[发明专利]一种基于AI与智能头盔的配电网巡检系统

权利要求书

1.一种基于AI与智能头盔的配电网巡检系统，其特征在于，包括：包括云计算平台和供巡检人员佩戴的智能头盔；

所述智能头盔与所述云计算平台通信连接；所述智能头盔以电力系统标准安全头盔为基础，在所述头盔中设置通信单元、视频采集单元和超声信号采集单元；

所述视频采集单元用于采集所述智能头盔前方的视频图像信号；

所述超声信号采集单元用于采集所述智能头盔前方不同方位的超声信号；

所述通信单元将所述视频信号和超声信号发送到云计算平台进行处理；

所述云计算平台用于对接收的超声信号进行超声强度分布可视化处理，获取超声能量的二维分布矩阵，并将该二维分布矩阵整合到视频图像信号中，输出局部放电定位图像并发送到所述智能头盔；

所述智能头盔还包括虚拟投影显示单元，用于将接收的局部放电定位图像投影到位于所述智能头盔前方的虚拟屏幕上；

所述智能头盔还包括总控单元，用于根据接收的控制指令向所述通信单元、视频采集单元、超声信号采集单元和虚拟投影显示单元发出驱动信号；

所述智能头盔上还设置有语音采集单元，所述语音采集单元用于采集用户语音信号，并通过通信单元发送到云计算平台；

云计算平台对所述用户语音信号进行识别处理，获取该语音信号对应的控制指令并返回到所述智能头盔的主控单元中，由该主控单元执行该控制指令控制驱动相应的功能单元启动；

所述云计算平台包括

语音接收单元，用于接收由所述智能头盔发送的用户语音信号；

语音增强单元，用于对接收的用户语音信号进行增强处理，输出增强后的用户语音信号；

端点检测单元，用于对增强后的用户语音信号进行端点检测处理，获取增强后的用户语音信号中的语音端点以及语音段；

特征提取单元，用于对所述增强后的用户语音信号中的语音段进行特征提取处理，获取该语音段的语音特征参数；

指令识别单元，用于将获取的语音段的语音特征参数于数据库中预存的语音特征参数进行比对，当发现该语音段的语音特征参数与数据库中某一预存的特征参数的相似度大于设定的阈值时，输出该预存的特征参数对应的控制指令，并将该控制指令返回到所述智能头盔的总控单元中，由所述总控单元根据接收的控制指令驱动相应的功能单元执行相应的动作；

所述语音增强单元对接收的用户语音信号进行增强处理，输出增强后的用户语音信号，具体包括：

1)根据设定的小波基和小波分解层数，对接收的用户语音信号进行正交小波变换处理，获取对应的小波系数；

2)对获取的小波系数进行阈值处理，获取增强小波系数估计值；

3)根据获取的增强小波系数估计值进行小波逆变换，输出增强后的用户语音信号；

其中，对获取的小波系数进行阈值处理，采用的阈值函数为：

式中，z′_j表示阈值处理后的第j层小波系数，sgn(·)表示符号函数，z_j表示阈值处理前的第j层小波系数，F表示设定的阈值，其中σ表示噪声估计，L表示语音信号的长度，α表示敏感度调节因子，γ表示抑制调节因子，β表示补偿调节因子；

端点检测单元对增强后的用户语音信号进行端点检测处理，获取增强后的用户语音信号中的语音端点以及语音段，具体包括：

1)对增强后的用户语音信号进行分帧加窗处理，获取分帧后的语音信号Y_i，其中Y_i表示第i帧语音信号，其中i＝1,2,…,I，I表示语音信号分帧总数；

2)针对每帧信号Y_i：对该帧语音信号Y_i进行离散傅里叶变换，获取该帧语音信号的频谱X_i；

3)获取该帧语音信号的端点判断因子PD_i，并根据该端点判断因子判断该帧语音信号是否为语音端点；

其中采用的端点判断因子获取函数为：

式中，M表示该帧语音信号的帧长，Y_i表示第i帧语音信号的第m个采样点的大小，表示该帧语音信号中各采样点大小的中值，c表示设定的灵敏因子，N表示设定的该帧语音信号频谱子带总数，X(k)表示该帧语音信号的第k个子带频谱能量，E表示该帧语音信号的平均频谱能量，PD_i表示第i帧语音信号的端点判断因子；

依次将每一帧语音信号的端点判断因子和设定的阈值比较，如果从某第一语音帧开始，存在连续5帧语音信号的端点判断因子都大于该设定的阈值，则以该第一语音帧作为该语音信号的语音起始端点；并将语音起始端点后的语音帧的端点判断因子继续和该设定的阈值比较，如果从某第二语音帧开始，存在连续5帧语音信号的端点判断因子都小于设定的阈值，则以该第二语音帧作为该语音信号的语音结束端点；将语音起始端点和语音结束端点之间的语音信号标记为语音段。