王 飛 周志輝 張 琦

（東方電子股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

在電力自動(dòng)化領(lǐng)域，語(yǔ)音報(bào)警是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)播放音響或播讀告警事項(xiàng)，提示值班員及時(shí)處理事故的一種報(bào)警方法。在調(diào)度自動(dòng)化主站中，語(yǔ)音報(bào)警是一項(xiàng)必備的基本功能。目前，國(guó)內(nèi)外各個(gè)電力自動(dòng)化廠家研制的電力調(diào)度自動(dòng)化主站系統(tǒng)中，都配有語(yǔ)音報(bào)警子系統(tǒng)。

各個(gè)廠家實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警的方法不同，歸納起來(lái)，共有4種。早期，語(yǔ)音報(bào)警采用播放音響的方法，即在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)播放警鈴、警笛提醒值班員。后來(lái)，錄制告警句的方法得到應(yīng)用，即在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，針對(duì)重要的告警事項(xiàng)錄制好告警句，待電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，播讀對(duì)應(yīng)的告警句進(jìn)行報(bào)警。近年來(lái)，語(yǔ)音合成技術(shù)（TTS，Text To Speech）有了長(zhǎng)足的發(fā)展，優(yōu)秀的TTS可將規(guī)范文本轉(zhuǎn)化為高自然度的語(yǔ)音。因此，國(guó)內(nèi)電力自動(dòng)化廠家紛紛基于先進(jìn)的TTS實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)。TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)可分為兩種，一種是集中式，一種是分布式。

為使用方便，語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)會(huì)提供“靜音”按鈕，以啟、停所有告警事項(xiàng)的語(yǔ)音報(bào)警；還會(huì)提供單個(gè)事項(xiàng)啟、停語(yǔ)音報(bào)警配置接口。

本文對(duì)音響報(bào)警、錄制告警句、集中式TTS和分布式TTS進(jìn)行分析比較，探討調(diào)度主站語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)TTS在語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1 音響報(bào)警

音響報(bào)警是最早用來(lái)語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，原理簡(jiǎn)單。

首先，需對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的各種告警事項(xiàng)進(jìn)行分類分級(jí)。常見(jiàn)的分類如事故跳閘、保護(hù)動(dòng)作、設(shè)備異常、遙測(cè)越限、開關(guān)變位、通信告警、SOE等。分級(jí)就是定義告警事項(xiàng)的優(yōu)先級(jí)（如1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)……）。

其次，需準(zhǔn)備聲音文件（如wav文件），這些文件播放時(shí)，會(huì)發(fā)出警笛、警鈴聲。聲音文件應(yīng)準(zhǔn)備多個(gè)，可取事項(xiàng)分類數(shù)目和優(yōu)先級(jí)數(shù)目的較大值，聲音文件的數(shù)目至少要等于這個(gè)值。為了滿足不同用戶的使用習(xí)慣，電力自動(dòng)化廠家都會(huì)提供更多的聲音文件，供用戶選擇使用。

再次，需配置音響報(bào)警。用戶先選擇使用分類法還是分級(jí)法。若用分類法，則將分類和聲音文件關(guān)聯(lián)起來(lái)，如SOE關(guān)聯(lián)soe.wav；若用分級(jí)法，則將優(yōu)先級(jí)和聲音文件關(guān)聯(lián)起來(lái)，如一級(jí)事項(xiàng)關(guān)聯(lián)alarm01.wav。事項(xiàng)的類型一般由主站系統(tǒng)自動(dòng)判斷，而事項(xiàng)的優(yōu)先級(jí)會(huì)給用戶預(yù)留配置接口，允許用戶指定。語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)到一個(gè)告警事項(xiàng)。

音響報(bào)警的流程如圖1所示。

圖1 音響報(bào)警流程

音響報(bào)警只能指明電網(wǎng)發(fā)生了何種類型或哪個(gè)優(yōu)先級(jí)的告警，不能提示發(fā)生故障的廠站和故障設(shè)備。但是，它原理簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在仍得到較為廣泛的應(yīng)用。

