人機語音交互系統在水電廠計算機監控系統中的運用論文
摘 要：水電站發展的必然趨勢就是智能化,一套合適的人機語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,大大減少人力和能源的消耗,以更好地實現現代化水電站“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在水電站計算機監控系統實際應用的初步分析和設計。實現系統信息集成平臺以及如何實現資源共享,是智能電站實現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展趨勢。
關鍵詞：計算機監控系統 人機語音交互系統 智能化電廠 可編程控制器
1 課題研究的主要內容
根據新建水電站“高自動化、高性能、高可靠性”的要求,通過一個開放的、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
人機語音交互水電站設計的目標是“無人值班”(無人),它提出了以下具體的計算機監控系統的要求：一是整個水電站的綜合集成系統實現監測的功能,每個單元之間是相互獨立的設備,在障礙出現時不影響其他單位監控功能的實現;二是根據現場的具體環境,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技術,以確保整個系統的安全性;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、可移植允許用戶二次開發。
2.2 功能要求
水電站計算機監控系統具備多個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。工廠控制站控制層,可以根據可調功率計劃來控制工廠的運作,主要負責實時數據采集和控制、處理和調整。自動電壓控制、工廠設備和自動控制,維護設備的操作和管理,人機界面的操作,軟件開發、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控功能的不斷完善和提高,現地控制單元的控制技術也隨之提高。低功耗的CPU模塊,智能化的FO模塊,標準化的網絡連接,安全的控制環境和網絡環境,方便簡單的組態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
可編程序控制器結合繼電器控制以及計算機技術的概念,使用一個可編程的內存,系統不僅可以執行邏輯運算,計數和定時指令以及順序控制等操作,專門為工業控制提供了很大的便利。PLC是工業控制的核心部分,該函數的優劣直接決定了程度的控制系統的功能的真正實現。
3.2 PLC的工作原理
PLC是通過循環掃描實現,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,執行用戶程序,詳細計算掃描周期,和輸入和輸出的狀態點,和刷新,最后訪問外部設備的端口,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 人機語音系統的實現
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信息的輸出設備。監控系統的人機語音交互功能,大液晶屏幕可以作為人機交互界面。當語音交互系統接收到指令指定的聲音輸入設備,提出當前指令。作為一個高度專業化的人機語音交互系統,除了高度智能語音糾錯等功能,還要求具備行業化的特征。
4.1 人機語音系統的原理 首先,系統需要被命令使用術語規范的調度,這樣不僅能體現操作人員的專業化,而且在系統中可以更準確地獲得指令包。再次，系統通過語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。語音系統模塊圖如圖4-1所示: 圖4-1 語音系統模塊圖
4.2 人機語音的自定義腳本語言 一般由IVR系統自動化提供服務,實現人機交互。從IVR的發展看,以前只有簡單的人機語音交互功能,應用程序通過固定的程序功能模塊。流程是通過編程,實現輸入法DTMF測試,輸出是預先錄制好的聲音,可以實現電話適配器。后來與日益增長的需求的發展和應用CTI技術、IVR開始添加腳本實現更復雜的功能。根據腳本解釋器,完成客戶輸入還有語音廣播、過程控制等。目前,最成熟的IVR的產品和應用程序通過使用自定義腳本來實現。
5 總結
本文通過國內外水電站計算機監控系統的開發過程,其技術的回顧和總結,結合人機語音交互水電廠“無人值班”設計,設計和開發了以PLC為控制單元的人機語音交互系統的水電站監控系統。計算機監控系統在水電廠得到利用,提高系統的安全性和高效性,在很大程度上提高了生產效率,同時在操作維護上面大大節省的成本,使整個水電站實現了“無人值班”要求。對于本課題研究的仍存在不足，由于現實條件和技術水平的限制,系統的穩定性、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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