身份识别技术在工程机械中的应用

周卫兵 崔璨肖 飞曾静

摘 要：身份验证技术是很成熟的技术，把这种技术应用在工程设备中，可以极大地提高设备操作的安全性，减少安全事故的发生。本文主要讨论身份识别技术及在工程机械中使用的意义。

关键词：身份识别；工程机械；安全性

1.身份识别技术概述

随着社会的不断进步以及各方面对于快速有效的自动身份验证的迫切要求，生物特征识别技术在近几十年中得到了飞速的发展。生物特征作为人的一种内在属性，并且具有很强的自身稳定性及个体差异性，生物特征成为了自动身份验证的最理想依据。当前的生物特征识别技术主要包括有：指纹识别，视网膜识别，虹膜识别，人脸识别等。特别是最近几年，智能手机的普及，身份识别技术应用更加普及，也比较容易接受。

1.1指纹识别

指纹识别作为识别技术已经有很长的历史了，有着坚实的市场后盾，指纹识别技术通过分析指纹的全局特征和指纹的局部特征，特征点如嵴、谷和终点、分叉点或分歧点。平均每个指纹都有几个独一无二可测量的特征点，每个特征点都有大约七个特征，我们的十个手指产生最少4900个独立可测量的特征。从指纹中抽取的特征值可以非常的详尽，可以准确地确认一个人的身份。

1.2虹膜识别

虹膜技术识别技术便于用户使用，无需物理的接触；当前的虹膜识别系统只是用统计学原理进行小规模的试验，而没有进行过现实世界的唯一性认证的试验；而且需要昂贵的摄像头聚焦，应用范围较小。

1.3视网膜识别

视网膜识别技术是一种生物特征识别技术，视网膜识别技术要求激光照射眼球的背面以获得视网膜特征的唯一性。视网膜识别技术是一个最难欺骗的系统，因为视网膜不可见，所以不会被伪造。但是视网膜识别技术需要激光照射眼球的背面，可能会影响健康且视网膜识别系统成本较贵。

1.4人脸识别

国内关于人脸自动识别的研究始于二十世纪80年代，主要的研究单位有清华大学，哈尔滨工业大学，中科院计算所，中科院自动化所，复旦大学，北京科技大学等，并都取得了一定的成果。经过这么多年的发展，人脸识别技术已经非常成熟。人脸识别技术目前应用范围较广，包括智能手机的自动解锁、人脸识别进行支付验证、视频监控、公安系统刑侦破案等。

2.工程机械事故分析

当前，我国工程机械大量吸取了国际上的先进设计，并在广泛的市场调研和技术论证的基础上，结合国内市场的实际情况，采用新材料和新工艺，在主要关键液压元件和承载材料上引进国际化配套，并大量应用电比例操纵系统、双变量液压系统、有效地提高了工程机械产品性能和可靠性。但是，由于在作业中，操作人员不按照安全操作规程操作使用、对设备的维修保养不及时、违章超载作业、非驾驶人员操作和非信号指挥人员指挥作业等原因，造成工程机械事故频繁发生，导致人员受伤、财产损失，严重者机毁人亡，给企业、个人以及全社会造成重大影响。工程机械事故主要包括以下几类：

2.1非工程设备驾驶员操作

在很多工程机械事故中，很多是非驾驶人员进行操作，由于他们对设备性能知道甚微，不懂机器操作，不懂得各类具体情况处理，有的甚至连汽车起重机自身起重力矩表都看不懂，在盲目超载状况下作业，导致事故发生是其原因之一。

2.2工程设备基础不稳

像汽车式起重机流动性强，机动灵活，其基础设置没有固定的地点或者行走轨道，基础设置灵活、流动。因为汽车式起重机支腿基础的不稳定，时常导致倾翻事故发生。常见的错误基础有：垫木腐烂；不稳固的基坑边坡；未经处理的地下管沟；支腿损坏等。挖掘机由于基础不稳，导致翻车事故也时有发生。

2.3 非信号指挥人员指挥吊装

施工现场工程设备事故不但驾驶人员是主要责任者，信号指挥人员更是关键。但是很多的施工现场没有经过严格培训取得特种操作证的信号指挥工，多数是只经过简单培训，或者没有培训就上岗指挥汽车式起重机进行吊装作业，装载机的装载作业，有的甚至连信号都比划不准确，所以很多时候都在违章指挥或者超载指挥，一旦设备的保护装置失效，后果不堪设想，这是导致设备事故发生原因之一。

2.4 报废的工程设备继续使用

在经济利益的驱使下，目前仍有很多已经报废的工程机械再继续使用。个别人员将已经报废工程设备整机买下来，对机器外观重新喷漆，经过简单的“梳洗打扮”一番，重新投入市场使用。对内部构件锈蚀，结构损坏，安全装置失效，未做任何处理。在使用过程中，缺乏有效的检测、监督环节，以低价承揽工程，往往导致事故发生，存在较大的安全隐患。

3.身份识别技术在工程机械中的应用

目前我国工程机械产品大多采用系统化的控制方式，使用工程机械控制器控制设备的动作。工程机械控制器是一种可靠性更高的PLC控制器，能够适应户外恶劣的作业环境，提供设备所需的各类输出驱动接口（包括液压比例阀、步进电机、电磁阀等），提供设备系统所需的各类采集端口，能够接入各种智能型、总线型传感器和通信端口，提供工程机械控制的高级应用算法模块（包括PID、滤波、信号变换等）。工程机械控制器的多样的通信端口可以方便的与外围控制模块，传感器进行通信和信息传递。

身份识别技术是一种成熟的控制技术，为了提高身份识别的可靠性，可以采用成本较低，可靠性较高的指纹识别技术或人脸识别技术。可以把身份识别模块作为工程机械的一个使能控制模块，与工程机械控制器进行通信，实现身份验证功能。在工程机械控制程序中，添加身份验证程序，只有通过身份验证，工程机械控制程序才能正常运行；否则，设备无法操作。在人机交互界面中，添加设备管理员设置页面。设备管理员可以在该页面中添加和删除合格的工程机械操作人员信息，可以是指纹、人脸信息或者其他的认证信息。设备管理员界面的进入可以采用安全认证证书或者安全密钥，这样既可以保证设备操作的安全性，也可以减少安全密钥扩散的风险。通过修改工程机械控制器控制程序，可以简单便捷的把身份识别技术融合在工程机械控制系统中，提高工程机械设备的安全性，也是工程机械智能化，系统化的发展方向。

4.工程机械采用身份识别的意义

工程机械的操作人員，需要经过专业培训，严禁无证作业。结合我们国家工程机械的实际使用情况，很多是采用租赁方式工作，设备所有人是唯一的，但是设备的操作人员不固定的，甚至在作业现场，稍不注意，就有无关人员乱动设备，导致事故时常发生。根据上文分析，非工程设备驾驶员操作设备，也是导致事故的重要原因。在工程机械中采用身份识别技术，可以极大的提高设备的安全性，设备所有人也可清楚设备的操作人员，避免无证作业情况的发生。

在工程机械中采用身份识别技术（指纹识别或者人脸识别技术），成本增加很少，通过修改控制程序即可实现该功能，但是却能极大提高设备所有人对设备的控制能力和工程机械的安全性，具有较大的应用前景和意义。

参考文献：

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[3]周卫兵，杨礼鹏，黎波.一种汽车式起重机防倾翻方法的研究[J].科学与技术，2019（3）：115.