摘 要：語音卡在計(jì)算機(jī)電話集成技術(shù)中發(fā)揮著重要作用，是語音技術(shù)的核心部件。為了提高機(jī)場(chǎng)管道加油系統(tǒng)的工作效率和減少輸入信息的錯(cuò)誤，研制了基于語音技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過在機(jī)場(chǎng)管道供油工程的應(yīng)用，此項(xiàng)技術(shù)的可行性和可靠性得到了實(shí)踐驗(yàn)證。首先描述了語音卡和機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)的一般功能，然后在此基礎(chǔ)上介紹了系統(tǒng)底層硬件構(gòu)成條件，及利用語音卡構(gòu)建的硬件系統(tǒng)。最后介紹了通過軟件編程實(shí)現(xiàn)的語音技術(shù)在機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：語音卡　管道加油　自動(dòng)控制 　　目前許多機(jī)場(chǎng)管道加油系統(tǒng)面臨著設(shè)備改造和自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用問題，我們開發(fā)出一套利用語音技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)管道加油的自動(dòng)化系統(tǒng)，并成功地應(yīng)用于工程實(shí)踐。在機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用語音技術(shù)幫助操作人員按正常步驟正確使用設(shè)備輸入相關(guān)信息，順利完成加油操作。與其他輸入方式相比，語音技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“傻瓜式”操作，保證了輸入信息的正確性和完整性，在減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高了工作效率和加油能力。 一、語音卡的一般功能 　　語音卡，也稱語音板，是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容機(jī)的擴(kuò)展卡，能夠?qū)崿F(xiàn)語音處理功能。語音卡的種類繁多，有模擬語音處理卡、數(shù)字中繼接口語音卡、傳真卡、坐席轉(zhuǎn)接卡、會(huì)議功能卡、語音識(shí)別卡等等。電話語音卡是“計(jì)算機(jī)電話集成技術(shù)（CTI）”領(lǐng)域的核心部件之一，它的發(fā)展始終與語音技術(shù)的普及應(yīng)用和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步有著密切關(guān)系。 　　在本工程實(shí)踐中選用了北京五岳鑫信息技術(shù)有限公司的TW8VID模擬電話語音卡。此電話語音卡為八個(gè)獨(dú)立通道語音卡，配合不同模塊可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)線或外線功能，每一通道都可由軟件編程完成如下基本功能： 　　1.自動(dòng)檢測(cè)外線用戶打進(jìn)時(shí)的振鈴信號(hào)和內(nèi)線用戶摘掛機(jī)動(dòng)作; 　　2.可控制外線的摘掛機(jī)，內(nèi)線的饋電或振鈴; 　　3.采用PCM或ADPCM編碼方式對(duì)語音進(jìn)行數(shù)字化錄、放音，形成電腦語音文件; 　　4.將數(shù)字化電腦語音文件送到電話線上; 　　5.接收用戶的電話機(jī)按鍵信號(hào)（雙音多頻碼、DTMF），支持FSK、DTMF兩種送主叫號(hào)碼制式; 　　6.檢測(cè)錄放過程中的極性反轉(zhuǎn)信號(hào); 　　7.準(zhǔn)確接收交換機(jī)送來的主叫號(hào)碼; 　　8.實(shí)現(xiàn)程控機(jī)的功能; 　　9.選用不同的模塊實(shí)現(xiàn)人工座席、同步錄音等功能; 　　10.與傳真卡構(gòu)成語音/傳真系統(tǒng)，與會(huì)議卡構(gòu)成電話會(huì)議系統(tǒng); 　　11.單機(jī)支持下16塊語音卡，可實(shí)現(xiàn)128線間的無阻塞交換; 　　12.其他功能，如任意兩通道相互通話、可調(diào)語音壓縮比等。 　　根據(jù)系統(tǒng)需要，本自動(dòng)化系統(tǒng)軟件在針對(duì)語音卡編制程序時(shí)，主要用到了前6項(xiàng)功能：檢測(cè)防爆電話機(jī)的摘掛機(jī)狀態(tài);控制外場(chǎng)電話的摘掛機(jī)，并根據(jù)需要振鈴;錄制多條獨(dú)立的提示語音信息文件;根據(jù)預(yù)定程序適時(shí)將提示語音文件傳送到對(duì)應(yīng)的防爆電話機(jī)上;接收用戶在防爆電話機(jī)上輸入的按鍵信息等等。 二、機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)的一般功能 　　從目前研制或在用的機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀來看，其功能主要有以下幾個(gè)方面： 　　1.