摘要：核电厂通信系统不是核安全级系统，但对核电机组的安全运行起着重要作用。核电厂通信系统设计应满足核电厂相关要求，具有冗余性、多样性，应经过必要的安全分析，保证在任何工况下有可用的通信手段。结合核电厂通信系统功能，针对主要噪声源进行分析，从语音降噪技术、融合通信、智能语音技术等方面入手，提出高噪声区域通信技术改进优化方案，以提升高噪声环境下的通信质量，提升现场工作人员工作协调质量，提高工作效率。
关键词：语音降噪；融合通信；智能语音
一、引言
目前核电厂主要通信系统包括各类有线电话、有线广播、声警报、无线电话等，用以满足日常和大修期间的工作需求。尽管全厂各个区域分布着各种通信终端，但在实际使用过程中，还是存在诸多不便。例如，核电厂部分区域环境嘈杂，噪声大于85dB，存在无法听清广播的情况；此外受空间限制，无法设置电话隔音罩，影响作业人员正常电话沟通，不仅影响工作效率，还可能导致人因失误的情况发生。
为优化高噪声环境下的通信质量，现对核电厂高噪声环境的通信技术改进方案进行分析和探讨。
二、噪声源分析
以下是百万千瓦级压水堆核电厂核岛、常规岛内主要设备的噪声级，表中数据为设备噪声测试中各测试点的最大值。
●反应堆冷却剂泵——105dB
●稳压器安全阀——110dB
●安全壳换气通风系统通风机组——98dB
●上充泵——101dB
●低压安全注入泵——93dB
●燃料厂房通风系统通风机组——98dB
●蒸汽发生器辅助给水系统气动泵——105dB
●汽轮机、发电机——90dB
●应急柴油发电机厂房发电机组（运转情况下）——113dB
三、语音降噪技术
在核电厂噪声较大的各厂房主要抗噪手段为隔音罩，由于许多房间内设备多，空间狭小，无法安装隔音罩，为此需采取其他方式解决语音降噪问题，采用降噪耳麦就是其中一种方式。
提到降噪技术，就不得不说噪声的本质，是频率、强弱变化无规律、杂乱无章的机械波，不同频率的声音，会有不同传播特性，声波在传播过程中都会有衰减。从降噪原理上说，被动降噪是在耳麦里面填充海绵，通过耳麦和海绵来隔离噪音，被动降噪屏蔽的是高频噪声，它更适合一些比较规则的降噪场景，但是对付环境复杂，且大量低频共振噪声就束手无策。主动降噪通过麦克风拾音，可以有效地处理复杂环境的噪音。主动降噪对于低频噪音信号的消除有明显的效果，最多可降低25dB～30dB的环境噪音。相比于被动降噪来说，主动降噪的效果更加智能。
针对核电厂语音降噪改进，通过在工业话机预留专用接口，采用降噪耳麦接入工业电话机，有效降低环境噪声，其特征是：利用主动降噪技术，通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。主动式降噪耳麦带有与外界噪声抗衡的降噪电路，采用头戴式设计，可利用耳塞棉和耳机外壳等构造阻挡外界噪声，进行第一轮隔音，同时也为了有充足的空间安装主动降噪电路以及电源。
在条件允许情况下，可采用入耳式降噪耳机，既可以作为噪音环境下作业佩戴的耳塞，还可以用于电话通讯，提升通信质量。
四、融合通信系统
基于全厂通信系统终端分布广的特点，为满足高噪声区域通信需求，提升现场工作人员工作协调质量，提高工作效率，开展融合通信系统应用的探索。
融合通信系统是一个多媒体集群调度系统，可把用户目前能够应用到的各种语音、广播通信、视频通信设备融合到多媒体调度平台上进行统一接入、分类和管理，既能为管理调度指挥人员实现对现有各种语音、视频的通信终端进行集中监控和调度；也能为现场操作人员提供语音、视频等操作辅助信息。
融合通信系统基于有线/无线IP网络+软交换平台，可接入的终端具有很大的灵活性，可以支持标准SIP协议的有线/无线通信终端，实现核电厂内通信调度需求。系统可以提供穿戴式、手持式、便携式终端，还可以提供无线广播扬声器、无线摄像机接入，以便于在工作现场的快速部署、灵活应用。融合通信调度系统，不仅支持本地部署，也支持多级联合部署。
针对高噪声区域，融合通信系统提供智能安全帽接入，可通过IP方式连接，采用国标或SDK对接，接入完成可实现安全帽多媒体通信功能，佩戴者可通过降噪耳机，进行语音通信、接收广播呼叫等，通信质量得到了大幅度提升。
同时，融合通信系统还可以提供无线广播接入，通过在作业现场临时增设广播扬声器，解决高噪声环境广播辨识度问题。具体实现方式是在远端将广播系统接入多媒体网关，再通过IP网络/内部专网接入融合通信调度系统，通过融合通信调度系统即可实现对广播终端的广播通知，或转发来自广播系统的信息，并传递至指定的终端。
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五、智能广播探索
近年来，智能语音技术蓬勃发展。随着准确率和稳定性的不断提升，语音和文字互转技术在广播系统中应用成为可能。一套智能的语音平台可实现：1）语音到文字的转化，内容准确快速；2）智能检测用户输入内容，并检查出不符合规范的内容；3）文字转语音清晰自然，发声效果媲美人声。因此，通过在高噪声区域部署显示屏，可实时显示广播呼叫内容，并可根据需求在一定时间内排队显示，避免现场工作人员错听、漏听的情况。此外，文字转语音的应用，有效解决了大修期间广播喊人频繁的问题（约1000余次每日），广播站工作人员只需输入相关信息，即可进行自动广播发送。
通过部署智能语音平台，为应用终端提供多种语音服务，通过集成标准的SDK控件，为最终用户提供语音、自然语言理解、图像等人工智能应用。
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六、结束语
随着科学技术的迅猛发展，信息技术水平不断增强，核电厂在技术研发、设计、建造、调试、生产、运营、维修、技术服务等方面的技术应用也得到了不断的发展和提升。针对核电厂高噪声环境通信技术改进方案的探索，是必要且可行的，将为核电厂提供可靠的通信解决方案，保证核电机组安全稳定运行。
参考文献：
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论文作者:薛家恩,张开鹏,潘郑翔
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30