一种基于语音交互的故障诊断系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于语音交互的故障诊断技术领域，具体地说是一种基于语音交互的 故障诊断系统。 二、
【背景技术】
[0002] 故障是一切设备都不可避免的现象，常用的故障诊断方法有基于经验的故障诊断 和基于技术资料的故障诊断方法。基于经验的故障诊断方法是最古老的诊断方法，这类方 法成本低、应用范围广、诊断迅速，但对排故人员经验的要求较高，不利于年轻排故人员的 成长。基于技术资料的故障诊断是利用设备制造商提供的技术资料进行故障诊断，这类技 术资料能够较为全面的给出设备故障及故障原因，即使年轻的排故人员根据技术资料也能 完成排故，然而传统的技术资料都是纸质手册，完成一项故障诊断往往要带多本手册，携带 和使用都不方便。交互式电子技术手册（简称IETM)通过将大量的书面技术资料电子化不 仅大大降低了技术资料的规模，如一台便携式维修辅助设备（PMA)或手持电脑，甚至一张 光盘就可以存储一台设备的全部技术资料，而且还能够存储音频、视频、动画等形式的技术 资料，大大提_ 了故障诊断的效率。
[0003] 以往基于交互式电子技术手册的故障诊断方法，都是以软件显示界面交互问答形 式对故障隔离过程进行引导，如中国人民解放军国防科学技术大学发明的"基于交互式电 子技术手册的联机故障诊断设备及方法"，专利申请号201210085956. 7,排故人员首先通过 选择IETM中已有的故障现象或将设备故障现象输入IETM进行故障匹配，IETM根据选择或 匹配的结果在故障诊断界面显示一条故障现象描述信息或针对被诊断对象的某项操作指 令信息，并询问结果是否与其描述的相同，排故人员根据IETM提供的描述信息或指令信 息进行确认操作，确认结果无论相同还是不同通过用鼠标点击"是"或"否"按钮向IETM反 馈，IETM根据反馈决定显示相应分支下的下一条描述信息，如此持续，直至最后的诊断结果 显示界面。在操作过程中可通过点击"后退"按钮，退回到上一条信息界面。
[0004] 现有基于IETM的故障诊断方法相比于传统的故障诊断方法已经取得显著进步， 但在排故过程中排故人员需要阅读大量的诊断任务信息，频繁操作IETM浏览器以驱动故 障诊断过程，而且在操作IETM浏览器时往往需要移动位置，不仅不利于排故人员集中注意 力排故，还导致时间的浪费，造成排故效率降低，人为差错率升高。 三、
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有基于IETM的故障诊断方法的不足，提供一种基于语音 交互的故障诊断系统及方法，以提高排故效率，降低人为差错率。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] 本发明的一种基于语音交互的故障诊断系统包括语音交互模块、IETM浏览器、 IETM内容数据库和命令模式数据库四个部分；所述语音交互模块用于采集排故人员的语 音，识别语音中包含的诊断结果语音信号，播放IETM浏览器输出的诊断任务音频信号，并 实现诊断结果语音信号和诊断任务音频信号的无线传输；所述IETM内容数据库是IETM浏 览器的数据源，用于存储设备对象的各种诊断和维修任务信息；所述IEMT浏览器从IETM内 容数据库中加载设备的技术资料信息，提供人机交互的图形界面，并响应和处理排故人员 发出的各种命令；所述命令模式数据库用于存储驱动故障诊断过程的命令模式。
[0008] 所述的语音交互模块包括语音采集模块、音频输出模块、语音识别模块和无线通 信模块四个部分；语音采集模块用于采集排故人员的语音；语音识别模块负责识别语音采 集模块采集的语音，提取语音中包含的诊断结果语音信号；音频输出模块用于输出诊断任 务音频信号；无线通信模块用于语音交互模块与IETM浏览器之间的无线通信。
[0009] 所述的IETM浏览器包括音频检测与交换模块、命令匹配模块、数据解析和转换模 块、界面管理模块和IETM故障诊断引擎五个部分；音频检测与交换模块用于实现诊断结 果语音信号和诊断任务音频信号的检测以及两者在语音交互模块和IETM浏览器之间的交 换；命令匹配模块负责将诊断结果语音信号匹配为标准的命令模式；IETM故障诊断引擎负 责从IETM内容数据库中加载装备的技术资料信息，处理IETM故障诊断策略信息，控制诊断 策略的执行过程；数据解析和转换模块用于将IETM故障诊断引擎推理得到的诊断任务解 析和转换为音频信号；界面管理模块实现人机交互界面。
[0010] 本发明的基于语音交互的故障诊断方法，它是基于所述的基于语音交互的故障诊 断系统，包括：
[0011] IETM浏览器从IETM内容数据库加载设备的全部诊断策略，排故人员根据设备的 故障现象或故障代码选择并启动故障诊断策略，每个故障诊断策略都包含一个或多个诊断 步骤，而每个诊断步骤则包含一个诊断任务和若干个诊断结果，诊断任务用于确定或排除 设备对象的某个子系统或组件是否发生了故障，诊断结果用于指明下一个诊断步骤，IETM 浏览器根据故障诊断策略中诊断步骤的执行情况输出对应的诊断任务音频信号，并接收排 故人员执行该诊断任务后的诊断结果语音信号，该诊断结果语音信号无论能否与命令模式 数据库中存储的命令模式匹配都将得到一个标准的命令模式，驱动IETM浏览器执行故障 诊断策略中的相应步骤；语音交互模块接收IETM浏览器输出的诊断任务音频信号，并将 其播放输出，排故人员根据诊断任务音频信号执行诊断任务后会得到一个诊断结果，该诊 断结果以语音的方式说出后被语音交互模块采集并识别为诊断结果语音信号，该诊断结果 语音信号通过无线通信的方式传递给IETM浏览器，作为驱动IETM浏览器执行故障诊断策 略的依据。
