基于 Azure 与 OpenAI 构建智能语音客服系统

基于 Azure 与 OpenAI 构建智能语音客服系统

Call Center AI 是一个基于 Azure Communication Services 和 OpenAI 的智能呼叫中心解决方案。它允许开发者通过 API 发起由 AI 代理拨打的电话，或直接接听来自配置号码的来电。该项目的目标是帮助团队在较短时间内为保险、IT 支持、客户服务等场景定制和部署智能语音助手。

功能特性

• AI 驱动的语音交互：集成 Azure OpenAI 服务，实现与客户的自然语言对话，自动处理复杂的对话流程和任务。
• 完整的通话生命周期管理：支持呼入和呼出电话，具备实时音频流、断线重连、通话录音和事件回调，确保通话的稳定性和连续性。
• 实时响应与低延迟：通过 WebSocket 实现音频流的实时双向传输，结合智能语音活动检测（VAD）和文本转语音（TTS）流式处理，提供流畅的对话体验。
• 动态工单收集：可在通话开始前动态定义需要收集的信息（如文本、日期时间等），AI 助手会在对话中自然地引导客户提供，并结构化输出。
• 高度可扩展的工具调用：内置插件系统，允许 AI 助手在对话中执行特定操作，如结束通话、创建新工单、转接人工坐席等，并可轻松扩展自定义工具。
• 多渠道支持：除了语音通话，还集成了 SMS 功能，可以在通话前后通过短信与客户互动，例如发送通话摘要或询问额外信息。

环境准备与部署

系统要求

• Python 3.10+
• 一个 Azure 订阅（需开通 Communication Services、OpenAI、Speech Services 等服务）
• （可选）一个 Twilio 账户（如果使用 Twilio 作为 SMS 提供商）

部署步骤

1. 克隆仓库 首先获取项目代码：

git clone https://github.com/your-repo/call-center-ai.git
cd call-center-ai

2. 安装依赖 进入项目目录后，安装所需的 Python 包：

pip install -r requirements.txt

3. 配置环境变量 项目支持从环境变量或 YAML 文件加载配置。复制示例配置文件并根据你的 Azure 资源进行修改：

cp config.example.yaml config.yaml
# 编辑 config.yaml 文件，填入你的 Azure Communication Services、OpenAI、Speech Services 等的连接信息和密钥

或者，你也可以将所有配置放入名为 CONFIG_JSON 的环境变量中（JSON 格式）。

4. 启动服务 使用 uvicorn 运行 FastAPI 应用：

uvicorn app.main:app --host 0.0.0.0 --port 8000 --reload

核心 API 使用

发起 AI 代理拨打电话

通过 API 端点 /call 发起一个 POST 请求，即可让 AI 机器人主动呼叫指定的电话号码。以下是一个使用 Python requests 库的示例：

import requests
import json

url = "https://your-instance/call"
payload = {
    "bot_company": "Contoso",
    "bot_name": "Amélie",
    "phone_number": "+11234567890",
    "task": "帮助客户解决网络连接问题。",
    "agent_phone_number": "+33612345678",
    "claim": [
        {"name": "用户 ID", "type": "text"},
        {"name": "问题描述", "type": "text"}
    ]
}
headers = {'Content-Type': 'application/json'}
response = requests.post(url, headers=headers, data=json.dumps(payload))
print(response.json())

接收来电

将你在 Azure Communication Services 或 Twilio 中配置的电话号码指向你的服务端点。当有来电时，服务会自动应答，并启动 AI 助手与客户对话。

核心 API 概览

• POST /call: 发起一个新的由 AI 代理拨打的电话。
• POST /events: 用于接收来自 Azure Communication Services 的通话事件回调（如通话已连接、已断开、DTMF 识别结果等）。
• WebSocket /ws: 用于与实时音频流进行双向通信，实现低延迟的语音交互。
• POST /sms: 用于接收 SMS 消息的回调端点。

关键代码解析

1. 呼叫入口与事件处理 (app/main.py)

这是 FastAPI 应用的入口，定义了接收来电和事件回调的核心端点。这里使用了后台任务来处理耗时的呼叫流程，避免阻塞 API 响应。

# 文件：app/main.py (片段)
from fastapi import FastAPI, Request
from fastapi.responses import JSONResponse
from http import HTTPStatus

app = FastAPI()

