CN101802883A - 风轮机控制系统以及用于将命令输入到风轮机控制器的方法 - Google Patents

Abstract

一种风轮机控制系统包括控制器(11)和接口装置，该接口装置被连接到该控制器(11)用于与该控制器(11)进行用户通信，该接口装置包括：控制器接口(13)，该接口装置通过该控制器接口(13)被连接到该控制器(11)以用于将命令和/或数据发送到该控制器(11)并且从该控制器(11)接收命令和/或数据；处理器装置(21)，该处理器装置(21)被连接到该控制器接口(13)并且适于为该控制器(11)产生命令和/或数据并且适于解释从该控制器(11)接收到的命令和/或数据而且适于输出表示所解释的命令的接收到的命令信号和/或表示所解释的数据的接收到的数据信号；语音识别单元(17)，该语音识别单元(17)适于将表示口头输入的命令或数据的电信号转化为输入命令信号或输入数据信号，并且该语音识别单元(17)被连接到该处理器装置(21)以用于将输入命令信号或输入数据信号发送到该处理器装置(21)；麦克风(7)，该麦克风(7)允许到该接口装置的口头命令输入和/或口头数据输入，该麦克风(7)适于将口头输入的命令或口头输入的数据转换成表示所述口头输入的命令或所述口头输入的数据的电信号并且被连接到该语音识别单元(17)以将该电信号递送到语音识别单元(17)；以及输出单元(15，19)，该输出单元(15，19)被连接到该处理器装置(21)以用于接收命令或数据并且适于产生表示从处理器装置(21)接收到的命令和/或数据的用户输出。该处理器装置(21)包括命令管理器(23)，该命令管理器(23)适于：在接收到输入命令信号时，产生以适合于用户识别的形式表示接收到的输入命令信号的再现信号和确认请求信号；将该再现信号和该确认请求信号递送到该输出单元(15，19)；并且仅在接收到用户的确认时才进一步处理接收到的输入命令信号。

Description

风轮机控制系统以及用于将命令输入到风轮机控制器的方法

技术领域

本发明涉及一种具有控制器和用于与该控制器进行用户通信的接口装置的风轮机控制系统。另外，本发明涉及一种用于将命令输入到风轮机控制器的方法，其中命令被口头输入。

背景技术

当对在野外的风轮机实施维修或维护时，维修技术员通常使用一个或更多手持工具，诸如使用例如膝上型电脑。他使用键盘或鼠标和屏幕来与控制器进行通信，并且因而需要至少一个手操作膝上型电脑，以便从风轮机的控制器获取信息或者将命令发送到这个控制器。

根据CA 2133001C，公知一种用于机动车的维修系统的控制系统，该控制系统包括麦克风，借助于该麦克风，技术员可以将命令输入到维修系统并且该维修系统可以将例如关于所需动作的信息输出给技术员。此外，该系统可以包括图像投影装置，该图像投影装置将来自系统控制装置的数据投影到技术员的视野内。这个系统通常提供了在不需要手持装置的情况下实施维修或维护的可能性。

US 2002/0138269A1描述了一种执行检查例程的方法，其中使用便携式计算机，整个检查例程被加载到该便携式计算机，所述检查例程包括用于图解说明检查准则的图和图表。便携式计算机能够进行文本到语音的话音合成和话音识别。因此，技术员与计算机之间的交互可以通过语音来执行。