[0012] 所述的IETM浏览器的工作过程为：
[0013] IETM浏览器的IETM故障诊断引擎从IETM内容数据库中加载故障诊断策略，并 将其输出至界面管理模块；界面管理模块根据加载的故障诊断策略生成用户界面；IETM故 障诊断引擎接收排故人员根据设备的实际故障现象在用户界面中选择故障诊断策略以及 启动指令，并执行该故障诊断策略，提取故障诊断策略中的诊断步骤；数据解析和转换模块 接收IETM故障诊断引擎提取的诊断步骤中的诊断任务，并对其进行解析和转换，使之转换 为音频信号；音频检测和交换模块实时检测数据解析和转换模块是否有诊断任务音频信号 输出、语音交互模块是否有诊断结果语音信号输出，当检测到数据解析和转换模块有诊断 任务音频信号输出时，将该诊断任务音频信号输出给语音交互模块，当检测到语音交互模 块有诊断结果语音信号输出时，接收该诊断结果语音信号并发送至命令模式匹配模块。命 令匹配模块利用该诊断结果语音信号与命令模式数据库存储的命令模式匹配，如果匹配成 功，输出与诊断结果语音信号匹配的命令模式，如果匹配失败，输出命令模式数据库中存储 的一个特定命令模式；IETM故障诊断引擎根据命令匹配模块输出的命令模式确定执行故 障诊断策略的何种诊断步骤，如上一步骤、重复当前步骤、下一步骤或结束诊断；界面管理 模块监控并动态显示IETM故障诊断引擎的诊断过程。
[0014] 所述的语音交互模块的工作过程为：
[0015] 语音交互模块的无线通信模块负责语音交互模块与IETM浏览器之间的无线通 信，包括传输诊断任务音频信号和诊断结果语音信号；音频输出模块接收无线通信模块接 收的诊断任务音频信号，并将其以音频的形式播放出来；排故人员收听音频输出模块播放 的诊断任务音频信号并据此执行该诊断任务，诊断结果以语音的形式说出，语音采集模块 采集排故人员说出的包含诊断结果的语音；语音识别模块接收语音采集模块采集的语音， 并对该语音进行预处理和识别，提取语音中的诊断结果语音信号。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] 与现有技术相比，本发明的一种基于语音交互的故障诊断系统和方法具有突出的 技术特点和有益效果：1)以IETM为核心，利用IETM交互性好的特点，封装了复杂的故障诊 断过程，易于排故人员使用操作；2)在IETM中集成了故障诊断引擎，提高了IETM的故障诊 断能力；3)系统设计有语音交互模块，排故人员不需要操作IETM浏览器只利用语音即可驱 动IETM故障诊断策略的执行，提高了排故效率；4)系统设计有命令匹配模块，排故人员的 诊断结果语音信号与命令模式的匹配，提高诊断结果识别的准确度，降低了因语音嘈杂造 成的匹配失败率；5)便携性好，语音交互与界面显示同步，可用于设备排故现场作业以及 对排故人员的现场考核；6)环境适应性强，不受光线、作业空间的限制。 四、
【附图说明】
[0018] 图1是本发明系统的组成结构示意图。
[0019] 图2是本发明方法中IETM浏览器的工作过程示意图。
[0020] 图3是本发明方法中诊断步骤单元的信息结构示意图。
[0021] 图4是本发明方法中语音交互模块的工作过程示意图。 五、
【具体实施方式】
[0022] 下面结合【附图说明】本发明的【具体实施方式】。应当理解，此处所描述的具体实施例 仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0023] 图1是本发明系统的组成结构示意图。
[0024] 本发明提供的一种基于语音交互的故障诊断系统，包括语音交互模块、IETM浏览 器、IETM内容数据库和命令模式数据库四个部分，其实现形式可以是配备有多种软件和硬 件资源的便携式计算机。
[0025]IETM内容数据库是IETM浏览器的数据源，用于存储设备对象的各种诊断和维修 任务信息；IETM内容数据库的实现形式可以为本地关系数据库，例如Access数据库，也可 以为遵循某种XML文档类型定义（DocumentTypeDefinition，DTD)或者XMLSchema标准 的XML文件，还可以是远程数据库的访问代理，例如通过ODBC接口实现远程SQLServer数 据库访问代理。
[0026] 命令模式数据库用于存储驱动故障诊断过程的命令模式，包括"是"、"不是"、"不 确定"、"上一步"、"请重复一遍"和"匹配失败"，这些命令模式以音频的形式存储于命令模 式数据库中。命令模式数据库的实现形式可以是文件夹。
[0027]IETM浏览器从IETM内容数据库中加载设备的技术资料信息，提供人机交互的图 形界面，并响应和处理排故人员发出的各种命令。IETM浏览器包括音频检测与交换模块、命 令匹配模块、数据解析和转换模块、界面管理模块和I