@app.post("/events")
async def events(request: Request) -> JSONResponse:
    """处理来自 Azure Communication Services 的回调事件。
    包括新呼入、通话已连接、已断开、DTMF 识别等。
    """
    cloud_events = await request.json()
    for cloud_event in cloud_events:
        event = CloudEvent.from_dict(cloud_event)
        logger.info("收到事件：%s", event.type)
        # 根据事件类型分发给不同的处理函数
        if event.type == "Microsoft.Communication.CallLegStateChanged":
            if event.data["state"] == "Connected":
                # 处理通话已连接事件，开始媒体流
                await on_call_connected(...)
        elif event.type == "Microsoft.Communication.PlayCompleted":
            await on_automation_play_completed(...)
    return JSONResponse(status_code=HTTPStatus.OK, content={})

@app.post("/call")
async def outbound_call(
    request: OutboundCallRequest,
    background_tasks: BackgroundTasks,
) -> JSONResponse:
    """发起一个由 AI 代理拨打的呼出电话。"""
    call_state = CallStateModel(...) # 从请求中初始化
    await _db.call_create(call_state)
    # 在后台任务中启动呼叫流程，避免阻塞 API 响应
    background_tasks.add_task(
        start_outbound_call,
        callback_url=str(request.url_for("events")),
        call=call_state
    )
    return JSONResponse(status_code=HTTPStatus.ACCEPTED, content={"call_id": str(call_state.call_id)})

2. AI 对话核心逻辑 (app/helpers/call_llm.py)

这是 AI 对话管理的核心，负责接收用户语音识别结果，调用 LLM，并将 LLM 的响应转换为语音。注意这里的异步队列设计，用于解耦音频输入输出与 LLM 推理过程。

# 文件：app/helpers/call_llm.py (片段)
@start_as_current_span("call_load_llm_chat")
async def load_llm_chat(
    audio_in: asyncio.Queue[bytes],
    audio_out: asyncio.Queue[bytes | bool],
    audio_sample_rate: int,
    automation_client: CallAutomationClient,
    call: CallStateModel,
    post_callback: Callable[[CallStateModel], Awaitable[None]],
    scheduler: Scheduler,
    training_callback: Callable[[CallStateModel], Awaitable[None]],
) -> None:
    """加载并运行 LLM 聊天循环。
    从 audio_in 队列获取用户的语音输入，将其转换为文本，发送给 LLM，
    然后将 LLM 的文本响应转换为语音放入 audio_out 队列。
    """
    async with SttClient(call=call, sample_rate=audio_sample_rate) as stt_client, \
               use_tts_client(call.locale) as tts_synthesizer:
        # 注册 TTS 回调，将合成的音频放入输出队列
        def tts_callback(text: str):
            asyncio.create_task(handle_realtime_tts(text, tts_synthesizer, audio_out))

        tools_plugin = DefaultPlugin(
            call=call,
            client=automation_client,
            post_callback=post_callback,
            scheduler=scheduler,
            tts_callback=tts_callback,
            tts_client=tts_synthesizer,
        )

        messages = await _init_messages(call)
        messages.append(MessageModel(persona=PersonaEnum.ASSISTANT, text=call.greeting))

        while True:
            transcript = await stt_client.wait_for_transcript()
            if transcript:
                messages.append(MessageModel(persona=PersonaEnum.USER, text=transcript))

            async for delta in completion_stream(
                max_tokens=call.max_tokens,
                messages=messages,
                system=call.prompts,
                tools=tools_plugin.tools_definitions,
            ):
                if delta.content:
                    await tts_callback(delta.content)
                if delta.tool_calls:
                    await tools_plugin.execute_tool_call(delta.tool_calls[0])

3. 缓存装饰器 (app/helpers/cache.py)

项目使用自定义的 LRU 缓存装饰器来优化异步和同步函数的性能，减少重复计算和外部服务调用。针对异步场景，我们特别记录了事件循环 ID 以确保缓存键的唯一性。

# 文件：app/helpers/cache.py
from collections import OrderedDict
from functools import wraps
import asyncio
from collections.abc import Awaitable

def lru_acache(maxsize: int = 128):
    """异步函数的 LRU 缓存装饰器。
    缓存函数的返回值。当达到最大大小时，最久未使用的缓存项会被移除。
    """
    def decorator(func):
        cache: OrderedDict[tuple, Awaitable] = OrderedDict()

        @wraps(func)
        async def wrapper(*args, **kwargs):
            key = (
                id(asyncio.get_event_loop()),
                args,
                frozenset(kwargs.items()),
            )
            if key in cache:
                cache.move_to_end(key)
                return cache[key]

            value = await func(*args, **kwargs)
            cache[key] = value
            cache.move_to_end(key)

            if len(cache) > maxsize:
                cache.popitem(last=False)
            return value
        return wrapper
    return decorator

def lru_cache(maxsize: int = 128):
    """同步函数的 LRU 缓存装饰器，原理同上。"""
    pass