发明内容

相对于所提及的现有技术，本发明的目标是提供改进的风轮机控制系统和用于将命令输入到风轮机控制器的改进方法。

这个目标是通过权利要求1所述的风轮机控制系统和通过权利要求11所述的用于将命令输入到风轮机控制器的方法而解决的。从属权利要求描述了本发明的进一步的发展。

本发明的风轮机控制系统包括控制器和接口装置，该接口装置连接到该控制器用于与控制器进行用户通信。该接口装置包括控制器接口、处理器装置、语音识别单元、麦克风和输出单元。该接口装置通过该控制器接口被连接到该控制器以用于将命令和/或数据发送到该控制器并且从该控制器接收命令和/或数据。该处理器装置被连接到该控制器接口并且适于为该控制器产生命令和/或数据而且解释从该控制器接收到的命令和/或数据。此外，该处理器装置适于输出表示所解释的接收到的命令的接收到的命令信号和/或表示所解释的接收到的数据的接收到的数据信号。语音识别单元适于将表示口头输入的命令或数据的电信号转化为输入命令信号或输入数据信号。语音识别单元被连接到该处理器装置以用于将输入命令信号或输入数据信号发送到该处理器装置。麦克风允许到接口装置的口头命令输入和/或口头数据输入。该麦克风适于将口头输入的命令或口头输入的数据转换成表示所述口头输入的命令或所述口头输入的数据的电信号，并且被连接到该语音识别单元以用于将该电信号递送到语音识别单元。该输出单元被连接到处理器装置以用于从该处理器装置接收命令或数据并且适于产生表示从该处理器装置接收到的命令和/或数据的用户输出。本发明的接口装置的该处理器装置包括命令管理器，该命令管理器适于在接收到输入命令信号时产生以适合于用户识别的形式表示接收到的输入命令信号的再现信号和确认请求信号。命令管理器还适于将该再现信号和该确认请求信号递送到该输出单元并且仅在接收到用户的确认时才进一步处理接收到的输入命令信号。

输出单元可以尤其是包括用于产生声音输出的声音输出装置。在这种情况下，该输出单元有利地还包括语音发生器。这种实施方式允许接口装置的语音输出。该声音输出装置和麦克风可以被集成到头戴式耳机中。此外，除了声音输出装置之外或对其可替换地，输出单元可以包括用于产生视觉用户输出的视觉输出装置、诸如显示器。如果当视觉输出装置允许显示例如难以用口语单词表示的图表或公式时给用户输出数据，则这样的视觉用户输出是有利的。为了允许输入不容易口头输入的数据，接口装置还可以包括用于人工输入命令和/或数据的控制台、例如键盘。该控制台尤其是可以以触摸屏的形式来实现，使得控制台和显示器能够被集成到单个装置中。

本发明的风轮机控制系统相比所提及的现有技术提供如下优点：用户得到关于口头输入的命令的反馈。该反馈可以是声音的或可视的。该反馈包括所提及的表示用户最初输入的命令的再现信号以及用于确认该命令的请求。因为该再现信号是由语音识别单元输出的输入命令信号(即由得自语音识别单元解释口头输入的命令的信号)产生的，所以用户能够根据该再现信号再验证语音识别单元是否已正确地执行了解释。如果用户识别其口头输入的命令的正确解释，则他可以确认该命令，使得能够进行对该命令的处理。倘若该用户识别语音识别单元所做的解释不正确，则他不会确认该命令，使得不会进行对该命令的处理。因此，与现有技术的装置相比，可以利用本发明的接口装置减小所处理的误解命令的数目。识别信号(以及对确认的请求)可以被声音输出或被视觉输出。当然，还可能以声音方式以及以视觉方式同时输出所述信号中的一个或两者。这会提供进一步的冗余，其进一步提高接口装置对不正确解释的口头输入的处理的抵抗性。

由于经由控制台输入的命令的误解可能比口头输入的命令的误解少很多，所以命令管理器可以适于进一步处理经由控制台输入的命令或数据而不产生表示输入命令信号的再现信号且不用确认请求信号。通过这种措施，可以避免不必要的确认步骤。

本发明的接口装置的处理器装置可以进一步包括任务管理器，该任务管理器居间被连接在命令管理器和控制器接口之间。该任务管理器适于进一步处理输入命令信号或输入数据信号并且适于为控制器产生所述命令和/或数据。

麦克风可以被无线连接到语音识别单元，和/或声音或视觉输出装置可以被无线连接到输出单元，和/或控制台可以被无线连接到控制台接口。通过使用无线连接，可以避免限制技术员四处走动的能力。

在本发明的用于将命令输入到风轮机控制器的方法中，由用户口头输入命令。口头输入的命令被变换成表示该口头输入的命令的电信号。该电信号然后被变换成输入命令信号。此外，输入命令信号被变换成以适合于用户识别的形式表示输入命令信号的再现信号，并且该再现信号连同用于确认该输入命令信号的请求一起被输出给用户。仅在接收到所请求的来自用户的确认时，该输入命令信号才被进一步处理并且被输出到控制器。可以根据本发明的风轮机控制系统来执行所描述的方法。本发明的方法所提供的优点已经在风轮机控制系统的上下文中进行了描述。

