一种继电保护装置识别用户身份的方法及系统与流程

本发明涉及变电站智能自动安全装置技术领域，具体涉及一种继电保护装置识别用户身份的方法及系统。

背景技术：

随着我国智能装备设计和制造能力的提升，高性能处理芯片、大容量存储、通信技术、人工智能算法等新技术在传统的继电保护和电气自动化领域得到越来越广泛的应用。设备可采集和处理的信息种类和数量有了大幅提升。本方法采用物联网技术，能够准确识别出操作人身份信息，提高变电站维护巡检等工作效率

目前，继电保护装置功能单一，智能化程度低，登入装置需要输入密码且密码较为简易，不同操作人的操作权限及操作界面未能给予区分，增加了装置操作难度，降低了变电站巡检效率。

申请号201110416883.0的中国专利公开了一种带电子身份识别的微型继电保护自动化测控装置，包括测控单元、人机接口单元和电子身份识别单元。其中：测控单元具备独立的cpu控制，具有数据采集处理和逻辑判断执行功能。人机接口单元包括操作系统和显示系统。电子身份识别单元包括电子身份采集系统和识别分析系统。但是该专利通过电子读卡器读卡进行身份识别和判断，存在非授权用户冒用授权用户的身份识别卡的问题。

申请号201410545548.4的中国专利公开了一种继电保护设备的身份识别方法，该方法包括在继电保护故障信息系统的装置层中设置所述继电保护设备的内部模型中存储唯一标识所述继电保护设备的身份识别代码。该专利能够在线获取继电保护设备的身份识别信息，但是无法对授权操作该继电保护设备的操作人员进行身份识别。

因此，亟待一种可以让装置快速识别出操作人身份，提高变电站巡检效率的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种继电保护装置识别用户身份的方法及系统，该方法及系统能够有效的识别出操作人员身份，提高装置操作效率，降低操作人员巡检难度，具有良好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种继电保护装置识别用户身份的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过继电保护装置配置的红外感应模块，感应是否有操作人员接近；

步骤2，在感应到有操作人员接近时，启动继电保护装置配置的无线通信模块和射频识别模块，接入无线局域网，同时进行射频识别；

步骤3，继电保护装置通过无线局域网发送探测请求帧实时抓取操作人员随身携带的用户端设备的mac地址，同时通过射频识别模块对操作人员的身份卡进行识别，获取操作人员的身份卡编码；

步骤4，继电保护装置比对抓取到的mac地址与继电保护装置内预存的mac地址，同时比对射频识别的身份卡编码与继电保护装置内预存的身份卡编码，确认操作人员的身份；

步骤5，继电保护装置读取与确认的操作人员身份匹配的操作权限，调取继电保护装置配置的与该操作权限匹配的操作界面，将该操作界面通过显示模块显示给操作人员以进行人机交互。

优选地，用户端设备包括便携式终端、智能手机、平板电脑、智能可穿戴设备。操作人员在进入继电保护装置现场时随身携带用户端设备，以便于继电保护装置确认操作人员的身份及操作权限，并根据操作权限提供相应的操作界面。操作人员随身携带的用户端设备和身份卡内设置有与操作人员唯一匹配的身份信息，便于继电保护装置通过获取用户端设备的mac地址以及身份卡编码来确认操作人员的身份，提高操作人员身份识别的有效性。

优选地，步骤2进一步包括：在没有感应到操作人员接近时，断开继电保护装置的无线通信模块和射频识别模块。无线通信模块和射频识别模块与红外感应模块电连接，由红外感应模块供电，当红外感应模块感应到有操作人员接近时则对无线通信模块和射频识别模块供电，当红外感应模块没有感应到操作人员接近时则不对无线通信模块和射频识别模块供电，无线通信模块和射频识别模块处于待机状态。

优选地，继电保护装置内还设置有指纹识别模块，用于对操作人员身份进行进一步确认。

优选地，继电保护装置内还设置有人脸识别模块，用于对操作人员身份进行进一步确认。

一种继电保护装置识别用户身份的系统，包括继电保护装置端和用户端，继电保护装置端与用户端之间通过红外感应、无线网络和射频识别进行数据交互；

用户端包括携带有操作人员身份信息的身份卡和用户端设备；

继电保护装置端包括：用于感应用户端操作人员接近的红外感应模块，用于识别用户端操作人员身份卡的射频识别模块，用于在继电保护装置与用户端设备间建立网络连接并获取用户端设备mac地址的无线通信模块，用于进行mac地址比对、身份卡编码比对和模块间信息交互的数据处理模块，用于预存用户端设备mac地址、操作人员身份卡编码、操作人员操作权限以及与操作权限对应的操作界面的数据存储模块，以及用于显示操作界面的显示模块；红外感应模块、射频识别模块、无线通信模块、数据存储模块和显示模块均与数据处理模块连接，红外感应模块分别与射频识别模块和无线通信模块电连接。