2 錄制告警句

錄制告警句的語(yǔ)音報(bào)警實(shí)現(xiàn)方法，是針對(duì)音響報(bào)警的不足提出的。當(dāng)告警事項(xiàng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用和播讀相應(yīng)的告警句，明確提示值班員事故發(fā)生的廠站和故障設(shè)備。而且，那些專業(yè)術(shù)語(yǔ)、縮寫詞、數(shù)字、字母等非規(guī)范的詞匯也都能準(zhǔn)確讀出。

錄制告警句式的語(yǔ)音報(bào)警，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程和圖1類似，只是不判斷分類、分級(jí)，而是直接播放告警句文件。要實(shí)現(xiàn)告警句語(yǔ)音報(bào)警，需把一個(gè)主站系統(tǒng)中的所有重要的告警事項(xiàng)事先錄制成一個(gè)個(gè)語(yǔ)音文件，再和一個(gè)個(gè)告警事項(xiàng)關(guān)聯(lián)起來(lái)。

錄制告警句有很多缺點(diǎn)：①告警句不具備復(fù)用性，不同用戶要重新錄制；②部署一套新系統(tǒng)時(shí)，需逐個(gè)錄制告警句，過(guò)程繁瑣，工作量大；③告警句錄制錯(cuò)誤時(shí)無(wú)法更改，只能重新錄制；④對(duì)投運(yùn)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若系統(tǒng)中新增廠站或廠站改造、異動(dòng)，需重新錄制一些告警句；⑤要求嚴(yán)格時(shí)，需外聘專業(yè)的播音員錄制告警句，以保證語(yǔ)音、語(yǔ)調(diào)和語(yǔ)速等；⑥告警句和告警事項(xiàng)的關(guān)聯(lián)麻煩，由于告警事項(xiàng)多，常會(huì)關(guān)聯(lián)錯(cuò)。由于這些缺點(diǎn)，這種語(yǔ)音報(bào)警的方式應(yīng)用越來(lái)越少，它是受限于早期技術(shù)條件的產(chǎn)物。

3 集中式TTS

TTS是語(yǔ)音合成技術(shù)，即文本-語(yǔ)音轉(zhuǎn)換技術(shù)。國(guó)內(nèi)各電力自動(dòng)化廠家基于TTS開發(fā)的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，多采用CS模式的集中架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 基于TTS的集中式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)

圖2中，語(yǔ)音合成服務(wù)器是這種語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)器的核心。各個(gè)調(diào)度員工作站作為客戶端，將要合成的告警實(shí)現(xiàn)描述文本通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給語(yǔ)音合成服務(wù)器，語(yǔ)音合成服務(wù)器完成文本-語(yǔ)音轉(zhuǎn)換，將語(yǔ)音文件返回給調(diào)度員工作站，調(diào)度員工作站再播讀語(yǔ)音文件，完成語(yǔ)音報(bào)警。

與音響報(bào)警相比，集中式TTS語(yǔ)音報(bào)警能明確提示值班員發(fā)生故障的廠站和故障設(shè)備。與錄制告警句相比，集中式TTS的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，省去了錄制告警句、關(guān)聯(lián)告警局的麻煩。但是，集中式TTS還不是一種完美的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)：第一，電力自動(dòng)化主站系統(tǒng)隸屬安全Ⅰ區(qū)，多選用安全、可靠的UNIX/Linux操作系統(tǒng)，而TTS軟件受操作系統(tǒng)的影響較大，對(duì)一些UNIX操作系統(tǒng)的支持不夠，甚至不能支持某些高版本的Linux操縱系統(tǒng)，特別是普遍的不支持64位系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)，系統(tǒng)兼容性不足，已經(jīng)成為TTS方式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展瓶頸；第二，TTS方式是集中式的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，一旦語(yǔ)音合成服務(wù)器發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓，各個(gè)客戶端無(wú)法完成語(yǔ)音報(bào)警；第三，集中式TTS方式專業(yè)化程度不夠。對(duì)于電力自動(dòng)化系統(tǒng)的一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)，無(wú)法正確合成語(yǔ)音。比如YC，不能合成“遙測(cè)”，只能讀為Y、C；第四，語(yǔ)音合成實(shí)時(shí)性有待提高。TTS方式下，報(bào)警事項(xiàng)文本先從客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)給語(yǔ)音合成服務(wù)器，再?gòu)恼Z(yǔ)音合成服務(wù)器返回合成的語(yǔ)音流，除去語(yǔ)音合成時(shí)間，傳輸時(shí)間是剛性的；第五，TTS軟件的價(jià)格昂貴，系統(tǒng)集成的成本很高。