该确认可以被口头给出或以视觉方式给出。该再现信号和/或用于确认该输入命令信号的请求可以通过语音或以视觉形式被输出。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的进一步特征、属性和优点将变得清楚。

图1以框图的形式示出了本发明的风轮机控制系统的实施例。

图2示出了图1所示的风轮机控制系统的操作状态。

图3示出了用于执行口头输入到图1所示的风轮机控制系统的命令的流程图。

具体实施方式

现在将结合图1的框图来描述本发明的装置。该框图示出了带有用于风轮机的控制器11和接口单元的本发明的风轮机控制系统。接口装置被连接到控制器11并且用来从风轮机控制器11检索数据而且在维修或维护过程期间将命令和/或数据输入到风轮机控制器11中。接口单元包括中央单元1、无线触摸屏3和无线头戴式耳机5，该无线头戴式耳机5包括麦克风7和听筒9。当无线触摸屏3用作用于输入数据和命令的控制台以及用于显示从风轮机控制器11检索到的数据的显示器时，该头戴式耳机用作允许到接口装置的口头命令输入或口头数据输入的麦克风并且用作用于产生接口装置的声音输出的声音输出装置。

中央单元1包括控制器接口13、控制台接口15、以语音识别单元17为形式的语音解释器和以语音合成器19为形式的合成语音发生器。中央单元1的主部件通过处理器装置21给出。该处理器装置包括命令管理器23、任务管理器25和存储器27，在该存储器27中存储有中央单元1的应用程序。中央单元1还可以被称为涡轮机接口计算机。

在中央单元1中，控制器接口13被连接到控制器11以用于将命令和/或数据发送到控制器11并且从控制器11接收命令和/或数据。从控制器11接收到的数据和/或命令由控制器接口13分发到处理器装置21。另一方面，由处理器装置21产生的针对控制器11的命令和/或数据被分发到控制器接口13，该控制器接口13然后将这些命令和/或数据发送到控制器11。

基于经过头戴式耳机5的麦克风7的口头命令输入，处理器装置21生成针对控制器11的命令。这样的口头命令输入被无线发送到连接到处理器装置21的语音识别单元17。口头输入到麦克风7的命令被变换成电磁信号，这些电磁信号被语音识别单元17接收。语音识别单元17然后解释该口头命令并且将表示口头输入的命令的电信号转化为二进制输入命令信号，该二进制输入命令信号然后被发送到处理器装置21。以相同的方式，口头输入的数据将被语音识别单元17变换成输入数据信号，该输入数据信号被分发到处理器装置21。

除了经过麦克风7输入口头命令之外，命令还可以经过触摸屏3而被输入，这些命令然后被无线传输到控制台接口15。经过控制台3输入的命令或数据从控制台接口15被分发到处理器装置21。

另一方面，应针对用户被提供的数据或命令可以由处理器装置21分发到控制台接口15，该控制台接口15然后将命令和/或数据无线传输到触摸屏3。另外，命令和/或数据还可以由处理器装置21分发到语音合成器19，该语音合成器19也连接到处理器装置21以用于产生表示命令和/或数据的语音输出。这个输出然后被无线传输到听筒9。

利用头戴式耳机5和触摸屏3，执行维修或维护工作的用户有机会选择通过语音或通过使用控制台(即触摸屏3)来与中央单元1进行通信。然而，在许多情况下，语音和控制台的组合使用会是合适的，因为通过语音来表现从控制器11检索到的数据可能不令人很满意。在这种情况下，数据将优选地在触摸屏3上被可视化。

在处理器装置21(其可以被实施为包括分部的单个处理器单元或者被实施为各个单独的处理器单元的组合)中，命令管理器23被连接到控制台接口15以用于发送要显示在触摸屏3上的数据和/或命令和用于接收经过触摸屏3输入的数据和/或命令。另外，命令管理器23被连接到语音识别单元17以用于基于经过麦克风7输入的口头命令或数据来接收输入命令信号和/或输入数据信号。要经过听筒9输出到用户的命令和/或数据从命令管理器23被发送到语音合成器19，该语音合成器19然后将命令和/或数据以无线方式发送到听筒9。

