陈少华，杨胜忠，顾 欣

(贵州省黔东南自治州气象局，贵州 凯里 556000)

1 引言

气象“12121”咨询电话是气象部门服务公众的重要服务窗口，是快捷查询到每天最新气象信息和灾害天气预警信息的重要途径。随着人民群众生活水平的提高和社会经济活动的增多，社会各界愈来愈关注每天的最新气象信息，“12121”在健全防灾体系、构建和谐社会以及指导公众有序防御气象灾害，合理安排工作与生活等方面发挥了积极作用。黔东南州气象灾害频繁，各种气象灾害如冰雹、强降水等时有发生，为了满足社会对气象信息的需求，让气象更好的服务于黔东南经济建设和人民群众的日常生活，黔东南州气象局在原有的“12121”气象语音自动答询系统上增加了气象预警和天气实况两项内容。

目前，全国“12121”气象语音自动答询系统主要有伍豪和双顺达两个品牌，贵州省主要也是在使用这两个厂家的系统。和其它系统一样，伍豪和双顺达系统的原理都大同小异，系统根据平常使用的播报内容，录制成语音词条，形成专用语音库，当制作预报时，选择相应的语音词条来制作播报内容，因此，播报内容受制于语音库，如果想要播报的内容找不到相应的语音词条，就无法制作。随着社会经济的发展，人们对“12121”播报内容要求越来越丰富，如气象预警信息，其内容多变，没有固定模式，也不能预知其内容，所以无法利用事先录制好的语音词条来制作气象预警信息，解决缺少语音词条文件成了制作播报内容最大的难题。据了解，全国有条件的少数地区“12121”气象预警信息是通过人工现场录制，这就需要花费较大的人力和物力，在大多数地区无条件实施，不现实。通过研究发现，利用计算机自动处理是最好的解决方法。

本研究主要以伍豪“12121”天气自动答询系统为例，采用TTS文本转换语音技术［1］，实现播报内容如气象预警信息等直接以文本内容转换成语音文件，通过开发计算机软件实时自动完成播报内容的更新，使拨打用户了解到最新的气象信息。同时，也给其它厂商的系统实现这一功能提供进一步参考。

2 伍豪“12121”气象语音自动答询系统原理及弊端

伍豪“12121”气象语音自动答询系统是目前比较常用的气象语音自动答询系统之一，它制作气象播报内容的原理和其它系统一样，较为简单。即根据常用的播报内容录制成相应的语音词条，并以PCM格式的语音文件存放于系统中，形成专用语音库。伍豪通用的语音文件格式编码为PCM，A律(A-Law)，8 000Hz，8位，单声道。制作播报内容时，选定相应内容的语音词条，保存确定后，系统调用该词条的语音文件联接合并成完整内容的语音文件，用户拨打时，系统播放相应的语音供用户收听。

伍豪“12121”气象语音自动答询系统目前存在的弊端是由于系统中所有的语音词条都是根据常用的内容事先录制好的，当出现播报内容找不到相应的语音词条文件时，就无法制作。因此，播报内容完全受制于语音词条，即受制于系统内置语音库。

气象灾害预警信息和天气实况内容灵活多变，无法用固定的语音词条来确定，不可能使用事先录制好的语音文件，特别是出现气象灾害预警信息时，预警信息的内容更是不确定性，包括内容和出现的时间;天气实况每个小时内容需要更新一次;通过系统自带的功能，可以进行人工现场录制播报内容来完成制作。但如果安排人工进行实时录制更新，那将要花费较多的人力和物力，特别是夜间需要值守班，需要安排4～6名普通话标准的工作人员进行24 h值班，一般情况下，各地“12121”值班人员只有1～2人，无法承担以上工作。因此，该伍豪系统在实际业务使用上，存在一定的弊端。

3 实时自动更新研究

了解伍豪“12121”气象语音自动答询系统原理后，根据需要的功能，通过研究发现，采用TTS文本转换语音技术，可以解决缺少语音词条文件的难题。

TTS是Text To Speech的缩写，即“从文本到语音”，是人机对话的一部分，让机器能够说话，它是同时运用语言学和心理学的杰出之作，在内置芯片的支持之下，通过神经网络的设计，把文字智能地转化为自然语音流。TTS技术对文本文件进行实时转换，转换时间之短可以以秒计算。在其特有智能语音控制器作用下，文本输出的语音音律流畅，使得听者在听取信息时感觉自然，毫无机器语音输出的冷漠与生涩感。TTS语音合成技术即将覆盖国标一、二级汉字，具有英文接口，自动识别中、英文，支持中英文混读，所有声音采用真人普通话为标准发音，实现了120～150个汉字/s的快速语音合成，朗读速度达3～4个汉字/s，使用户可以听到清晰悦耳的音质和连贯流畅的语调。

基于计算机应用的TTS一般用纯软件实现，主要包括以下几部分:

①文本分析。对输入文本进行语言学分析，逐句进行词汇的、语法的和语义的分析，以确定句子的低层结构和每个字的音素的组成，包括文本的断句、字词切分、多音字的处理、数字的处理、缩略语的处理等。