油罐液位檢測(cè) 　　油罐液位的檢測(cè)一般通過與計(jì)算機(jī)相連的液位傳感器來完成。油罐液位信號(hào)既可以在現(xiàn)場(chǎng)顯示，也可以經(jīng)放大后遠(yuǎn)傳在集中控制室計(jì)算機(jī)上顯示和記錄。油罐液位信號(hào)可以幫助管理人員觀測(cè)油罐內(nèi)油料高度的變化情況，及時(shí)調(diào)整使用油罐，還可以防止收油的冒油和發(fā)油時(shí)空罐。 　　2.油泵電機(jī)及閥門控制 　　泵房內(nèi)的油泵通常采用變頻調(diào)速方式來控制。當(dāng)加油口數(shù)量多、油料流量大時(shí)，油泵電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)以輸出較大功率，使油泵流量增大來滿足要求;當(dāng)加油口數(shù)量少、油料流量小時(shí)，油泵電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)，使油泵流量減小。機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中某些需要自動(dòng)控制的閥門一般采用電動(dòng)閥或電液閥，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)后可以控制此類閥門的啟閉以連通或切斷油料的通路。 　　3.加油量控制 　　管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中普遍采用帶發(fā)訊器的流量計(jì)，可以現(xiàn)場(chǎng)顯示加油量，也可以按不同制式、不同信號(hào)類型輸出加油過程中的瞬時(shí)流量或累積流量信息，放大遠(yuǎn)傳后被計(jì)算機(jī)接受，從而配合軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加油量的控制。一般有兩種方式：定量加油和不定量加油。這兩種方式根據(jù)系統(tǒng)需要而定，正常情況下采用定量加油方式以減少工作量，但在特殊情況下也可以實(shí)現(xiàn)不定量加油，防止出現(xiàn)加油數(shù)據(jù)丟失而虧損油料。 　　4.信息遠(yuǎn)程輸入 　　加油信息可以通過多種信息輸入技術(shù)來獲得，如鍵盤輸入技術(shù)、IC卡技術(shù)、條形碼技術(shù)等等。不同輸入方式的優(yōu)缺點(diǎn)在這里不作論述，本文介紹的自動(dòng)化系統(tǒng)采用的是配合語音技術(shù)的鍵盤輸入技術(shù)。用戶通過加油終端的防爆電話機(jī)輸入加油員代號(hào)、加油員密碼、受油裝備代號(hào)、加油量等數(shù)據(jù)，由控制計(jì)算機(jī)接收識(shí)別后記錄、存儲(chǔ)，供管理信息系統(tǒng)調(diào)用。 　　5.加油數(shù)據(jù)接收 　　油料的溫度、壓力通過安裝在管道上的溫度傳感器和壓力傳感器給出;加油時(shí)間由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集記錄;加油位置由安裝在加油終端的輸入設(shè)備不同標(biāo)識(shí)來代表;加油的體積數(shù)量由流量計(jì)直接給出，體積乘上與油料溫度相對(duì)應(yīng)的密度可得到加注油料的質(zhì)量。這些信息通過不同設(shè)備來獲取、驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)加油數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和存儲(chǔ)，以方便整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。 　　6.管理信息系統(tǒng) 　　建立管理信息系統(tǒng)，綜合管理油料儲(chǔ)存、收發(fā)、消耗及日常的日、月、季報(bào)表，自動(dòng)進(jìn)行油料數(shù)據(jù)的綜合處理，可以實(shí)現(xiàn)油料信息各種類別的查詢、管理，并可生成并打印報(bào)表。進(jìn)入油料系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)后，可以進(jìn)行油料信息的遠(yuǎn)傳和共享，方便上級(jí)管理對(duì)本單位油料帳目的清查和核對(duì)。 三、基于語音技術(shù)的機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 　　在此機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要采集的數(shù)據(jù)一般包括加油數(shù)量、油料溫度、油料壓力、加油時(shí)間、加油位置及加油操作信息。流量計(jì)發(fā)出脈沖信號(hào)通過轉(zhuǎn)換來獲取加注油料的體積數(shù)量;溫度傳感器發(fā)出模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換后可以獲取油料溫度信息，實(shí)現(xiàn)由加注油料的體積自動(dòng)計(jì)算出加油油料的重量;壓力傳感器發(fā)出模擬信號(hào)來表示管道系統(tǒng)的壓力變化情況;不同輸入設(shè)備的標(biāo)識(shí)代表了不同的加油位置;加油時(shí)間和操作信息可以由計(jì)算機(jī)通過語音卡和輸入設(shè)備自動(dòng)獲取并完成信息反饋。