CN111429915A - 一种基于语音识别的调度系统及调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网系统控制管理领域，提供了一种基于语音识别的调度系统及调度方法。所述调度系统在现有调度系统中增加一语音处理器，所述语音处理器至少包括语音识别模块、文本解析模块和调度命令识别模块。所述语音识别模块将自然语音转化为文本信息；所述文本解析模块将所述文本信息转化为文本命令；所述调度命令识别模块将所述文本命令转化为标准调度命令；所述标准调度命令由所述现有调度系统执行所述标准调度命令。本发明给调度员真正提供了一种更自然、有效的操作手段，方便调度员以更自然、更便捷的方式进行管理操作。

Description

一种基于语音识别的调度系统及调度方法

技术领域

本发明涉及电网系统控制管理领域，尤其涉及一种基于语音识别的调度系统及调度方法。

背景技术

近年来，电力调度系统的结构复杂度越来越大，各级调度中心的任务负担也越来越重。调度人员需要获取及处理非常多的信息，以保证调度操作的实时性和安全性，这对调度人员的工作能力提出了非常高的要求。

现有的自动化的电力调度系统一般通过键盘和鼠标进行交互操作，调度指令下达的效率比较低。在现有需要频繁切换调度管理操作的趋势下，这种单一的交互手段显得较为复杂，指令下达速度不够快，无法满足高效的对自动化调度系统进行管理交互操作的需要，因此对自动化电力调度系统的交互方式提出了更高的要求。

采用一种更自然、快捷的交互方式是自动化电力调度系统发展的一个方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于语音识别的调度系统，用于对现有调度系统进行改进。主要包括在现有调度系统中增加一语音处理器，通过所述语音处理器直接下达调度命令；所述语音处理器至少包括语音识别模块、文本解析模块和调度命令识别模块。

所述语音识别模块获取自然语音后，与一语音命令词库进行对比，将所述自然语音转化为文本信息；

所述文本解析模块将所述文本信息与一文本命令词库进行对比，将所述文本信息转化为文本命令；

所述调度命令识别模块将所述文本命令与一调度命令词库进行对比，将所述文本命令转化为标准调度命令；

所述标准调度命令通过一接口模块接入现有调度系统，由所述现有调度系统执行所述标准调度命令。

上述的一种基于语音识别的调度系统，其中，所述语音处理器还包括一校验模块，所述校验模块对所述标准调度命令进行校验与确认；

其中，若所述标准调度命令的校验结果为操作类型，则直接执行命令；

若所述标准调度命令的校验结果为控制类型，则提示是否确定执行操作，得到确定指示后再执行命令。

上述的一种基于语音识别的调度系统，其中，所述语音处理器还包括一自学习模块，所述自学习模块分别统计所述自然语音、所述文本命令及所述标准调度命令中关键词出现的词频，并根据所述词频调整所述关键词在相应词库中的优先级。

上述的一种基于语音识别的调度系统，其中，所述文本解析模块中还包括一模糊匹配模块，所述模糊匹配模块提取所述文本信息中的关键字并查询所述文本命令词库，以生成所述文本命令。

上述的一种基于语音识别的调度系统，其中，所述接口模块通过现有调度系统中的消息传输机制下达所述标准调度指令并接收指令执行后的反馈。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种基于语音识别的调度方法，在现有调度系统中嵌入语音控制功能，包括如下步骤：

S1、采集并识别自然语音命令，生成文本信息；

S2、解析所述文本信息，生成文本命令；

S3、识别所述文本命令，生成标准调度命令；

S4、执行所述标准调度命令。

上述的一种基于语音识别的调度方法，其中，根据规范调度用语，预先生成语音命令词库、文本命令词库和标准调度命令词库。

上述的一种基于语音识别的调度方法，其中，步骤S2进一步包括：

S21、提取所述文本信息中的关键字；

S22、将所述关键字在文本命令词库中进行模糊匹配。

上述的一种基于语音识别的调度方法，其中，步骤S4进一步包括：通过现有调度系统中的消息传输机制将所述标准调度命令发送给各调度进程并接受反馈。

上述的一种基于语音识别的调度方法，其中，步骤S4还包括：校验所述标准调度命令的类型，若校验结果为操作类型的命令，则直接执行；若校验结果为控制类型的命令，则先提示是否执行，如是则执行，否则不执行。

