基于知识图谱和语音识别的电网运检智能AI助手

盛慧 任堂正 包云康 王蓓菁 陈海燕

（1.国网上海市电力公司 上海市 200122 2.国网上海青浦供电公司 上海市 201799）（3.国网上海浦东供电公司 上海市 200122 4.上海欣能信息科技发展有限公司 上海市 200023）

1 研究背景

上海正加快国际经济、金融、贸易、航运和科技创新“五个中心”建设，已逐步成为中国面向世界的会客厅，供电保障覆盖面越来越广泛，对城市电网运行可靠性要求的不断提高，对设备管理精益化要求也越来越高。为了做好保障工作和精细化的运维工作，基层工作人员和保障指挥人员，对信息系统支撑能力要求也越来越高。需要借助智能化分析手段，提高信息获取、整合、利用的能力。上海公司以进博会供电保障会契机，开始探索人工智能技术在运检工作的研究与应用。

2 技术原理介绍

2.1 知识图谱

参考《知识图谱发展报告2018年版》、《知识图谱标准化白皮书》，可以将知识图谱技术分为以下几个方面。

2.1.1 知识抽取

知识抽取技术是从不同结构、不同类型、不同来源的数据中提取出计算机可以识别和计算的结构化数据，以对知识进行进一步的分析和利用。知识抽取包括了实体识别和建模、实体关系学习、以及事件知识学习。实体识别是从数据源中自动识别/抽取出专有名词或有意义的名词和短语，并将其加入到现有知识库中。实体关系学习也称为关系抽取，是从文本中自动发现实体之间的语义关系，将文本中的关系映射到实体关系三元组上。事件能描述是颗粒度更大的、动态的、结构化的知识，是知识资源的重要补充。

2.1.2 知识表示

知识表示是将现实世界中存在的知识转换成计算机可识别和存储的内容，是一种描述知识的数据结构。知识表示是知识工程中的一个基础环节，在人工智能的构建中具有关键作用。机器通过学习大量知识，特别是常识知识，才能表现出类似人类的行为，实现真正类人的智能。

2.1.3 知识融合

知识融合面向需求和创新，以多元异构数据为基础，在本体库和规则库的支持下，通过知识抽取和知识表示，获取隐含的或有价值的新知识，同时优化知识的结构和内涵，提供知识服务和决策问题。

2.1.4 知识计算

知识计算是基于已构建的知识图谱进行知识能力输出的过程。主要包括知识统计和图挖掘、知识推理。知识统计和图挖掘及基于图论的相关算法，实现基础性查询、统计分析和图挖掘计算。知识推理是指通过规则或机器学习，预测推理新的关系和信息。常见的方法有规则推理、

2.2 语音识别

语音识别最重要的两个环节是语音采集和语音转写。语音采集决定了要处理的音频的特征，语音转写要根据音频特征设计模型进行。按照识别内容可以将语音识别分为语义识别和声学识别。语义识别的目的是将人类语音中的词汇信息转换为计算机可处理信息。声学识别是指通过语音信号提取说话人的声学特征，识别出语音信号中的因素、音节等发音单元。技术架构如图1所示。

图1

3 AI智能助手介绍

3.1 技术架构

图3

智能助手集成电网运行数据和物联监控数据等各类数据，通过大数据分析实现智能研判，具备信息汇集、智能研判、异常告警、辅助指挥、语音问答等功能，基于电力专业知识图谱、智能指挥决策模型库，构建电力巡检辅助支撑“智慧大脑”。智能助手的集成架构如图2。

图2

3.2 功能介绍

3.2.1 信息汇集

智能助手部署在办公电脑、智能巡检机器人、移动掌机上，可以从PMS2.0、供服系统、营销系统、用采系统、物联平台等各类系统汇集相关数据，包括电网设备台账信息、运行信息、历史运维履历信息，以及各类机器人、物联传感监测信息等，将信息进行收集汇总至智能助手数据中心，支撑工作人员更加全面、高效、便捷地感知作业现场的设备运行及环境监测信息，提升巡检工作质效。

3.2.2 智能研判

智能助手通过采集的数据进行智能研判，也可以集成现有系统中的智能研判功能，对收集汇总的信息根据模型算法和业务逻辑进行处理和分析，自动判断设备运行状态、缺陷类别、故障类型等，实现状态辅助研判。

3.2.3 异常告警

智能助手具备自然语音转换、语音播报等功能。一方面，当智能助手通过状态研判自行发现异常情况时，可以进行语音告警提醒。另一方面，当智能机器人把巡视过程中发现的问题或巡视结果发送至指挥中心后，智能助手可以将文字信息转换成人类语言，以语音的形式播报给指挥人员。

3.2.4 辅助指挥

智能助手的辅助指挥功能，主要体现在辅助决策和智能控制两方面。

（1）智能助手可以将异常告警形成主动工单，经过人工确认后，进行自动派单，实现辅助决策。

（2）指挥人员和可以通过智能助手，通过语音下发指令，在不操作系统的前提下，控制各指挥系统进行页面和内容切换，控制智能巡检机器人进行巡检，以机器人视角，实时查看巡视现场视频，了解现场情况。

3.2.5 知识问答

借助知识图谱技术，通过海量电力、电网运维检修专业知识进行学习，构建电力运检专业知识图谱库。集成了语音采集、语音识别、自然语言理解、自然语言合成等功能，拥有语音闲聊、电力知识问答、电网运行状态播报、实时语音查询电网指标等功能。在现场作业过程中，工作人员可以在线听取或查看电网综合态势、设备实时运行、现场环境监测、周边资源部署等信息。

4 应用成效

基于知识图谱和语音识别的电网运检智能AI助手研究成果在上海第二届进口博览会供电保障期间试点应用。一方面，一线工作人员和设备管理人员通过知识图谱问答可以快速便捷地进行专业知识学习，有效地降低了人员培训成本和管理成本。另一方面，智能助手用于系统交互控制、机器人控制、现场信息获取等，支撑管理人员的决策指挥，实现现场作业人员的信息获取和远程汇报，解放作业人员双手，提升工作效率和服务水平。