优选地，用户端设备包括便携式终端、智能手机、平板电脑、智能可穿戴设备。

优选地，红外感应模块包括三组电源线，第一电源线为红外感应模块本身供电，第二电源线为无线通信模块供电，第三电源线为射频识别模块模块供电。

优选地，继电保护装置内还设置有指纹识别模块，用于对操作人员身份进行进一步确认。

优选地，继电保护装置内还设置有人脸识别模块，用于对操作人员身份进行进一步确认。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明通过红外感应模块感应到操作人员的接近后，启动无线网卡和射频识别，通过无线网卡和射频识别对操作人员身份进行多次确认，确定操作人员的身份，并通过继电保护装置内预置的与操作人员身份匹配的操作权限，为确定身份的操作人员提供对应的操作界面，本发明方法在快速确定操作人员身份的同时，提高了对操作人员身份识别的准确率，并且为不同权限的操作人员提供不同操作界面的方式降低了操作人员的工作难度，提高了工作效率；2)本发明通过红外感应模块感应操作人员的接近，在感应到操作人员接近后，启动无线网卡和射频识别，在没有操作人员接近的时候不启动相关模块，避免不必要的电力消耗，节约能源；3)本发明可以快速确定操作人身份，配合继电保护人机界面智能组态，有效地提高了操作人工作效率，降低操作人工作难度，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的一种继电保护装置识别用户身份的系统的结构示意图；

图2为本发明的一种继电保护装置识别用户身份的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种继电保护装置识别用户身份的系统。该系统包括继电保护装置端和用户端，继电保护装置端与用户端之间通过红外感应、无线网络和射频识别进行数据交互。用户端包括携带有操作人员身份信息的身份卡和用户端设备。继电保护装置端包括：用于感应用户端操作人员接近的红外感应模块，用于识别用户端操作人员身份卡的射频识别模块，用于在继电保护装置与用户端设备间建立网络连接并获取用户端设备mac地址的无线通信模块，用于进行mac地址比对、身份卡编码比对和模块间信息交互的数据处理模块，用于预存用户端设备mac地址、操作人员身份卡编码、操作人员操作权限以及与操作权限对应的操作界面的数据存储模块，以及用于显示操作界面的显示模块；红外感应模块、射频识别模块、无线通信模块、数据存储模块和显示模块均与数据处理模块连接，红外感应模块分别与射频识别模块和无线通信模块电连接。

具体地，用户端设备包括便携式终端、智能手机、平板电脑、智能可穿戴设备。操作人员在进行设备巡检时，随身携带用户端设备和身份卡。用户端设备的mac地址预先存储在继电保护装置内，当继电保护装置通过红外感应模块感应到有操作人员接近时，通过无线局域网实时抓取该操作人员随身携带的用户端设备的mac地址，并与预存的mac地址进行比对，以确认操作人员的身份。身份卡内存储有与操作人员唯一匹配的身份信息，可供继电保护装置读取，以确认操作人员的身份。

具体实施中，红外感应模块设置于继电保护装置的正前方，感应距离为5～8米，感应角度范围为110°。在本实施中，由于操作人员要对继电保护装置进行操作，所以继电保护装置不应安装过高或过低，其安装高度应该方便操作人员进行操作，因此将红外感应模块设置于继电保护装置的正前方比较合理，便于及时、准确的感知操作人员的接近。红外感应模块可选用现有的红外感应探头，将红外感应探头安装与继电保护装置正前方。当继电保护装置的安装位置与人体的相对位置存在不同情况时，红外感应模块的设置应考虑具体情况做适应性改动。

在具体实施中，外部交流电源经交直流变换后给继电保护装置内的电源模块供电，该电源模块分别与红外感应模块、数据处理模块、数据存储模块和显示模块电连接，以给这些模块供电，红外感应模块分别与射频识别模块和无线通信模块电连接，以给这两个模块供电。其中，红外感应模块包括三组电源线，第一电源线为红外感应模块本身供电，第二电源线为无线通信模块供电，第三电源线为射频识别模块模块供电。第一电源线一直保持通电状态，以支持红外感应模块二十四小时不间断检测是否有操作人员靠近，第二电源线、第三电源线输出受控，当红外感应模块感应到有操作人员接近则第二电源线、第三电源线输出电源，向无线通信模块和射频识别模块供电，启动无线通信模块，接入无线局域网，并启动射频识别模块识别操作人员的身份卡；当红外感应模块感应到操作人员离开则第二电源线、第三电源线切断电源，停止向无线通信模块和射频识别模块供电，无线通信模块和射频识别模块进入待机状态。

作为较佳实施例的是，当红外感应模块感应到有操作人员靠近则第二电源线、第三电源线立即输出电源，向无线通信模块和射频识别模块供电，当红外感应模块感应到操作人员离开则第二电源线、第三电源线延迟若干秒再切断电源。具体的延迟时间可以是10秒，可以是20秒，也可以是其他值，由程序员在编程时确定。