上述的一种基于语音识别的调度方法，其中，还包括：

S5、在步骤S1～S3中分别统计所述自然语音、所述文本命令及所述标准调度命令中关键词出现的词频，并根据所述词频调整所述关键词在相应词库中的优先级。

与现有技术相比，本发明提出一种语音处理器作为指令下达的输入设备，通过语音识别模块和文本解析以及指令解析等自动化模块，以电力调度规范用语作为关键字提取文本信息，进而生成标准调度指令。从调度员的自然语音中抽取出调度相关词汇，最终发标准调度指令给调度自动化系统，以实现自动管理操作，突破了传统调度系统交互手段的单一化的局限，给调度员真正提供了一种更自然、有效的操作手段，方便调度员以更自然、更便捷的方式进行管理操作，简化大量的繁琐复杂输入过程，缩短指令下达时间，提高工作效率。

附图说明

本领域技术人员可知，以下的附图仅仅列举出本发明的一些实施例，在不付出创造性劳动的前提下，本领域技术人员还可以根据这些附图获得其他同一性质的实施例(附图)。

图1是本发明一实施例的系统框图；

图2是本发明一扩展实施例的系统示意图；

图3是本发明一实施例实现的流程图；

图4是本发明构思的说明图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征允许相互组合或替换。结合以下的说明，本发明的优点和特征将更清楚。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

还需声明的是，本发明中对步骤编号的目的在于便于引用，而非限定先后顺序。对于个别需强调顺序的步骤，文中将以专门文字进行特别说明。

现有的电力调度系统在一定程度上实现了自动化控制。但现有的输入方式仅限于键盘和鼠标的输入，缺乏自然性，输入效率也不太适应现有节奏。尤其在指定调度规则时，过程过于繁琐，耗时非常长。

本发明构思的核心思想在于在调度台上配置话筒，在需要重复、繁琐输入的场景中，利用语音输入(识别)代替键盘输入，将调度人员的调度语音信息直接转换为标准调度指令，从而大大节省时间，还可以减轻调度员的负担。

从整体上来说本发明通过建立一套将调度语音信息转化为调度操作命令信息的流程，如图4所示，按照调度命令语音采集、词库识别、文本创建、语义识别、命令创建、命令校验和操作响应的处理流程，建立电力生产调度自动化系统的语音识别机制。

作为本发明实现的基础，本发明首先依据电力调度规范用语建立了语音命令词库。所述电力调度规范用语至少包括开关、刀闸、保护改跳、联跳、合环、并列、线路、设备名等。在语音识别环节，对自然语音命令进行识别，并与所述语音命令词库进行对比，从中提取有意义的文本信息。

同理，本发明还建立了文本命令词库和调度命令词库。在文本解析的环节，将所述文本信息中的关键字与所述文本命令词库进行对比，从中获取文本命令，将所述文本命令中的关键字与所述调度命令词库进行对比，从中获取标准调度命令。

图1示出了一种语音处理器的系统方框图。所述语音处理器嵌入到在现有的调度系统中，调度员可通过所述语音处理器直接下达调度命令。如图1所示，所述语音处理器至少包括语音识别模块1、文本解析模块2和调度命令识别模块3。在一个更优选的实施例中，还包括校验模块4。

语音识别模块1获取调度员的自然语音，对所述自然语音进行识别后与所述语音命令词库11中的词汇进行对比，对比的主要目的在于提取出与调度命令相关的关键词，并将其转化为文本信息。

文本解析模块2将所述文本信息与文本命令词库21中的词汇进行对比，从而将无意义(无意义是指在电力调度语境下的无实际意义指令)的文本信息转化为文本命令。具体的，文本解析模块2中还可包括模糊匹配模块22。该模糊匹配模块22从所述文本信息中提取与电力调度规范用语相关的关键字，并根据所述关键字在文本命令词库21中进行查询，以生成文本命令。

调度命令识别模块3将所述文本命令与调度命令词库31中的词汇进行对比和匹配，将所述文本命令转化为现有电力调度标准调度命令系统能够接受的标准调度命令。所述标准调度命令通过一接口模块接入现有调度系统，由所述现有调度系统执行所述标准调度命令并给予反馈。优选的，所述接口模块为所述现有调度系统中的消息传递模块5。

