在電力自動化領域，語音報警是在電力系統發生故障時，通過播放音響或播讀告警事項，提示值班員及時處理事故的一種報警方法。在調度自動化主站中，語音報警是一項必備的基本功能。目前，國內外各個電力自動化廠家研制的電力調度自動化主站系統中，都配有語音報警子系統。

各個廠家實現語音報警的方法不同，歸納起來，共有4種。早期，語音報警采用播放音響的方法，即在電網發生故障時播放警鈴、警笛提醒值班員。后來，錄制告警句的方法得到應用，即在系統建設時，針對重要的告警事項錄制好告警句，待電網發生故障時，播讀對應的告警句進行報警。

近年來，語音合成技術（TTS，Text To Speech）有了長足的發展，優秀的TTS可將規范文本轉化為高自然度的語音。因此，國內電力自動化廠家紛紛基于先進的TTS實現語音報警系統。TTS語音報警系統可分為兩種，一種是集中式，一種是分布式。

為使用方便，語音報警系統會提供“靜音”按鈕，以啟、停所有告警事項的語音報警；還會提供單個事項啟、停語音報警配置接口。

本文對音響報警、錄制告警句、集中式TTS和分布式TTS進行分析比較，探討調度主站語音報警系統的實現方法，并對TTS在語音報警系統中的應用進行預測。

音響報警

音響報警是最早用來語音報警系統的實現方法，原理簡單。

首先，需對電網產生的各種告警事項進行分類分級。常見的分類如事故跳閘、保護動作、設備異常、遙測越限、開關變位、通訊告警、SOE等。分級就是定義告警事項的優先級（如1級、2級、3級……）。

其次，需準備聲音文件（如wav文件），這些文件播放時，會發出警笛、警鈴聲。聲音文件應準備多個，可取事項分類數目和優先級數目的較大值，聲音文件的數目至少要等于這個值。為了滿足不同用戶的使用習慣，電力自動化廠家都會提供更多的聲音文件，供用戶選擇使用。

再次，需配置音響報警。用戶先選擇使用分類法還是分級法。若用分類法，則將分類和聲音文件關聯起來，如SOE關聯soe.wav；若用分級法，則將優先級和聲音文件關聯起來，如一級事項關聯alarm01.wav。事項的類型一般由主站系統自動判斷，而事項的優先級會給用戶預留配置接口，允許用戶指定。語音報警系統運行時，檢測到一個告警事項。

音響報警的流程如圖1所示。

圖1 音響報警流程

音響報警只能指明電網發生了何種類型或哪個優先級的告警，不能提示發生故障的廠站和故障設備。但是，它原理簡單，便于實現，現在仍得到較為廣泛的應用。

錄制告警句

錄制告警句的語音報警實現方法，是針對音響報警的不足提出的。當告警事項發生時，系統就會調用和播讀相應的告警句，明確提示值班員事故發生的廠站和故障設備。而且，那些專業術語、縮寫詞、數字、字母等非規范的詞匯也都能準確讀出。

錄制告警句式的語音報警，其實現過程和圖1類似，只是不判斷分類、分級，而是直接播放告警句文件。要實現告警句語音報警，需把一個主站系統中的所有重要的告警事項事先錄制成一個個語音文件，再和一個個告警事項關聯起來。

錄制告警句有很多缺點：

第一、告警句不具備復用性，不同用戶要重新錄制。第二、部署一套新系統時，需逐個錄制告警句，過程繁瑣，工作量大。第三、告警句錄制錯誤時無法更改，只能重新錄制。第四、對投運系統來說，若系統中新增廠站或廠站改造、異動，需重新錄制一些告警句。第五、要求嚴格時，需外聘專業的播音員錄制告警句，以保證語音、語調和語速等。第六、告警句和告警事項的關聯麻煩，由于告警事項多，常會關聯錯。由于這些缺點，這種語音報警的方式應用越來越少，它是受限于早期技術條件的產物。

?集中式TTS

TTS是語音合成技術，即文本-語音轉換技術。國內各電力自動化廠家基于TTS開發的語音報警系統，多采用CS模式的集中架構，如圖2所示。

圖2 基于TTS的集中式語音報警系統

圖2中，語音合成服務器是這種語音報警服務器的核心。各個調度員工作站作為客戶端，將要合成的告警實現描述文本通過網絡發送給語音合成服務器，語音合成服務器完成文本-語音轉換，將語音文件返回給調度員工作站，調度員工作站再播讀語音文件，完成語音報警。