命令管理器对从触摸屏或头戴式耳机接收到的来自维修技术员的输入作出反应，启动适当的动作并且将响应带回给技术员。根据维修技术员所命令的期望任务，命令管理器激活任务管理器25，该任务管理器25被连接到命令管理器23以用于接收来自命令管理器23的命令和数据且用于将从控制器11接收到的命令和数据发送到命令管理器23。在从命令管理器23接收到命令时，任务管理器检索存储器27中所存储的应用程序并且将相应的命令和数据输出到控制器接口13，该控制器接口13然后将所述命令和数据传输到控制器11。在本实施例中，应用程序可以经过任务管理器25而被输入到存储装置27或者从存储装置27中被删除。术语“应用程序”覆盖在涡轮机控制器上执行的内部应用程序和任务。将从控制器11接收到的来自该过程的状态反馈然后经过任务管理器25和命令管理器23而被带回到维修技术员。状态反馈可以显示在触摸屏3上或者可以经过听筒9而被声音输出。

总之，用作图形用户接口管理器的控制台接口15负责始终监视显示菜单和维修技术员在触摸屏3上实施的输入及输出。来自维修技术员的输入经过控制台接口15被传送到命令管理器23，并且该响应被控制台接口引导回到触摸屏3。语音识别单元17解释来自维修技术员的命令并且将来自维修技术员的所有口头输入转化为一组命令，这组命令被发送到命令管理器23。任务管理器25充当涡轮机控制器的应用程序与命令管理器之间的接口。该任务管理器25从命令管理器接收所期望的动作，启动和监控该过程并且最后将对该动作的响应报告返回到命令管理器23。

现在将相对于图2描述系统的操作。对接口装置的所有请求被映射成两种命令类型。第一命令类型是简单命令，而第二命令类型是参数命令。简单命令覆盖不要求任何附加信息的动作。例如，开始和停止操作是落入这类简单命令的命令。参数命令覆盖要求附加信息的动作。例如，设定点命令可以是参数命令，其中必须输入命令类型和值或多个值。

出于安全原因，接口装置可以支持所谓的“自动刹车功能按钮(dead man button)”。该安全特征的目的是确保通信信道和系统单元始终正确地工作。系统请求维修技术员通过定期输入特定命令来宣告其存在。

接口装置的操作状态包括不活动29、空闲31、看门狗33、命令39、操作员信息37和错误35，该看门狗33是支持“自动刹车功能按钮”的操作状态。接口装置的初始状态是不活动29。通过维修技术员以将经过触摸屏3输入的用户名和密码进行登录，离开这个状态。在登录之后，接口装置将改变为空闲状态31。该接口装置在实施任何过程任务之后还返回到空闲状态31。可以以四种不同的方式离开空闲状态31。第一方式是退出该接口装置，第二方式是输入命令，第三方式是激活看门狗状态的超时，而第四方式是例如在错误的情况下从接口装置发送到维修技术员的信息。

看门狗状态33表示“自动刹车功能按钮”功能。操作员必须定期向系统宣告其存在。在接收存在宣告(例如通过维修技术员提供的专门输入)时，接口装置从看门狗状态33返回到空闲状态31。如果在预定的时间间隔内未接收到专门输入，则接口装置进入错误状态35。在错误状态35，控制器11将风轮机设置成安全操作模式并且在完成风轮机的安全操作模式之后终止接口装置。随着该终止，接口装置从错误状态35改变为不活动状态29。

无论何时维修技术员经过麦克风7或触摸屏3输入命令或数据，都进入命令状态39。接口装置在完成维修技术员所请求的任务之后从命令状态39返回到空闲状态31。

在空闲状态31期间，系统可能需要将状态变化告知维修技术员，一般在错误情形下需要进行告知。在这样的情况下，离开空闲状态31到操作员信息状态37，在操作员信息状态37，信息经过触摸屏3的显示或经过听筒9而被给予维修技术员。在信息已经被完全传输到维修技术员(这可以被限定为例如通过按下键或专门的口头确认而由操作员确认来给出)之后，再次离开操作员信息状态37并且接口装置返回到空闲状态31。