进一步地，为了提高各词库匹配关键字的效率和准确度，所述语音处理器中还可以包括一自学习模块，所述自学习模块分别统计所述自然语音、所述文本命令及所述标准调度命令中关键词出现的词频，并根据所述词频调整所述关键词在相应词库中的优先级。在实际工作中，各调度员的调度习惯和其所面对的调度业务各不相同，因此其所下达的调度指令重复度也不相同。所述自学习模块通过统计关键词(调度规范用语)出现的词频不断调整各词库中词汇的排列顺序(优先级)。在语音识别模块1、文本解析模块2和调度命令识别模块3根据关键字进行查找和匹配时，根据词汇在各词库中的排列顺序依次对比和匹配，随时调整词库中词汇的排序使得比对更迅速、更适应当前的调度岗位和调度员。

图2是一个融合了网络通信的基于语音识别的调度系统的具体实施例。固定岗位的调度员可通过固定电话与语音处理器连接，移动办公的调度员可通过移动终端与语音处理器连接。语音命令词库、文本命令词库和调度命令词库可以保存在每一个语音处理器本地，这样，与调度员的适配度更高；在由网络支持的情况下，语音命令词库、文本命令词库和调度命令词库也可以存放在云端，供若干个调度岗位公用，这样，自学习模块统计词频时所统计到的是一个区域中的词汇，体现出的是与本区域的适配度。在同一局域网中，还可包括多个弱耦合的语音处理服务器，所述语音服务器之间进行消息通信，降低因某一处的系统故障造成的全面瘫痪的可能性。

图3示出了与所述基于语音识别的调度系统相配合的一种基于语音识别的调度方法的处理过程。所述的基于语音识别的调度方法的核心在于在现有调度系统中嵌入语音控制功能，具体包括如下步骤：

S1、采集并识别自然语音命令，生成文本信息；

S2、解析所述文本信息，生成文本命令；

S3、识别所述文本命令，生成标准调度命令；

S4、执行所述标准调度命令。

具体的，步骤S2进一步包括：

S21、提取所述文本信息中的关键字；

S22、将所述关键字在文本命令词库中进行模糊匹配。

步骤S2中，还可以自主的制定调度命令文本格式，以创建文本命令。一个优选的文本命令格式为：响应内容+对象，如拉开+(设备或者线路名称)开关或者启动+数据库。

优选的，步骤S4进一步包括：通过现有调度系统中的消息传输机制将所述标准调度命令发送给各调度进程并接受反馈。通过建立的消息传输机制，将校验通过的调度命令发送给各个调度进程。各个进程分别订阅各自消息，收到之后进行调度操作响应，实现启动、导航等交互操作。

可选的，步骤S4还可以包括：校验所述标准调度命令的类型，若校验结果为操作类型的命令，则直接执行；若校验结果为控制类型的命令，则先提示是否执行，如是则执行，否则不执行。根据命令类型分类，对于操作类命令，如打开图形，图形缩放等，可以直接往下执行；对于控制类命令，如拉开XX开关，需要画面提示是否确认该操作，通过语音输入“确认”还是“放弃”来决定是否往下执行该调度命令。通过校验操作判断调度命令为哪种类型的调度指令，直接执行或确认后执行，可以确保调度命令操作的安全性，完成创建调度命令并继续下发。

在执行步骤S1～S4的同时，还可并行执行：

S5、在步骤S1～S3中分别统计所述自然语音、所述文本命令及所述标准调度命令中关键词出现的词频，并根据所述词频调整所述关键词在相应词库中的优先级。

本发明中的语音处理器采用电网行业语料深度神经网络(DNN)模型提取波特那克(Bottleneck)特征以代替DNN模型中的短时频谱特征来计算充分统计量，使用频能比进行语音信号端点检测，采用HMM(隐马尔科夫)和DNN的技术建设电网专属行业的声学模型以及基于N元模型(N-Gram)语音模型，以满足电力调度语音识别系统的语音识别准确率。

