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人機語音交互系統(tǒng)在水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)中的運用論文
摘 要：水電站發(fā)展的必然趨勢就是智能化,一套合適的人機語音交互系統(tǒng)在水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中,合理的應(yīng)用可以化繁為簡,大大減少人力和能源的消耗,以更好地實現(xiàn)現(xiàn)代化水電站“無人值班,少無人值守”理念。在這里主要是對人機語音交互系統(tǒng)在水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)實際應(yīng)用的初步分析和設(shè)計。實現(xiàn)系統(tǒng)信息集成平臺以及如何實現(xiàn)資源共享,是智能電站實現(xiàn)過程相當重要的一點。可以說,人機交互智能水電廠將會成為水電站自動化的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：計算機監(jiān)控系統(tǒng) 人機語音交互系統(tǒng) 智能化電廠 可編程控制器
1 課題研究的主要內(nèi)容
根據(jù)新建水電站“高自動化、高性能、高可靠性”的要求,通過一個開放的、模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、監(jiān)控和控制系統(tǒng)的集成,數(shù)據(jù)采集和處理,以提高監(jiān)測的整體效率。大型水電站梯級調(diào)度中心對較多設(shè)備進行控制,盡管大量的操作可以完成微機控制,但仍停留在鍵盤和鼠標操作,一個操作任務(wù)特別是故障或事故處理,員工就有點忙不過來,一套合適的人機語音交互系統(tǒng)可以極大地改善這種情況。
2 智能化計算機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計要求
2.1 設(shè)計原則
人機語音交互水電站設(shè)計的目標是“無人值班”(無人),它提出了以下具體的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的要求：一是整個水電站的綜合集成系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測的功能,每個單元之間是相互獨立的設(shè)備,在障礙出現(xiàn)時不影響其他單位監(jiān)控功能的實現(xiàn);二是根據(jù)現(xiàn)場的具體環(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),以確保整個系統(tǒng)的安全性;四是系統(tǒng)友好的人機界面、人機接口功能強,易于使用;五是系統(tǒng)軟件可擴展、可移植允許用戶二次開發(fā)。
2.2 功能要求
水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)具備多個分布式資源和統(tǒng)一的操作系統(tǒng),可以快速、有效的監(jiān)測控制對象。工廠控制站控制層,可以根據(jù)可調(diào)功率計劃來控制工廠的運作,主要負責實時數(shù)據(jù)采集和控制、處理和調(diào)整。自動電壓控制、工廠設(shè)備和自動控制,維護設(shè)備的操作和管理,人機界面的操作,軟件開發(fā)、通信,以及其他功能。
3 控制單元的選擇
隨著水電廠的計算機監(jiān)控功能的不斷完善和提高,現(xiàn)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,方便簡單的組態(tài)軟件等極大的提高了LCU的安全性、可靠性、實時性和易用性。
3.1 PLC概況
可編程序控制器結(jié)合繼電器控制以及計算機技術(shù)的概念,使用一個可編程的內(nèi)存,系統(tǒng)不僅可以執(zhí)行邏輯運算,計數(shù)和定時指令以及順序控制等操作,專門為工業(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(shù)的優(yōu)劣直接決定了程度的控制系統(tǒng)的功能的真正實現(xiàn)。
3.2 PLC的工作原理
PLC是通過循環(huán)掃描實現(xiàn),工作過程輸入采樣、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(zhí)行用戶程序,詳細計算掃描周期,和輸入和輸出的狀態(tài)點,和刷新,最后訪問外部設(shè)備的端口,控制設(shè)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 人機語音系統(tǒng)的實現(xiàn)
大多數(shù)現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)配備有大尺寸液晶屏,通常作為系統(tǒng)的一部分,在正常操作,設(shè)備故障和事故在一些重要的行動信息的輸出設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)的人機語音交互功能,大液晶屏幕可以作為人機交互界面。當語音交互系統(tǒng)接收到指令指定的聲音輸入設(shè)備,提出當前指令。作為一個高度專業(yè)化的人機語音交互系統(tǒng),除了高度智能語音糾錯等功能,還要求具備行業(yè)化的特征。
4.1 人機語音系統(tǒng)的原理 首先,系統(tǒng)需要被命令使用術(shù)語規(guī)范的調(diào)度,這樣不僅能體現(xiàn)操作人員的專業(yè)化,而且在系統(tǒng)中可以更準確地獲得指令包。再次，系統(tǒng)通過語音識別系統(tǒng)運行不同權(quán)限。不同的權(quán)限定義，規(guī)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(xiàn)。語音系統(tǒng)模塊圖如圖4-1所示: 圖4-1 語音系統(tǒng)模塊圖
4.2 人機語音的自定義腳本語言 一般由IVR系統(tǒng)自動化提供服務(wù),實現(xiàn)人機交互。從IVR的發(fā)展看,以前只有簡單的人機語音交互功能,應(yīng)用程序通過固定的程序功能模塊。流程是通過編程,實現(xiàn)輸入法DTMF測試,輸出是預先錄制好的聲音,可以實現(xiàn)電話適配器。后來與日益增長的需求的發(fā)展和應(yīng)用CTI技術(shù)、IVR開始添加腳本實現(xiàn)更復雜的功能。根據(jù)腳本解釋器,完成客戶輸入還有語音廣播、過程控制等。目前,最成熟的IVR的產(chǎn)品和應(yīng)用程序通過使用自定義腳本來實現(xiàn)。
5 總結(jié)
本文通過國內(nèi)外水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)過程,其技術(shù)的回顧和總結(jié),結(jié)合人機語音交互水電廠“無人值班”設(shè)計,設(shè)計和開發(fā)了以PLC為控制單元的人機語音交互系統(tǒng)的水電站監(jiān)控系統(tǒng)。計算機監(jiān)控系統(tǒng)在水電廠得到利用,提高系統(tǒng)的安全性和高效性,在很大程度上提高了生產(chǎn)效率,同時在操作維護上面大大節(jié)省的成本,使整個水電站實現(xiàn)了“無人值班”要求。對于本課題研究的仍存在不足，由于現(xiàn)實條件和技術(shù)水平的限制,系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和等都有限，后期將進一步深究。
參考文獻： [1]王德寬,孫增義,王桂平,等.水電廠自動化技術(shù)三十年回顧與展望陰[J].水電廠自動化,2008,29(3):11-19.
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