與音響報警相比，集中式TTS語音報警能明確提示值班員發生故障的廠站和故障設備。與錄制告警句相比，集中式TTS的語音報警系統，省去了錄制告警句、關聯告警局的麻煩。

但是，集中式TTS還不是一種完美的語音報警系統：

第一、電力自動化主站系統隸屬安全Ⅰ區，多選用安全、可靠的UNIX/Linux操作系統，而TTS軟件受操作系統的影響較大，對一些UNIX操作系統的支持不夠，甚至不能支持某些高版本的Linux操縱系統，特別是普遍的不支持64位系統?？梢哉f，系統兼容性不足，已經成為TTS方式語音報警系統的發展瓶頸。

第二、TTS方式是集中式的語音報警系統，一旦語音合成服務器發生故障，整個系統就會癱瘓，各個客戶端無法完成語音報警。

第三、集中式TTS方式專業化程度不夠。對于電力自動化系統的一些專業術語，無法正確合成語音。比如YC，不能合成“遙測”，只能讀為Y、C。

第四、語音合成實時性有待提高。TTS方式下，報警事項文本先從客戶端通過網絡發給語音合成服務器，再從語音合成服務器返回合成的語音流，除去語音合成時間，傳輸時間是剛性的。

第五、TTS軟件的價格昂貴，系統集成的成本很高。

?分布式TTS

圖3 基于TTS的分布式語音報警系統

分布式TTS的語音報警系統架構如圖3所示。與集中式TTS相比，系統中沒有語音合成服務器，每個調度員工作站都接有一個TTS裝置。調度員工作站將告警事項的文本描述通過RS232串口發送給TTS裝置，TTS裝置將文本合成語音，再通過外接在TTS裝置上的音箱及時播讀出來。

這種分布式TTS的語音報警系統，與錄制告警句的語音報警系統相比，省去了錄制告警句、關聯告警句的麻煩。

與集中式TTS語音報警系統相比，第一、使用串口通信實現跨平臺跨系統，突破了集中式TTS語音報警系統兼容性不足的瓶頸。

第二、外置語音貓，分布式架構，降低了語音報警系統崩潰的風險。

第三、在分布式智能告警系統中，數據單向流動。告警文本從工作站進入TTS裝置，TTS裝置合成語音流并和音箱配合立即播放。在集中式TTS語音報警系統中，報警工作站經由網絡把文本發給語音合成服務器，語音合成服務器合成語音文件再經由網絡送回報警工作站播讀，傳輸耗時使得其語音報警實時性低于在分布式智能告警系統。

第四、分布式智能告警系統的經濟性比集中式TTS語音報警系統要好，且系統規模越大，分布式智能告警系統在經濟上（其實在技術上也一樣）的優勢越明顯。系統規模大，集中式TTS語音報警系統對語音合成服務器的要求越高，需要配置性能更高的服務器，且客戶端增多，費用也要增加。最后，它也采用TTS技術，完全保證了語音合成的準確性、語音播放的自然流暢性。

?理想的語音報警系統

分布式TTS語音報警系統不是最理想的語音報警系統，最重要的原因是采用了串口接入、外置于調度員工作站的TTS裝置，給系統的部署、上架、走線帶來了麻煩。

未來的發展方向，首先是TTS裝置的軟件化，其次是解決分布式TTS軟件平臺兼容性（即跨平臺跨系統），再有就是專業化，即針對電力系統開發、完善專門的語音庫。

還要說明的是，上述的各種方法不是孤立的，互斥的，用戶可根據主站系統的實際情況，選著其中的幾種方法來建設自己的語音報警系統。

?結語

本文對當前調度主站語音報警系統的4種實現方式即音響報警、錄制告警句、集中式TTS和分布式TTS進行分析比較，探討調度主站語音報警系統的實現方法，并對TTS在語音報警系統中的應用進行預測。可見，當前已有的語音報警方法各有利弊，根據用戶的需求混合使用某幾種語音報警方式建設語音報警系統不失為一種好辦法。

本文編自《電氣技術》，論文標題為“電力調度主站語音報警子系統”，作者為王飛、周志輝、張琦。