电力调度主站语音报警子系统

王 飞 周志辉 张 琦

（东方电子股份有限公司，山东 烟台 264000）

在电力自动化领域，语音报警是在电力系统发生故障时，通过播放音响或播读告警事项，提示值班员及时处理事故的一种报警方法。在调度自动化主站中，语音报警是一项必备的基本功能。目前，国内外各个电力自动化厂家研制的电力调度自动化主站系统中，都配有语音报警子系统。

各个厂家实现语音报警的方法不同，归纳起来，共有4种。早期，语音报警采用播放音响的方法，即在电网发生故障时播放警铃、警笛提醒值班员。后来，录制告警句的方法得到应用，即在系统建设时，针对重要的告警事项录制好告警句，待电网发生故障时，播读对应的告警句进行报警。近年来，语音合成技术（TTS，Text To Speech）有了长足的发展，优秀的TTS可将规范文本转化为高自然度的语音。因此，国内电力自动化厂家纷纷基于先进的TTS实现语音报警系统。TTS语音报警系统可分为两种，一种是集中式，一种是分布式。

为使用方便，语音报警系统会提供“静音”按钮，以启、停所有告警事项的语音报警；还会提供单个事项启、停语音报警配置接口。

本文对音响报警、录制告警句、集中式TTS和分布式TTS进行分析比较，探讨调度主站语音报警系统的实现方法，并对TTS在语音报警系统中的应用进行预测。

1 音响报警

音响报警是最早用来语音报警系统的实现方法，原理简单。

首先，需对电网产生的各种告警事项进行分类分级。常见的分类如事故跳闸、保护动作、设备异常、遥测越限、开关变位、通信告警、SOE等。分级就是定义告警事项的优先级（如1级、2级、3级……）。

其次，需准备声音文件（如wav文件），这些文件播放时，会发出警笛、警铃声。声音文件应准备多个，可取事项分类数目和优先级数目的较大值，声音文件的数目至少要等于这个值。为了满足不同用户的使用习惯，电力自动化厂家都会提供更多的声音文件，供用户选择使用。

再次，需配置音响报警。用户先选择使用分类法还是分级法。若用分类法，则将分类和声音文件关联起来，如SOE关联soe.wav；若用分级法，则将优先级和声音文件关联起来，如一级事项关联alarm01.wav。事项的类型一般由主站系统自动判断，而事项的优先级会给用户预留配置接口，允许用户指定。语音报警系统运行时，检测到一个告警事项。

音响报警的流程如图1所示。

图1 音响报警流程

音响报警只能指明电网发生了何种类型或哪个优先级的告警，不能提示发生故障的厂站和故障设备。但是，它原理简单，便于实现，现在仍得到较为广泛的应用。

2 录制告警句

录制告警句的语音报警实现方法，是针对音响报警的不足提出的。当告警事项发生时，系统就会调用和播读相应的告警句，明确提示值班员事故发生的厂站和故障设备。而且，那些专业术语、缩写词、数字、字母等非规范的词汇也都能准确读出。

录制告警句式的语音报警，其实现过程和图1类似，只是不判断分类、分级，而是直接播放告警句文件。要实现告警句语音报警，需把一个主站系统中的所有重要的告警事项事先录制成一个个语音文件，再和一个个告警事项关联起来。

录制告警句有很多缺点：①告警句不具备复用性，不同用户要重新录制；②部署一套新系统时，需逐个录制告警句，过程繁琐，工作量大；③告警句录制错误时无法更改，只能重新录制；④对投运系统来说，若系统中新增厂站或厂站改造、异动，需重新录制一些告警句；⑤要求严格时，需外聘专业的播音员录制告警句，以保证语音、语调和语速等；⑥告警句和告警事项的关联麻烦，由于告警事项多，常会关联错。由于这些缺点，这种语音报警的方式应用越来越少，它是受限于早期技术条件的产物。

3 集中式TTS

TTS是语音合成技术，即文本-语音转换技术。国内各电力自动化厂家基于TTS开发的语音报警系统，多采用CS模式的集中架构，如图2所示。

图2 基于TTS的集中式语音报警系统

图2中，语音合成服务器是这种语音报警服务器的核心。各个调度员工作站作为客户端，将要合成的告警实现描述文本通过网络发送给语音合成服务器，语音合成服务器完成文本-语音转换，将语音文件返回给调度员工作站，调度员工作站再播读语音文件，完成语音报警。