②语音合成。把处理好的文本所对应的单字或短语从语音合成库中提取，把语言学描述转化成言语波形。

③韵律处理。合成音质(Qualityof Synthetic Speech)是指语音合成系统所输出的语音的质量，一般从清晰度(或可懂度)、自然度和连贯性等方面进行主观评价。

利用TTS技术，通过编写处理程序，即可实现气象灾害预警信息和天气实况内容自动合成语音文件。转换成的语音采用优质语音库，语速适宜，朗读流畅，几乎能与标准普通话媲美。

原理如图1所示:

图1 “12121”播报内容实时自动更新原理

以气象预警信息为例:

①在伍豪“12121”气象语音自动答询系统上设置一个预警信箱，用来放置预警信息，并指定一个无内容的播报语音文件。

②预警信息的获取。气象台发布预警信息，会生成一个预警文件，让其自动发送到“12121”系统计算机上，设计一个程序，当接收到新的预警信息文件时，读取该文件内容即可得到播报内容，即预警信息内容文本。

③得到内容文本后，通过TTS程序处理，调用专用语音库，根据内容合成伍豪“12121”气象语音自动答询系统通用PCM格式的语音文件。

④自动覆盖替换掉预警信箱中的原有的语音文件。

通过以上操作，当气象台发布预警信息时，会自动读取预警内容并处理生成语音文件，替换掉原先的文件，使用户能听到最新的预警信息。

天气实况及天气预报内容的更新也是相同原理。

4 应用开发

根据以上原理，利用Visual Basic程序设计开发了伍豪“12121”系统播报内容自动制作软件”。

4.1 气象预警信息实现

①“12121”系统电脑连上气象局内网，安装FTP服务器。贵州省发布的气象灾害预警信息都是通过中国气象局下发的气象灾情直报系统，因此，只要在该软件设置FTP发送设置选项中增加发送到“12121”FTP服务器的配置，气象台发布气象灾害预警时，即可多发送一份到“12121”系统电脑上。

②程序通过实时监控预警信息文件夹，当收到新的预警文件时，会自动读取预警内容并正确判断，生成预警文本内容。通过调用TTS文本语音转换功能生成PCM语音文件。

③预警信箱所播放的内容存放在“12121”软件目录下一个指定的文件夹中，当有新预警语音文件生成时，自动替换掉原来的文件，成为最新内容。

4.2 天气实况的实现

气象监测资料(包括各县(市)城区气象站资料和各乡镇多要素气象资料)存放统一的数据库中，通过开发程序可以实时调取。本研究中所需要天气实况信息为黔东南州全州16个县(市)每个时次的正点气温、当日最高气温和最低气温、县城降水量以及全县(市)最大降水量和出现的地名(乡镇)。如凯里北京时3月2日14时天气实况的内容为:2日14时正点气温12.5°，1日20时至当前最高气温15.6°，最低气温5.6°，1 日 20 时至当前市区降水量为2.3 mm，全市最大降水量为 4.2 mm，出现在龙场。每个县(市)的天气实况内容设置为每个小时正点后10 min自动获取。同样，得到实况文本内容后，转换成相应的语音文件并替换更新。

4.3 天气预报内容和其它内容的实现

天气预报内容和其它信箱的内容也可以用同样的方法自动更新。天气预报每天07时、09时、16时更新，可以采用无人值守的方式自动读取气象台制作的天气预报内容自动更新即可，也可进行人工干涉，当出现失误时及时更正。

其它内容如气象科普，也可用文本转换成语音文件的方式来更新。

4.4 程序开发

伍豪“12121”气象语音自动答询系统播报内容自动制作软件在后台运行，实时更新灾害预警和天气实况内容，也可人工制作，如图2所示，程序界面简洁，主要功能是实现播报内容自动和手动更新。当人工制作播报内容时，修改所要播报的预警、实况和预报内容后，点击“全部处理”，后台处理程序便会自动更新内容到“12121”系统指定的信箱中，方便用户拨打收听。

图2 软件界面

5 结论与讨论

①利用Visual Basic程序设计语言开发了伍豪“12121”气象语音自动答询系统播报内容自动更新软件，软件采用TTS文本转换语音技术，实现了气象灾害预警信息、天气实况及预报内容的自动更新的功能。程序运行稳定，解决了工作中的实际困难，使广大公众通过固定电话或移动手机随时拨打“12121”，便可了解到最新的气象信息。

②全国大多数气象语音自动答询系统的原理都大同小异，包括双顺达品牌的“12121”系统，因此，利用TTS文本转换语音技术和以上方法，完全可以实现双顺达“12121”气象语音自动答询系统播报内容的自动更新。唯一有差别的地方在于双顺达品牌系统的语音格式是VOC格式，即在合成语音文件时，转成VOC格式即可。

③TTS文本转换语音技术在其它行业的自动答询系统中，也可做一定的参考。

［1］http://baike.baidu.com/subview/66087/5117538.htm?fr=aladdin.

［2］马月枝.气象报文编发监控报警系统设计［J］.气象与环境科学，2009，32(1):91-93.