本发明所述的一种基于语音识别的调度方法中，采用HMM(隐马尔科夫)和DNN(深度神经网络)技术建立基于电力调度系统的声音模型，通过录音材料获取MFCC特征，得到一个13维*帧数的矩阵。运用多维的高斯模型模拟13维*帧数的矩阵，假设该矩阵服从高斯分布，然后寻找均值和方差矩阵。在模拟过程中，可以用一个多维高斯函数进行模拟。将录音文本分词得到基本单元，在HMM(隐马尔科夫)模型中使用3-5个上述基本单元表示一个音素。设置每个音素的均值和方差分别为0和1，转移概率矩阵设置为两头小中间大，这个对于5个状态的HMM，即每个音素分为5个状态，即完成了HMM的初始化的整个过程。

对初始后的HMM模型分析整理，生成各个音素的HMM模型。根据训练数据来训练音素级的HMM模型：通过训练将得到三个参数：初始状态概率分布π、隐含状态序列的转移矩阵A和某个隐含状态下输出观察值的概率分布B，使得我们语言模型的准确率提高了33％。

上述的一种基于语音识别的调度系统及调度方法能，使用方便，能提高指令输入效率，可以节约更多的人力成本，突破了传统调度系统交互手段的单一化的局限，给调度员真正提供了一种更自然、有效的操作手段，方便调度员以更自然、更便捷的方式进行管理操作。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种基于语音识别的调度系统，其特征在于，在现有调度系统中增加一语音处理器，通过所述语音处理器直接下达调度命令；所述语音处理器至少包括语音识别模块、文本解析模块和调度命令识别模块；

所述语音识别模块获取自然语音后，与一语音命令词库进行对比，将所述自然语音转化为文本信息；

所述文本解析模块将所述文本信息与一文本命令词库进行对比，将所述文本信息转化为文本命令；

所述调度命令识别模块将所述文本命令与一调度命令词库进行对比，将所述文本命令转化为标准调度命令；

所述标准调度命令通过一接口模块接入现有调度系统，由所述现有调度系统执行所述标准调度命令。

2.如权利要求1所述的基于语音识别的调度系统，其特征在于，所述语音处理器还包括一校验模块，所述校验模块对所述标准调度命令进行校验与确认；

其中，若所述标准调度命令的校验结果为操作类型，则直接执行命令；

若所述标准调度命令的校验结果为控制类型，则提示是否确定执行操作，得到确定指示后再执行命令。

3.如权利要求1所述的基于语音识别的调度系统，其特征在于，所述语音处理器还包括一自学习模块，所述自学习模块分别统计所述自然语音、所述文本命令及所述标准调度命令中关键词出现的词频，并根据所述词频调整所述关键词在相应词库中的优先级。

4.如权利要求1所述的基于语音识别的调度系统，其特征在于，所述文本解析模块中还包括一模糊匹配模块，所述模糊匹配模块提取所述文本信息中的关键字并查询所述文本命令词库，以生成所述文本命令。

5.如权利要求1所述的基于语音识别的调度系统，其特征在于，所述接口模块通过现有调度系统中的消息传输机制下达所述标准调度指令并接收指令执行后的反馈。

6.一种基于语音识别的调度方法，其特征在于，在现有调度系统中嵌入语音控制功能，包括如下步骤：

S1、采集并识别自然语音命令，生成文本信息；

S2、解析所述文本信息，生成文本命令；

S3、识别所述文本命令，生成标准调度命令；

S4、执行所述标准调度命令。

7.如权利要求6所述的基于语音识别的调度方法，其特征在于，根据规范调度用语，预先生成语音命令词库、文本命令词库和标准调度命令词库。

8.如权利要求7所述的基于语音识别的调度方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：

S21、提取所述文本信息中的关键字；

S22、将所述关键字在文本命令词库中进行模糊匹配。

9.如权利要求6所述的基于语音识别的调度方法，其特征在于，步骤S4进一步包括：

通过现有调度系统中的消息传输机制将所述标准调度命令发送给各调度进程并接受反馈。

10.如权利要求6所述的基于语音识别的调度方法，其特征在于，步骤S4还包括：

校验所述标准调度命令的类型，若校验结果为操作类型的命令，则直接执行；若校验结果为控制类型的命令，则先提示是否执行，如是则执行，否则不执行。

11.如权利要求7-10任一项所述的基于语音识别的调度方法，其特征在于，还包括：

S5、在步骤S1～S3中分别统计所述自然语音、所述文本命令及所述标准调度命令中关键词出现的词频，并根据所述词频调整所述关键词在相应词库中的优先级。

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