管道系統(tǒng)中油料的流動(dòng)由計(jì)算機(jī)通過編制的軟件及時(shí)發(fā)出數(shù)字量信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥門啟閉來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 　　在滿足上述硬件構(gòu)成條件的前提下，本工程實(shí)踐的機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。溫度、壓力傳感器安裝在油料泵房內(nèi)，流量計(jì)、電動(dòng)閥門（這里選用了電液閥）和防爆電話機(jī)分別安裝在不同位置的加油終端處，并賦于不同的標(biāo)識(shí)碼。 [align=center] 圖1　機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖[/align] 　　根據(jù)系統(tǒng)集成所遵循的原則，選用康拓的工控機(jī)（研華的主板）及其工業(yè)級(jí)板卡來構(gòu)建機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)系統(tǒng)，其硬件連接如圖2所示。根據(jù)工程實(shí)際需要，現(xiàn)場(chǎng)有如下I/O信號(hào)類型：流量計(jì)輸出的脈沖信號(hào)、壓力傳感器和溫度傳感器輸出的模擬信號(hào)、用于控制電液閥啟閉而輸入的數(shù)字信號(hào)、防爆電話機(jī)輸出的DTMF信號(hào)等等。其中，DTMF信號(hào)需要通過語音卡來接受識(shí)別，電腦提示語音文件也要通過語音卡傳送到防爆電話機(jī)發(fā)出聲音。 [align=center] 圖2　機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)硬件連接圖[/align] 　　在構(gòu)建此硬件系統(tǒng)時(shí)，自制了部分接線端子板和調(diào)理電路，對(duì)信號(hào)整理情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)并最終成功應(yīng)用于實(shí)際工程。為配合語音卡的軟件開發(fā)，做了大量實(shí)驗(yàn)，搞清楚了防爆電話機(jī)各鍵輸出信息經(jīng)語音卡接收后所對(duì)應(yīng)的ASCII碼，并對(duì)其信號(hào)傳輸抗干擾能力進(jìn)行了測(cè)試。 四、語音技術(shù)在機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用 　　按照用戶提出的需要，認(rèn)真地完成了機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)軟件的功能分析、方案設(shè)計(jì)和用戶咨詢等環(huán)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)問題與用戶進(jìn)行了深入的溝通和探討，最后達(dá)成一致意見。系統(tǒng)軟件用Delphi 5.0進(jìn)行開發(fā)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，模塊化設(shè)計(jì)，保持良好的繼承性、擴(kuò)展性、可維護(hù)性等特點(diǎn)，留有擴(kuò)展余地，方便有條件時(shí)擴(kuò)充。此軟件設(shè)計(jì)包括進(jìn)入窗體、更改密碼窗體、加油系統(tǒng)監(jiān)控窗體、信息管理窗體、結(jié)束窗體等。加油操作信息的輸入、接收與反饋由防爆電話機(jī)和語音卡配合完成。 　　TW8VID語音卡八個(gè)通道上全部配置內(nèi)線模塊，分別連通加油系統(tǒng)的八個(gè)加油口。每個(gè)加油口上安裝一部防爆電話機(jī)，用于輸入加油信息和接收系統(tǒng)傳出的提示語音信息，以方便提示用戶進(jìn)行下一步操作。輸出的提示語音信息事先通過電話進(jìn)行錄制，形成電腦語音文件并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中以供調(diào)用。語音技術(shù)在此系統(tǒng)中主要完成如下功能： 　　1.系統(tǒng)初始化語音卡各通道，監(jiān)測(cè)各通道的是否摘機(jī)。 　　2.系統(tǒng)檢測(cè)到某一通道摘機(jī)后，加油系統(tǒng)監(jiān)控窗體上相對(duì)應(yīng)的加油口顯示飛機(jī)圖標(biāo)，并輸出“請(qǐng)輸入加油員代號(hào)，按#鍵結(jié)束”提示語音。 　　3.用戶輸入加油員代號(hào)后，系統(tǒng)查詢此加油員代號(hào)是否存在于數(shù)據(jù)庫。若不存在，提示重新輸入。若存在，語音提示輸入加油員密碼。 　　4.用戶輸入加油員密碼后，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中查詢此密碼是否與上述代號(hào)所對(duì)應(yīng)的密碼匹配。