较佳地，无线通信模块选用无线网卡。当红外感应模块感应到有操作人员接近并启动无线通信模块后，继电保护装置接入无线局域网，并通过无线局域网探测请求帧实时抓取操作人员随身携带的终端设备的mac地址，并将实时抓取的mac地址发送至数据处理模块，数据处理模块调用数据存储模块内预存的用户端设备的mac地址与实施抓取的该mac地址进行比对，确认操作人员的身份。其中,所述探测请求帧为ieee802.11无线局域网通用标准所定义。

较佳地，射频识别模块包括内置的天线和rfid阅读器，以及操作人员随身携带适于与rfid阅读器信号连接的电子标签，在这里，该电子标签为设置在操作人员随身携带的身份卡上的身份卡编码。当红外感应模块感应到有操作人员接近并启动射频识别模块后，rfid阅读器与电子标签之间相互发生感应，该rfid阅读器读取作为电子标签的身份卡编码，并将该身份卡编码发送至数据处理模块，数据处理模块调用数据存储模块内预存的操作人员的身份卡编码与当前识别到的身份卡编码进行比对，确认操作人员的身份。

较佳地，数据处理模块可选用dsp芯片或fpga芯片，实现比对mac地址和身份卡编码的功能，同时实现对模块间信息交互的控制。

较佳地，数据存储模块可选用sd存储卡，由于sd存储卡具有体积小、数据传输速度快、可热插拔的优良特性，所以在继电保护装置内配置sd存储卡用于存储用户端设备的mac地址、操作人员的身份卡编码、操作人员操作权限以及与操作权限对应的操作界面等数据具有较大的优势，并且在操作人员变动或操作权限变动时可方便进行数据更新。

较佳地，显示模块选用液晶显示屏，可以显示比较多的信息，且色彩比较丰富，视觉感受比较好。

与上述系统相对应的，本发明提供一种继电保护装置识别用户身份的方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤1，通过继电保护装置配置的红外感应模块，感应是否有操作人员接近；

步骤2，在感应到有操作人员接近时，启动继电保护装置配置的无线通信模块和射频识别模块，接入无线局域网，同时进行射频识别；

步骤3，继电保护装置通过无线局域网发送探测请求帧实时抓取操作人员随身携带的用户端设备的mac地址，同时通过射频识别模块对操作人员的身份卡进行识别，获取操作人员的身份卡编码；

步骤4，继电保护装置比对抓取到的mac地址与继电保护装置内预存的mac地址，同时比对射频识别的身份卡编码与继电保护装置内预存的身份卡编码，确认操作人员的身份；

步骤5，继电保护装置读取与确认的操作人员身份匹配的操作权限，调取继电保护装置配置的与该操作权限匹配的操作界面，将该操作界面通过显示模块显示给操作人员以进行人机交互。

具体地，只有当mac地址匹配正确且身份卡编码匹配正确，才能确认操作人员的身份并调取与其操作权限相对应的操作界面予以显示。

作为一种优选方案，本发明还可包括指纹识别模块，用于进一步确认操作人员的身份。指纹识别模块可选用现有的指纹识别模块，并将其安装在继电保护装置表面。指纹识别模块与数据处理模块连接，在继电保护装置内预先存储具有操作权限的操作人员的指纹信息，在继电保护装置比对mac地址和身份卡编码以确认操作人员身份过程中出现不一致的情况时，即mac地址匹配但身份卡编码不匹配，或者身份卡编码匹配但mac地址不匹配，数据处理模块发送提示消息至显示模块，提醒操作人员进行指纹识别，进一步确认操作人员身份，提高身份确认准确度。

作为一种优选方案，本发明还可包括人脸识别模块，用于进一步确认操作人员身份。人脸识别模块包括数据处理模块内预置的现有人脸识别程序和继电保护装置前端设置的高清摄像头。在继电保护装置比对mac地址和身份卡编码以确认操作人员身份过程中出现不一致的情况时，即mac地址匹配但身份卡编码不匹配，或者身份卡编码匹配但mac地址不匹配，数据处理模块发送提示消息至显示模块，提醒操作人员看向高清摄像头，拍摄当前操作人员的人脸信息进行人脸识别，进一步确认操作人员身份，提高身份确认准确度。

本发明通过红外感应模块感应到操作人员的接近后，启动无线通信模块和射频识别模块，接入无线局域网，并进行操作人员身份卡的识别；然后继电保护装置通过发送探测请求帧抓取操作人员所携带设备的mac地址，同时通过射频识别模块识别操作人员身份卡编码，并将抓取的mac地址与继电保护装置内预存的mac地址进行比对，同时将识别到的身份卡编码与继电保护装置内预存的身份卡编码进行比对，完成对操作人员身份的确认；在确定操作人员的身份后，通过继电保护装置内预存的与操作人员身份匹配的操作权限，为确定身份的操作人员提供对应的操作界面，并通过显示装置进行显示，以方便操作人员进行人机交互。本发明方法在快速确定操作人员身份的同时，提高了对操作人员身份识别的准确率，并且为不同权限的操作人员提供不同操作界面的方式降低了操作人员的工作难度，提高了工作效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。