现在将相对于图3来描述对在命令状态39输入到接口装置的口头命令的处理，该图3示出了口头命令的处理的流程图。

在步骤101经过麦克风7向接口装置输入了口头命令之后，在步骤103由语音识别单元17执行命令解释。如果该解释不成功，则接口装置在步骤119返回到空闲状态31。然后，该接口装置可以进入操作员信息状态37，以告知操作员解释失败并且再次返回到空闲状态31。另一方面，如果解释成功，则表示口头命令输入的输入命令信号从语音识别装置17被输出到命令管理器23。该命令管理器23然后在步骤105检查是否允许该命令。倘若不允许该命令，则接口装置在步骤119返回到空闲状态31。该接口装置可以任选地进入操作员信息状态37以告知命令未被允许并且然后返回到空闲状态31。

如果该命令被允许，则命令管理器23进行到步骤107，在步骤107，命令管理器23检查命令是不要求参数输入的简单命令还是要求参数输入的参数命令。如果要求参数输入，则接口装置进行到步骤109，在步骤109，命令管理器23检查所需的一个或多个参数是否存在。如果不存在，则接口装置返回到空闲状态并且任选地告知操作员(多个)缺少的参数。如果所需的一个或多个参数存在，则命令管理器进行到步骤111。如果命令管理器23在步骤107检测到命令是不要求参数输入的简单命令，则命令管理器23也直接从步骤107进行到步骤111。

在命令被成功地解释、被允许以及如果必要的话所有参数都存在之后，命令管理器23发布再现信号，其中它以可由技术员识别的形式再现系统技术员所做的输入。该再现信号然后经由控制台接口15被输出到触摸屏3或者经由语音合成器19被输出到听筒9。另外，命令管理器发布对显示在触摸屏上或声音上经过听筒9分发的命令的确认的请求。在最简单的情况下，对确认的请求可以是设置等待时间，在该等待时间期间必须由维修技术员给出该确认而不向维修技术员输出明确的确认请求。然而，对命令确认的明确的声音或视觉请求也可以被输出到维修技术员。

在命令管理器23在步骤111已起动了定时器之后，该命令管理器23等待命令的确认113。如果命令管理器23没有接收到确认，则接口装置进行到步骤115，在步骤115，命令管理器23检查用于确认命令的时间是否期满。倘若该时间没有期满，则接口装置返回到步骤113。另一方面，如果命令管理器23在步骤115检测到超时，则接口装置在步骤119返回到空闲状态31并且任选地告知技术员超时。

如果在步骤113及时确认该命令，则接口装置进行到步骤117，在步骤117，命令还被任务管理器25处理并且执行由该命令启动的应用程序。在已完成了应用程序之后，接口装置返回到空闲状态119。可以例如通过重复口头命令、通过说“命令被确认”或者通过按下触摸屏上的专门按钮，实施该确认。然而，确认该命令的其它方式也是可想到的。

本发明的接口装置尤其是提供用于口头命令、音频反馈响应的无线头戴式耳机和用于可视地显示命令和结果的便携式屏幕以及用于实施所述命令的中央单元或涡轮机接口计算机。尽管在实施例中该显示器已被描述为触摸屏，但是并不允许对接口装置的任何输入的简单显示器原则上会是足够的。在这种情况下，所有输入会被口头地执行或者另外的控制台(诸如键盘)可以作为另外的装置存在。

本发明的接口装置给灵活且容易使用的人机接口装备语音对话解决方案连同便携式输入和输出单元(其可以尤其是无线的)。通过建立由于口头命令和口头的和/或视觉的响应而与接口装置进行通信的自然方式，这便于风轮机的维修和维护。此外，如果维修技术员的输入和输出装置是无线的，则因为不存在干扰缆线，所以维修技术员在维修或维护情形下具有最大的运动灵活性。同时，维修技术员仍完全控制着维修或维护过程。

Claims (14)

