人脸识别技术在实训课中的权限分类应用研究

朱帅

摘要：實训学生的学习能力和动手能力是因人而异的，学习能力和动手能力较高的学生可以操作较多的设备，学习能力和动手能力较差的学生只能操作较少的设备。作者首先利用人脸识别设备采集实训学生的人脸信息，并进行权限分类，然后将人脸识别设备与工控设备PLC通过profinet等协议完成通信，最后在PLC编程设计中，根据实训学生的不同权限，设计不同的控制程序，实现了实训学生对设备不同权限的操作。这样不仅提高了实训课的课堂效率还保证了设备安全和学生的人身安全。

关键词：人脸识别设备;工控设备;权限分类

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2018）11-0083-03

绪论

笔者以天煌教仪的THPWSD-1型给排水设备安装与控制实训装置为研究目标。电气柜控制四个水泵分别为消防泵、生活泵、锅炉、排水泵。其中消防泵和排水泵程序的编写和调试相对简单;生活泵和锅炉程序的编写和调试都很复杂，需要长时间的学习才能完全掌握。学生如果掌握不熟练，会在调试的过程中遇到很多问题，如常常忘记了生活水泵在自动运行状态，导致水箱里的水经常会溢出，进而使得训练场地产生积水、电气设备进水容易损坏。所以在学习的初期对实训和技能训练的学生需要进行权限设置。对于学习能力好的学生，可以设置较高的权限，让其进行四个泵的程序编写与调试工作。对于学习能力较差的学生，可设置较低的权限，只让其进行排水泵或消防泵的程序编写与调试工作。通过设置多个权限，学习能力不同的学生可以完成与之相符的工作，并对电气柜的安全起到了很好的保护作用。这样不仅保证了实训设备的安全，还提高了实训课上学生的学习效率。

目前，多采用指纹识别进行权限分类，但在实训现场由于实训人员手上会有油或者其他导体，指纹识别采集信息经常失败。而采用人脸识别技术，采集人脸信息，对操作人员进行权限分类，既确保了身份的唯一性，又不会受周围环境的过多影响，采集信息的成功率将大大提高。

权限分类管理

假设某班级学生共30人，将所有实训学生的信息进行登记，包括姓名、学号等。通过软件设置，学习能力水平较高的10人权限设为A类，学习能力一般的10人权限设为B类，学习能力较差的10人权限设为C类。具有A类操作权限的人可以完成四个泵的运行调试;具有B类操作权限的人可完成三个泵的运行调试;具有C类操作权限的人只能完成两个泵的运行调试。当用人脸识别设备扫描实训学生时，不同的实训学生，会有不同的工作权限输出。

人脸识别设备与PLC的通信

当前，将人脸识别用在工控设备上的分权限操作中还不多见，尤其是与工控设备PLC产生联系的更少。因为，现阶段人脸识别的算法很复杂，产生的数据PLC无法直接识别，笔者在本设备平台对人脸识别的数据进行了转换，有两种方案将人脸识别设备的权限数据转化为PLC能够识别的I/O变量。

第一种方案如图1所示，人脸识别设备的数据通过韦根协议传输到控制模块，控制模块的数据就是数字量，通过RS485协议，直接传输到PLC的I/O口。这种通信方式局限性很大，没有可扩展性。

第二种方案如图2所示，人脸识别设备，通过韦根协议，将人脸信息传输到控制模块，控制模块输出相关的开关量，然后连接到转换模块输入口中，转换模块的输出支持PROFINET、PROFIBUS、485、CAN总线等多种协议传送到PLC的数字量输入口中。不同的工作人员将拥有不同的工作权限，并实现不同权限下工控设备的运行与停止。这种通信方式速度快，可扩展性强。

设计编程

在西门子PLC的编程软件的符号表中将人脸识别设备转化来的数据与PLC的I/O口对应起来，如图3所示。

编写相应程序，如图4、图5、下页图6所示。具有权限A的实训学生，经过人脸识别设备识别后，I0.0导通，就可以控制消防泵、生活泵、排水泵、锅炉的操作。具有权限B的操作人员，经过人脸识别设备识别后，I0.1导通，就可以控制消防泵、排水泵、锅炉的操作。具有权限C的操作人员，经过人脸识别设备识别后，I0.2导通，只可以控制消防泵、锅炉的操作。这样学习水平不同的实训学生，只能完成相应的操作权限，这样不仅提高了实训课堂效率，还保证了设备安全和实训学生的人身安全。

小结

首先，笔者根据学生学习能力不同，通过人脸设备和控制模块完成了对实训学生的权限分类，即A类、B类、C类;接着，搭建了人脸识别设备与工控设备PLC的数据通信平台;最后，在编程软件中，编写不同的权限，使得实训学生拥有不同的权限可以操作不同的设备。这样通过人脸识别技术，不仅保证身份识别的方便性、唯一性，还提高了课堂效率，保证了设备安全和学生的人身安全。