4 分布式TTS

分布式TTS的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。與集中式TTS相比，系統(tǒng)中沒(méi)有語(yǔ)音合成服務(wù)器，每個(gè)調(diào)度員工作站都接有一個(gè)TTS裝置。調(diào)度員工作站將告警事項(xiàng)的文本描述通過(guò)RS232串口發(fā)送個(gè)TTS裝置，TTS裝置將文本合成語(yǔ)音，再通過(guò)外接在TTS裝置上的音箱及時(shí)播讀出來(lái)。

圖3 基于TTS的分布式語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)

這種分布式TTS的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，與錄制告警句的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)相比，省去了錄制告警句、關(guān)聯(lián)告警句的麻煩。與集中式TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)相比：第一，使用串口通信實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)跨系統(tǒng)，突破了集中式TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)兼容性不足的瓶頸；第二，外置語(yǔ)音貓，分布式架構(gòu)，降低了語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)；第三，在分布式智能告警系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)單向流動(dòng)。告警文本從工作站進(jìn)入TTS裝置，TTS裝置合成語(yǔ)音流并和音箱配合立即播放。在集中式TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)中，報(bào)警工作站經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)把文本發(fā)給語(yǔ)音合成服務(wù)器，語(yǔ)音合成服務(wù)器合成語(yǔ)音文件再經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)送回報(bào)警工作站播讀，傳輸耗時(shí)使得其語(yǔ)音報(bào)警實(shí)時(shí)性低于在分布式智能告警系統(tǒng)。第四、分布式智能告警系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比集中式TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)要好，且系統(tǒng)規(guī)模越大，分布式智能告警系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上（其實(shí)在技術(shù)上也一樣）的優(yōu)勢(shì)越明顯。系統(tǒng)規(guī)模大，集中式TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音合成服務(wù)器的要求越高，需要配置性能更高的服務(wù)器，且客戶端增多，費(fèi)用也要增加；最后，它也采用TTS技術(shù)，完全保證了語(yǔ)音合成的準(zhǔn)確性、語(yǔ)音播放的自然流暢性。

5 理想的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)

分布式TTS語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)不是最理想的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，最重要的原因是采用了串口接入、外置于調(diào)度員工作站的TTS裝置，給系統(tǒng)的部署、上架、走線帶來(lái)了麻煩。

未來(lái)的發(fā)展方向，首先是TTS裝置的軟件化，其次是解決分布式TTS軟件平臺(tái)兼容性（即跨平臺(tái)跨系統(tǒng)），再有就是專業(yè)化，即針對(duì)電力系統(tǒng)開發(fā)、完善專門的語(yǔ)音庫(kù)。

還要說(shuō)明的是，上述的各種方法不是孤立的，互斥的，用戶可根據(jù)主站系統(tǒng)的實(shí)際情況，選著其中的幾種方法來(lái)建設(shè)自己的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)。

6 結(jié)論

本文對(duì)當(dāng)前調(diào)度主站語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的4種實(shí)現(xiàn)方式即音響報(bào)警、錄制告警句、集中式TTS和分布式TTS進(jìn)行分析比較，探討調(diào)度主站語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)TTS在語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)測(cè)。可見(jiàn)，當(dāng)前已有的語(yǔ)音報(bào)警方法各有利弊，根據(jù)用戶的需求混合使用某幾種語(yǔ)音報(bào)警方式建設(shè)語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)不失為一種好辦法。

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