技術(shù)集成到電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)的部分子模塊中，建設(shè)集態(tài)勢感知、自主學(xué)習(xí)推理能力的調(diào)度決策機器人。

5 智慧調(diào)度助手建設(shè)方案

5.1 智慧調(diào)度項目目標(biāo)

本項目利用文字識別、語音識別、自然語言處理、數(shù)據(jù)庫、機器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，開發(fā)具備智能擬票、語音轉(zhuǎn)文字輸入、運行事件自動匯報、日志記錄、日志檢查等功能的智慧助手。

5.2 建設(shè)內(nèi)容

智慧調(diào)度助手的開發(fā)需要建立一個由以下四個方面組成的體系結(jié)構(gòu)：一是連接到原系統(tǒng)：語音輸入需要一個接口來開發(fā)對接日志記錄注冊系統(tǒng)、操作票系統(tǒng)，并通過使用兩個系統(tǒng)的服務(wù)器來共享數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)服務(wù)平臺：構(gòu)建數(shù)據(jù)服務(wù)核心、提供計算任務(wù)資源規(guī)劃、分布式計算等。同步與原始系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入專用數(shù)據(jù)庫。基于MySQL數(shù)據(jù)庫存儲操作票、員工信息、設(shè)備信息、電話信息等。實時數(shù)據(jù)存儲管理，注冊表文件管理，內(nèi)核引擎管理，提供數(shù)據(jù)服務(wù)接口。三是“深度學(xué)習(xí)”機器培訓(xùn)：在業(yè)務(wù)專家的指導(dǎo)下，從分析系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，利用面向行動計劃的機器學(xué)習(xí)培訓(xùn)不斷應(yīng)用于調(diào)度日常工作中的人工智能，針對不同場景的學(xué)習(xí)和實踐，達成術(shù)語的正確識別和對調(diào)度的智能識別。四是應(yīng)用功能：內(nèi)置語音調(diào)度日志錄入、識別調(diào)度日志、根據(jù)語音輸入任務(wù)寫操作票、查詢訪問歷史信息等。

5.3 智慧調(diào)度助手建設(shè)方案

5.3.1系統(tǒng)設(shè)計思路

未來電網(wǎng)的發(fā)展是智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容是智能調(diào)度。在此背景下，結(jié)合現(xiàn)有的基于控制云平臺的甘肅oms2.0建設(shè)經(jīng)驗，提出構(gòu)建“智慧調(diào)度”，實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度過程中友好的人機交互和協(xié)助。依托這一專項人工智能項目，通過連接甘肅省公司的oms2.0日志系統(tǒng)和操作票系統(tǒng)，增加語音輸入設(shè)備和語音識別平臺引擎，深入集成語音和調(diào)度日志與操作票業(yè)務(wù)聯(lián)動，實現(xiàn)語音到業(yè)務(wù)的無縫切換。

智慧調(diào)度助手建設(shè)想法有以下幾點。

第一，日志系統(tǒng)配備了一個語音輸入接口，增加語音輸入設(shè)備，并使用語音識別和文本轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)語音輸入轉(zhuǎn)換成文本的功能，所以，調(diào)度程序可以快速、準(zhǔn)確地記錄操作日志，并解決一些調(diào)度程序輸入耗時的問題。同時，建立調(diào)度操作日志語義語料庫，利用機器學(xué)習(xí)訓(xùn)練其深度學(xué)習(xí)，對記錄的日志進行錯誤判斷，節(jié)約人工檢查日志的時間，提高日志記錄效率。

第二，使用語音輸入編輯事件文本信息。發(fā)送方查看后，可以根據(jù)語音發(fā)送命令自動發(fā)送操作事件短信?？梢蕴崆霸跀?shù)據(jù)庫中對收件人號碼進行分類和維護，然后定期進行維護。

第三，建立調(diào)度操作票的典型票務(wù)庫，使用機器學(xué)習(xí)，培訓(xùn)智慧助手學(xué)習(xí)寫操作票。調(diào)度員操作智慧助手擬操作票，從而節(jié)省了擬票的時間。代表進行初審后提交，并按時進行審票。這樣可以防止操作票出現(xiàn)錯誤，保證操作票的正確性，節(jié)省時間，提高工作效率，減輕調(diào)度人員的工作負擔(dān)。

5.3.2技術(shù)方案

（1）總體架構(gòu)

按照智慧調(diào)度總體規(guī)劃，將依托語音引擎，實現(xiàn)人性化智能交互，主要接入OMS調(diào)度日志、操作票等系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過自然語言處理技術(shù)和知識推理計算，實現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)智能處理交互。具體交互邏輯如圖1。

圖1 系統(tǒng)交互邏輯圖

（2）總體技術(shù)路線

依據(jù)項目總體目標(biāo)要求，系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)時選擇先進、成熟的技術(shù)路線、架構(gòu)、開源產(chǎn)品，同時兼顧目前電網(wǎng)信息化系統(tǒng)現(xiàn)狀，既要體現(xiàn)先進性，又能保證與已有技術(shù)路線的兼容。

經(jīng)過調(diào)研分析，系統(tǒng)選擇Web技術(shù)路線，使用Java、JS、Python等語言開發(fā)，支持JAVAEE部分規(guī)范，采用分層技術(shù)和面向服務(wù)的技術(shù)架構(gòu)，支持主流中間件，融合主流、成熟的開源軟件。

將智能電網(wǎng)作為一種傳輸介質(zhì)，建設(shè)自動化的電網(wǎng)配送調(diào)度系統(tǒng)，在人工智能時代，以智能電網(wǎng)作為一種有效載體，圍繞“后臺數(shù)據(jù)模型平臺”“運行數(shù)據(jù)平臺”和“實時數(shù)據(jù)平臺”建設(shè)，盡可能滿足電網(wǎng)調(diào)度日益增長的需求；基于人工智能技術(shù)的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)綜合升級，應(yīng)鞏固大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，建立大型數(shù)據(jù)庫，實時監(jiān)控電力網(wǎng)絡(luò)運行，為電力網(wǎng)絡(luò)自動化提供科學(xué)依據(jù)，在智能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，應(yīng)進一步擴大智能網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，在云技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等綜合實踐中，實現(xiàn)“大電網(wǎng)”智能網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；構(gòu)建人才保障隊伍，確保智能化升級發(fā)展，面對新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)強調(diào)專家作用的重要性，通過專業(yè)隊伍的建設(shè)，確保智能化電網(wǎng)的發(fā)展升級。

[1]王彥灃，熊志杰，鄧志森，等.人工智能時代智慧電網(wǎng)調(diào)度的實現(xiàn)研究[J].信息與電腦（理論版），2021，33（02）：168-170.

[2]吳汕，孫偉樂，李祥.地區(qū)電網(wǎng)智慧調(diào)度系統(tǒng)功能設(shè)計與構(gòu)建[J].浙江電力，2020，39（02）：1-9.