1.一种风轮机控制系统，尤其是被提供用于维修或维护过程，该风轮机控制系统包括控制器(11)和接口装置，该接口装置被连接到该控制器(11)用于与该控制器(11)进行用户通信，该接口装置包括：

-控制器接口(13)，该接口装置通过该控制器接口(13)被连接到该控制器(11)以用于将命令和/或数据发送到该控制器(11)并且从该控制器(11)接收命令和/或数据；

-处理器装置(21)，该处理器装置(21)被连接到该控制器接口(13)并且适于为该控制器(11)产生命令和/或数据并且适于解释从该控制器(11)接收到的命令和/或数据而且适于输出表示所解释的命令的接收到的命令信号和/或表示所解释的数据的接收到的数据信号；

-语音识别单元(17)，该语音识别单元(17)适于将表示口头输入的命令或数据的电信号转化为输入命令信号或输入数据信号并且该语音识别单元(17)被连接到该处理器装置(21)以用于将输入命令信号或输入数据信号发送到该处理器装置(21)；

-麦克风(7)，该麦克风(7)允许到该接口装置的口头命令输入和/或口头数据输入，该麦克风(7)适于将口头输入的命令或口头输入的数据转换成表示所述口头输入的命令或所述口头输入的数据的电信号并且被连接到该语音识别单元(17)以将该电信号递送到该语音识别单元(17)；以及

-输出单元(15，19)，该输出单元(15，19)被连接到该处理器装置(21)以用于接收命令或数据，并且该输出单元(15，19)适于产生表示从该处理器装置(21)接收到的命令和/或数据的用户输出；

其中，该处理器装置(21)包括命令管理器(23)，该命令管理器(23)适于：

-在接收到输入命令信号时，产生以适合于用户识别的形式表示接收到的输入命令信号的再现信号和确认请求信号，

-将该再现信号和该确认请求信号递送到该输出单元(15，19)，并且

-仅在接收到用户的确认时才进一步处理接收到的输入命令信号。

2.根据权利要求1所述的风轮机控制系统，其中，输出单元(15，19)包括用于产生声音用户输出的声音输出装置(9)。

3.根据权利要求2所述的风轮机控制系统，其中，输出单元(15，19)包括语音发生器(19)。

4.根据权利要求2或3所述的风轮机控制系统，其中，声音输出装置(9)和麦克风(7)被集成到头戴式耳机(5)中。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的风轮机控制系统，其中，输出单元(15，19)包括用于产生视觉用户输出的视觉输出装置(3)。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的风轮机控制系统，还包括用于人工输入命令和/或数据的控制台(3)以及居间连接在该控制台(3)和处理器装置(21)之间的控制台接口(15)。

7.根据权利要求5和6所述的风轮机控制系统，其中，控制台是触摸屏(3)。

8.根据权利要求7所述的风轮机控制系统，其中，命令管理器(23)适于进一步处理经由控制台(3)输入的命令或数据而不产生表示输入命令信号的再现信号且不产生确认请求信号。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的风轮机控制系统，其中，处理器装置(21)还包括任务管理器(25)，该任务管理器(25)居间被连接在命令管理器(23)和控制器接口(13)之间，并且该任务管理器(25)适于进一步处理输入命令信号或输入数据信号而且为控制器产生所述命令和/或数据。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的风轮机控制系统，其中，麦克风(7)被无线连接到语音识别单元，和/或声音输出装置(9)被无线连接到输出单元，和/或控制台(3)被无线连接到控制台接口。

11.一种用于尤其是在维修或维护过程期间将命令输入到风轮机控制器(11)的方法，其中

-由用户口头输入命令，

-口头输入的命令被变换成表示所述口头输入的命令的电信号，

-该电信号被变换成输入命令信号，

-输入命令信号被变换成以适合于用户识别的形式表示输入命令信号的再现信号，

-该再现信号连同用于确认输入命令信号的请求一起被输出给用户，以及

-仅在接收到所请求的来自用户的确认时，输入命令信号才被进一步处理并且被输出到控制器(11)。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，确认要被口头给出。

13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，再现信号和/或用于确认输入命令信号的请求通过语音被输出。

14.根据权利要求10到12中任一项所述的方法，其中，再现信号和/或用于确认输入命令信号的请求以视觉形式被输出。

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