人機語(yǔ)音交互系統在水電廠(chǎng)計算機監控系統中的運用論文

　　摘 要：水電站發(fā)展的必然趨勢就是智能化,一套合適的人機語(yǔ)音交互系統在水電站計算機監控系統中,合理的應用可以化繁為簡(jiǎn),大大減少人力和能源的消耗,以更好地實(shí)現現代化水電站“無(wú)人值班,少無(wú)人值守”理念。在這里主要是對人機語(yǔ)音交互系統在水電站計算機監控系統實(shí)際應用的初步分析和設計。實(shí)現系統信息集成平臺以及如何實(shí)現資源共享,是智能電站實(shí)現過(guò)程相當重要的一點(diǎn)�？梢哉f(shuō),人機交互智能水電廠(chǎng)將會(huì )成為水電站自動(dòng)化的發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鍵詞：計算機監控系統 人機語(yǔ)音交互系統 智能化電廠(chǎng) 可編程控制器

　　1 課題研究的主要內容

　　根據新建水電站“高自動(dòng)化、高性能、高可靠性”的要求,通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的、模塊化的結構設計、監控和控制系統的集成,數據采集和處理,以提高監測的整體效率。大型水電站梯級調度中心對較多設備進(jìn)行控制,盡管大量的操作可以完成微機控制,但仍停留在鍵盤(pán)和鼠標操作,一個(gè)操作任務(wù)特別是故障或事故處理,員工就有點(diǎn)忙不過(guò)來(lái),一套合適的人機語(yǔ)音交互系統可以極大地改善這種情況。

　　2 智能化計算機監控系統的設計要求

　　2.1 設計原則

　　人機語(yǔ)音交互水電站設計的目標是“無(wú)人值班”(無(wú)人),它提出了以下具體的計算機監控系統的要求：一是整個(gè)水電站的綜合集成系統實(shí)現監測的功能,每個(gè)單元之間是相互獨立的設備,在障礙出現時(shí)不影響其他單位監控功能的實(shí)現;二是根據現場(chǎng)的具體環(huán)境,防震、防潮、閃電保護等一系列安全措施;三是電源、中央處理器和以太網(wǎng)技術(shù),以確保整個(gè)系統的安全性;四是系統友好的人機界面、人機接口功能強,易于使用;五是系統軟件可擴展、可移植允許用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)。

　　2.2 功能要求

　　水電站計算機監控系統具備多個(gè)分布式資源和統一的操作系統,可以快速、有效的監測控制對象。工廠(chǎng)控制站控制層,可以根據可調功率計劃來(lái)控制工廠(chǎng)的運作,主要負責實(shí)時(shí)數據采集和控制、處理和調整。自動(dòng)電壓控制、工廠(chǎng)設備和自動(dòng)控制,維護設備的操作和管理,人機界面的操作,軟件開(kāi)發(fā)、通信,以及其他功能。

　　3 控制單元的選擇

　　隨著(zhù)水電廠(chǎng)的計算機監控功能的不斷完善和提高,現地控制單元的控制技術(shù)也隨之提高。低功耗的CPU模塊,智能化的FO模塊,標準化的網(wǎng)絡(luò )連接,安全的控制環(huán)境和網(wǎng)絡(luò )環(huán)境,方便簡(jiǎn)單的組態(tài)軟件等極大的提高了LCU的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性和易用性。

　　3.1 PLC概況

　　可編程序控制器結合繼電器控制以及計算機技術(shù)的概念,使用一個(gè)可編程的內存,系統不僅可以執行邏輯運算,計數和定時(shí)指令以及順序控制等操作,專(zhuān)門(mén)為工業(yè)控制提供了很大的便利。PLC是工業(yè)控制的核心部分,該函數的優(yōu)劣直接決定了程度的控制系統的功能的真正實(shí)現。

　　3.2 PLC的工作原理

　　PLC是通過(guò)循環(huán)掃描實(shí)現,工作過(guò)程輸入采樣、輸出刷新階段。上電后,首先檢查硬件正常與否,然后從上到下的順序,執行用戶(hù)程序,詳細計算掃描周期,和輸入和輸出的狀態(tài)點(diǎn),和刷新,最后訪(fǎng)問(wèn)外部設備的端口,控制設備外部工作。其具體的掃描周期圖圖3-2所示如下：   圖3-2 PLC掃描周期圖

　　4 人機語(yǔ)音系統的實(shí)現

　　大多數現有的監控系統配備有大尺寸液晶屏,通常作為系統的一部分,在正常操作,設備故障和事故在一些重要的行動(dòng)信息的輸出設備。監控系統的人機語(yǔ)音交互功能,大液晶屏幕可以作為人機交互界面。當語(yǔ)音交互系統接收到指令指定的聲音輸入設備,提出當前指令。作為一個(gè)高度專(zhuān)業(yè)化的人機語(yǔ)音交互系統,除了高度智能語(yǔ)音糾錯等功能,還要求具備行業(yè)化的特征。

　　4.1 人機語(yǔ)音系統的原理  首先,系統需要被命令使用術(shù)語(yǔ)規范的調度,這樣不僅能體現操作人員的專(zhuān)業(yè)化,而且在系統中可以更準確地獲得指令包。再次，系統通過(guò)語(yǔ)音識別系統運行不同權限。不同的權限定義，規范操作員的操作,大大減少錯誤操作和操作越級的情況出現。語(yǔ)音系統模塊圖如圖4-1所示:   圖4-1 語(yǔ)音系統模塊圖

　　4.2 人機語(yǔ)音的自定義腳本語(yǔ)言  一般由IVR系統自動(dòng)化提供服務(wù),實(shí)現人機交互。從IVR的發(fā)展看,以前只有簡(jiǎn)單的人機語(yǔ)音交互功能,應用程序通過(guò)固定的程序功能模塊。流程是通過(guò)編程,實(shí)現輸入法DTMF測試,輸出是預先錄制好的聲音,可以實(shí)現電話(huà)適配器。后來(lái)與日益增長(cháng)的需求的發(fā)展和應用CTI技術(shù)、IVR開(kāi)始添加腳本實(shí)現更復雜的功能。根據腳本解釋器,完成客戶(hù)輸入還有語(yǔ)音廣播、過(guò)程控制等。目前,最成熟的IVR的產(chǎn)品和應用程序通過(guò)使用自定義腳本來(lái)實(shí)現。

　　5 總結

　　本文通過(guò)國內外水電站計算機監控系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程,其技術(shù)的回顧和總結,結合人機語(yǔ)音交互水電廠(chǎng)“無(wú)人值班”設計,設計和開(kāi)發(fā)了以PLC為控制單元的人機語(yǔ)音交互系統的水電站監控系統。計算機監控系統在水電廠(chǎng)得到利用,提高系統的安全性和高效性,在很大程度上提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)在操作維護上面大大節省的成本,使整個(gè)水電站實(shí)現了“無(wú)人值班”要求。對于本課題研究的仍存在不足，由于現實(shí)條件和技術(shù)水平的限制,系統的穩定性、可靠性和等都有限，后期將進(jìn)一步深究。

　　參考文獻：  [1]王德寬,孫增義,王桂平,等.水電廠(chǎng)自動(dòng)化技術(shù)三十年回顧與展望陰[J].水電廠(chǎng)自動(dòng)化,2008,29(3):11-19.

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