与音响报警相比，集中式TTS语音报警能明确提示值班员发生故障的厂站和故障设备。与录制告警句相比，集中式TTS的语音报警系统，省去了录制告警句、关联告警局的麻烦。但是，集中式TTS还不是一种完美的语音报警系统：第一，电力自动化主站系统隶属安全Ⅰ区，多选用安全、可靠的UNIX/Linux操作系统，而TTS软件受操作系统的影响较大，对一些UNIX操作系统的支持不够，甚至不能支持某些高版本的Linux操纵系统，特别是普遍的不支持64位系统。可以说，系统兼容性不足，已经成为TTS方式语音报警系统的发展瓶颈；第二，TTS方式是集中式的语音报警系统，一旦语音合成服务器发生故障，整个系统就会瘫痪，各个客户端无法完成语音报警；第三，集中式TTS方式专业化程度不够。对于电力自动化系统的一些专业术语，无法正确合成语音。比如YC，不能合成“遥测”，只能读为Y、C；第四，语音合成实时性有待提高。TTS方式下，报警事项文本先从客户端通过网络发给语音合成服务器，再从语音合成服务器返回合成的语音流，除去语音合成时间，传输时间是刚性的；第五，TTS软件的价格昂贵，系统集成的成本很高。

4 分布式TTS

分布式TTS的语音报警系统架构如图3所示。与集中式TTS相比，系统中没有语音合成服务器，每个调度员工作站都接有一个TTS装置。调度员工作站将告警事项的文本描述通过RS232串口发送个TTS装置，TTS装置将文本合成语音，再通过外接在TTS装置上的音箱及时播读出来。

图3 基于TTS的分布式语音报警系统

这种分布式TTS的语音报警系统，与录制告警句的语音报警系统相比，省去了录制告警句、关联告警句的麻烦。与集中式TTS语音报警系统相比：第一，使用串口通信实现跨平台跨系统，突破了集中式TTS语音报警系统兼容性不足的瓶颈；第二，外置语音猫，分布式架构，降低了语音报警系统崩溃的风险；第三，在分布式智能告警系统中，数据单向流动。告警文本从工作站进入TTS装置，TTS装置合成语音流并和音箱配合立即播放。在集中式TTS语音报警系统中，报警工作站经由网络把文本发给语音合成服务器，语音合成服务器合成语音文件再经由网络送回报警工作站播读，传输耗时使得其语音报警实时性低于在分布式智能告警系统。第四、分布式智能告警系统的经济性比集中式TTS语音报警系统要好，且系统规模越大，分布式智能告警系统在经济上（其实在技术上也一样）的优势越明显。系统规模大，集中式TTS语音报警系统对语音合成服务器的要求越高，需要配置性能更高的服务器，且客户端增多，费用也要增加；最后，它也采用TTS技术，完全保证了语音合成的准确性、语音播放的自然流畅性。

5 理想的语音报警系统

分布式TTS语音报警系统不是最理想的语音报警系统，最重要的原因是采用了串口接入、外置于调度员工作站的TTS装置，给系统的部署、上架、走线带来了麻烦。

未来的发展方向，首先是TTS装置的软件化，其次是解决分布式TTS软件平台兼容性（即跨平台跨系统），再有就是专业化，即针对电力系统开发、完善专门的语音库。

还要说明的是，上述的各种方法不是孤立的，互斥的，用户可根据主站系统的实际情况，选着其中的几种方法来建设自己的语音报警系统。

6 结论

本文对当前调度主站语音报警系统的4种实现方式即音响报警、录制告警句、集中式TTS和分布式TTS进行分析比较，探讨调度主站语音报警系统的实现方法，并对TTS在语音报警系统中的应用进行预测。可见，当前已有的语音报警方法各有利弊，根据用户的需求混合使用某几种语音报警方式建设语音报警系统不失为一种好办法。

[1]张治坤.基于 PDA的智能化语音朗读实现方法[J].南方电网技术, 2012, 6(z1): 65-68.

[2]郑丽丽,李征,朱辰.文语转换技术在水电厂语音报警系统中的应用[J].水电自动化与大坝监测, 2012, 26(6):1-3.

[3]杨洪耕,明娇,代海波.地区电网智能告警系统的实现[J].电力系统及其自动化学报,2011,23(2):105-109,126.

[4]汪琳瑛,何胜伟.语音合成技术在电力调度自动化系统中的应用[J].广东电力, 2006, 19(12):61-62, 79.

[5]何迎利.基于SMS和TTS的电力运行信息发布系统[J].电力系统通信, 2005, 26(148):48-51.