人机语音交互系统在水电厂计算机监控系统中的运用论文

人机语音交互系统在水电厂计算机监控系统中的运用论文

　　摘 要：水电站发展的必然趋势就是智能化,一套合适的人机语音交互系统在水电站计算机监控系统中,合理的应用可以化繁为简,大大减少人力和能源的消耗,以更好地实现现代化水电站“无人值班,少无人值守”理念。在这里主要是对人机语音交互系统在水电站计算机监控系统实际应用的初步分析和设计。实现系统信息集成平台以及如何实现资源共享,是智能电站实现过程相当重要的一点。可以说,人机交互智能水电厂将会成为水电站自动化的发展趋势。

　　关键词：计算机监控系统 人机语音交互系统 智能化电厂 可编程控制器

　　1 课题研究的主要内容

　　根据新建水电站“高自动化、高性能、高可靠性”的要求,通过一个开放的、模块化的结构设计、监控和控制系统的集成,数据采集和处理,以提高监测的整体效率。大型水电站梯级调度中心对较多设备进行控制,尽管大量的操作可以完成微机控制,但仍停留在键盘和鼠标操作,一个操作任务特别是故障或事故处理,员工就有点忙不过来,一套合适的人机语音交互系统可以极大地改善这种情况。

　　2 智能化计算机监控系统的设计要求

　　2.1 设计原则

　　人机语音交互水电站设计的目标是“无人值班”(无人),它提出了以下具体的计算机监控系统的要求：一是整个水电站的综合集成系统实现监测的功能,每个单元之间是相互独立的设备,在障碍出现时不影响其他单位监控功能的实现;二是根据现场的具体环境,防震、防潮、闪电保护等一系列安全措施;三是电源、中央处理器和以太网技术,以确保整个系统的安全性;四是系统友好的人机界面、人机接口功能强,易于使用;五是系统软件可扩展、可移植允许用户二次开发。

　　2.2 功能要求

　　水电站计算机监控系统具备多个分布式资源和统一的操作系统,可以快速、有效的监测控制对象。工厂控制站控制层,可以根据可调功率计划来控制工厂的运作,主要负责实时数据采集和控制、处理和调整。自动电压控制、工厂设备和自动控制,维护设备的操作和管理,人机界面的操作,软件开发、通信,以及其他功能。

　　3 控制单元的选择

　　随着水电厂的计算机监控功能的不断完善和提高,现地控制单元的控制技术也随之提高。低功耗的CPU模块,智能化的FO模块,标准化的网络连接,安全的控制环境和网络环境,方便简单的组态软件等极大的提高了LCU的安全性、可靠性、实时性和易用性。

　　3.1 PLC概况

　　可编程序控制器结合继电器控制以及计算机技术的概念,使用一个可编程的内存,系统不仅可以执行逻辑运算,计数和定时指令以及顺序控制等操作,专门为工业控制提供了很大的便利。PLC是工业控制的核心部分,该函数的优劣直接决定了程度的控制系统的功能的真正实现。

　　3.2 PLC的工作原理

　　PLC是通过循环扫描实现,工作过程输入采样、输出刷新阶段。上电后,首先检查硬件正常与否,然后从上到下的顺序,执行用户程序,详细计算扫描周期,和输入和输出的状态点,和刷新,最后访问外部设备的端口,控制设备外部工作。其具体的扫描周期图图3-2所示如下：   图3-2 PLC扫描周期图

　　4 人机语音系统的实现

　　大多数现有的监控系统配备有大尺寸液晶屏,通常作为系统的一部分,在正常操作,设备故障和事故在一些重要的行动信息的输出设备。监控系统的人机语音交互功能,大液晶屏幕可以作为人机交互界面。当语音交互系统接收到指令指定的声音输入设备,提出当前指令。作为一个高度专业化的人机语音交互系统,除了高度智能语音纠错等功能,还要求具备行业化的特征。

　　4.1 人机语音系统的原理  首先,系统需要被命令使用术语规范的调度,这样不仅能体现操作人员的专业化,而且在系统中可以更准确地获得指令包。再次，系统通过语音识别系统运行不同权限。不同的权限定义，规范操作员的操作,大大减少错误操作和操作越级的情况出现。语音系统模块图如图4-1所示:   图4-1 语音系统模块图

　　4.2 人机语音的自定义脚本语言  一般由IVR系统自动化提供服务,实现人机交互。从IVR的发展看,以前只有简单的人机语音交互功能,应用程序通过固定的程序功能模块。流程是通过编程,实现输入法DTMF测试,输出是预先录制好的声音,可以实现电话适配器。后来与日益增长的需求的发展和应用CTI技术、IVR开始添加脚本实现更复杂的功能。根据脚本解释器,完成客户输入还有语音广播、过程控制等。目前,最成熟的IVR的产品和应用程序通过使用自定义脚本来实现。

　　5 总结

　　本文通过国内外水电站计算机监控系统的开发过程,其技术的回顾和总结,结合人机语音交互水电厂“无人值班”设计,设计和开发了以PLC为控制单元的人机语音交互系统的水电站监控系统。计算机监控系统在水电厂得到利用,提高系统的安全性和高效性,在很大程度上提高了生产效率,同时在操作维护上面大大节省的成本,使整个水电站实现了“无人值班”要求。对于本课题研究的仍存在不足，由于现实条件和技术水平的限制,系统的稳定性、可靠性和等都有限，后期将进一步深究。

　　参考文献：  [1]王德宽,孙增义,王桂平,等.水电厂自动化技术三十年回顾与展望阴[J].水电厂自动化,2008,29(3):11-19.

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