一种语音控制煤矿综合自动化系统及方法与流程

1.本发明属于井煤矿信息化监测控制领域工。特别是涉及一种语音控制煤矿综合自动化系统及方法。


背景技术：

2.煤矿综合自动化系统包括煤矿生产系统各类监测和控制软件，软件以工业以太环网为核心，以工业数据采集平台为基础，结合二维、三维、gis进行综合构建。平台集成煤矿生产所有子系统，实现全矿井的综合监管与数据共享，对全矿的子系统进行统一管理、统一监测、远程控制。现阶段，远程控制主要由调度员操作，安全保障通过二次确认或者输入密码的方式。但随着集控系统增多，远程控制涉及的业务领域越来越多，给调度员造成很大的困难；当调度员临时离开忘记退出系统或者密码被盗取时，产生很大的安全风险。


技术实现要素：

3.本发明提供一种语音控制煤矿综合自动化系统及方法，用以解决煤矿综合自动化系统控制流程复杂，操作员身份认证和权限管控风险等问题。
4.本发明提供一种语音控制煤矿综合自动化系统，包括：硬件部分：麦克风、音箱、摄像头、主机、显示器；软件部分：综合自动化系统、工业数据采集软件、iot数据采集平台、智能语音服务引擎、人脸识别引擎、权限管理引擎和控制执行引擎；所述的麦克风具有开始调用按钮，按下按钮开始拾音，松开按钮，拾音结束，同时调用语音合成引擎。
5.所述的智能语音服务引擎包括语音识别引擎、语义理解引擎、语音合成引擎。
6.所述的人脸识别引擎具有人脸识别功能，人脸录入功能。
7.所述的权限管理引擎具有根据人脸识别结果确定当前操作人能够操作煤矿生产子系统和设备清单功能。
8.所述的控制执行引擎具有根据语义理解引擎给出的指令代码匹配对应控制程序并执行的功能。
9.所述的语音识别引擎包含煤炭行业词库，能够准确识别煤炭行业专业名词，对识别不到的行业名词可以动态添加热词。
10.所述的语义理解引擎能够根据语音识别结果匹配相应控制意图输出控制代码的功能。匹配成功时，调用语义合成引擎，通过音箱播放“请进行人脸识别权限认证”提醒；当未匹配到对应意图时，给出“控制意图匹配失败，请先录入控制意图”提醒；支持控制意图自定义编辑，同义词编辑功能。
11.一种煤矿综合自动化语音控制方法，包括：步骤1，按下麦克风按钮开始拾音，普通话说出控制指令，例如：“启动主排水1号水泵”，松开按钮，拾音结束；
步骤2，调用语音识别引擎将语音控制指令转换为文字控制指令；步骤3，调用语义理解引擎匹配文字控制指令对应的控制意图代码，匹配成功，则调用语音合成引擎将“请进行人脸识别权限认证”合成语音通过音箱播报；匹配失败，则调用语音合成引擎将“控制意图匹配失败，请先录入控制意图”合成语音通过音箱播报，结束控制流程；步骤4，摄像头进行人脸识别，识别成功，则调用语音合成引擎将“人脸识别成功”合成语音通过音箱播报；识别失败，则调用语音合成引擎将“人脸识别失败，请重新验证”合成语音通过音箱播报，重复步骤4。两次失败，调用语音合成引擎将“人脸信息有误，请联系管理员”合成语音通过音箱播报，结束控制流程；步骤5，调用权限管理引擎判断操作人是否具有改控制命令的权限，有操作权限，则调用语音合成引擎将“权限认证通过”合成语音通过音箱播报；无操作权限，则调用语音合成引擎将“无此项控制权限，请先联系管理员开通权限”合成语音通过音箱播报，结束控制流程；步骤6，调用控制执行引擎，执行控制命令意图对应代码块，通过iot数据采集平台将控制指令写入工业数据采集软件，通过工业控制网写入边缘控制器；步骤7，边缘控制器将控制结果数据通过工业控制网同步到工业数据采集软件，iot数据采集平台将监测变量写入数据库，通过综合自动化系统前端显示控制结果。
12.本发明所述的一种语音控制煤矿综合自动化系统具有以下优点：1、本发明实施例将智能语音技术应用在煤矿综合自动化系统中，将复杂的控制逻辑封装成特定命令意图的代码块，通过简单交互就可以实现远程控制，提高了调度员控制效率，降低控制难度，降低手动控制失误造成的风险；2、人脸识别对操作人员进行认证和权限审核，提高了控制的安全性。