若不匹配，提示重新輸入，三次無效后將此通道設(shè)為待機(jī)狀態(tài)。若匹配，語音提示輸入受油裝備代號(hào)。 　　5.用戶輸入受油裝備代號(hào)后，系統(tǒng)查詢此受油裝備代號(hào)是否存在于數(shù)據(jù)庫。若不存在，提示重新輸入。若存在，系統(tǒng)在窗體上顯示受油裝備代號(hào)，并語音提示輸入加油量。 　　6.用戶輸入加油量后，系統(tǒng)查詢此加油量是否小于此裝備的最大加油量。若大于最大加油量，提示重新輸入以防止加油時(shí)溢出。否則語音提示“現(xiàn)在開始加油，加油結(jié)束后請(qǐng)掛機(jī)”，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的電液閥輸出開啟信號(hào)，打開閥門開始加油。 　　7.系統(tǒng)在窗體上顯示預(yù)置加油量，并根據(jù)流量計(jì)輸出的脈沖信號(hào)顯示轉(zhuǎn)換后的實(shí)時(shí)加油量。加油過程中，在實(shí)時(shí)加油量小于預(yù)置加油量時(shí)如果用戶掛機(jī)，系統(tǒng)將此實(shí)時(shí)加油量存入數(shù)據(jù)庫并輸出關(guān)閉電液閥的信號(hào)，這種情況為不定量加油。如果加油過程中用戶不干預(yù)，則當(dāng)實(shí)時(shí)加油量等于預(yù)置加油量時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)輸出關(guān)閉電液閥的信號(hào)，停止加油并將加油量存入數(shù)據(jù)庫。這種情況為定量加油。 　　8.系統(tǒng)掛機(jī)后，把此通道設(shè)為待機(jī)狀態(tài)。 　　壓力傳感器和溫度傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換后在加油系統(tǒng)監(jiān)控窗體上顯示加油系統(tǒng)的溫度和壓力，供管理員判斷加油系統(tǒng)是否正常工作。每次存儲(chǔ)加油數(shù)據(jù)的同時(shí)，將系統(tǒng)測(cè)到的油料溫度、加油位置、加油時(shí)間等信息存入數(shù)據(jù)庫，方便加油信息管理。 　　本機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)安裝完成后，對(duì)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的調(diào)試，并對(duì)操作和管理人員進(jìn)行了軟件使用培訓(xùn)，使其掌握了此系統(tǒng)的使用方法和注意事項(xiàng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了實(shí)際加油演練。用戶根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)系統(tǒng)的硬、軟件進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了試驗(yàn)，最后順利完成了驗(yàn)收。 　　系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，用戶反饋回來的信息表明：硬件運(yùn)行可靠，軟件功能完善，信息傳輸穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整。語音技術(shù)在機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用提高了操作人員工作效率，減少了新職員培訓(xùn)時(shí)間，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)油料供應(yīng)能力的加強(qiáng)有明顯促進(jìn)作用，是其特色和亮點(diǎn)。 五、結(jié)束語 　　基于語音技術(shù)的機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)研制完成后，在多個(gè)機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了安裝使用。實(shí)踐應(yīng)用表明這是一種操作簡單、性能可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)方案，具有人性化設(shè)計(jì)、“傻瓜”式操作、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，大大地減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和單位的經(jīng)濟(jì)效益，受到了用戶的普遍好評(píng)。 　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：首次提出了語音技術(shù)在機(jī)場(chǎng)管道加油自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用并成功將之付諸實(shí)踐;設(shè)計(jì)了適用于管道加油系統(tǒng)的語音技術(shù)應(yīng)用步驟和提示信息。