附图说明
13.图1为本发明所述的一种语音控制煤矿综合自动化系统结构图。
具体实施方式
14.下面结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整的描述。
15.图1为本发明提供的一种语音控制煤矿综合自动化系统结构示意图；如图1所示，该系统包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括：麦克风、音箱、摄像头、主机、显示器；软件部分包括：综合自动化系统、工业数据采集软件、iot数据采集平台、智能语音服务引擎、人脸识别引擎、权限管理引擎和控制执行引擎。
16.主机通过音频线连接麦克风和音箱，通过usb线连接摄像头，hdmi高清线连接显示器；智能语音服务引擎、人脸识别引擎、权限管理引擎和控制执行引擎以微服务方式部署在主机系统上，综合自动化系统、工业数据采集软件、iot数据采集平台安装在主机中。
17.麦克风具有开始调用按钮，按下按钮开始拾音，操作员普通话说出语音控制命令，松开按钮，拾音结束，同时调用语音合成引擎。
18.智能语音服务引擎包括语音识别引擎、语义理解引擎、语音合成引擎。
19.语音识别引擎，可以将语音信息转换为文字信息，本发明语音识别引擎中包含了
煤炭行业热词识别，煤炭行业词库可以进行动态更新。
20.语义理解引擎能够根据文字命令匹配相应控制意图输出控制代码的功能。支持控制意图自定义编辑，同义词编辑功能。实用前，需先将控制意图录入语音识别引擎，测试通过后可以使用，使用过程中出现识别率低的情况，录入实体词同义词提高识别命中率；出现未匹配意图时，需将意图增录入语义理解引擎。
21.语音合成引擎,可以将任意文本信息转换成音频信息，能够自定义选择多音字在煤炭行业的特殊读音。
22.人脸识别引擎具有人脸识别功能，人脸录入功能。在实用之前需要先将调度员详细信息和人脸特征信息录入系统中，实用过程中出现人脸识别失败、人脸信息丢失时，应进行重新录入。
23.权限管理引擎具有根据人脸识别结果确定当前操作人能够操作煤矿生产子系统和设备清单功能。使用前，管理员需先分配控制权限给对应的操作员，具有权限分配、权限修改、权限收回等功能。
24.控制执行引擎具有根据语义理解引擎给出的指令代码匹配对应控制程序并执行的功能。
25.本发明实施例中还提供了煤矿综合自动化系统语音控制方法，包括以下步骤：步骤1，按下麦克风按钮开始拾音，普通话说出控制指令，例如：“启动主排水1号水泵”，松开按钮，拾音结束；步骤2，调用语音识别引擎将语音控制指令转换为文字控制指令；步骤3，调用语义理解引擎匹配文字控制指令对应的控制意图代码，匹配成功，则调用语音合成引擎将“请进行人脸识别权限认证”合成语音通过音箱播报；匹配失败，则调用语音合成引擎将“控制意图匹配失败，请先录入控制意图”合成语音通过音箱播报，结束控制流程；步骤4，摄像头进行人脸识别，识别成功，则调用语音合成引擎将“人脸识别成功”合成语音通过音箱播报；识别失败，则调用语音合成引擎将“人脸识别失败，请重新验证”合成语音通过音箱播报，重复步骤4。两次失败，调用语音合成引擎将“人脸信息有误，请联系管理员”合成语音通过音箱播报，结束控制流程；步骤5，调用权限管理引擎判断操作人是否具有改控制命令的权限，有操作权限，则调用语音合成引擎将“权限认证通过”合成语音通过音箱播报；无操作权限，则调用语音合成引擎将“无此项控制权限，请先联系管理员开通权限”合成语音通过音箱播报，结束控制流程；步骤6，调用控制执行引擎，执行控制命令意图对应代码块，通过iot数据采集平台将控制指令写入工业数据采集软件，通过工业控制网写入边缘控制器；步骤7，边缘控制器将控制结果数据通过工业控制网同步到工业数据采集软件，iot数据采集平台将监测变量写入数据库，通过综合自动化系统前端显示控制结果。
26.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。