CN109145917A - 一种非接触式dcs数据识别系统及识别传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式DCS数据识别系统及识别传输方法，包括工业DCS控制系统与下位机，还包括图像采集装置、图像显示装置与中央主机，所述中央主机内设有图像预处理模块、图像数字识别模块、通信模块以及存储数据库，所述工业DCS控制系统与图像显示装置信号相连，所述图像采集装置与中央主机、下位机依次信号相连，大大提高了工业DCS控制系统对外进行数据传输的安全性，其数字识别准确率高，识别速度快，数据传输效率高。有效地降低了因黑客与病毒通过物理连接入侵工业DCS控制系统所带来的安全风险。

Description

一种非接触式DCS数据识别系统及识别传输方法

技术领域

本发明涉及网络安全技术领域，尤其涉及一种非接触式DCS数据识别系统及识别传输方法。

背景技术

随着计算机网络在人类生活领域中的广泛运用，针对计算机网络的攻击事件也随之增加，在全球范围内针对重要信息资源和网络基础设施的入侵行为在持续增加，特别是在工业生产领域，目前在工业生产领域中，通常采用DCS集散控制系统监控工业生产的数据并进行控制，DCS系统在与外界连接进行数据传输过程中，均存在被黑客入侵以及被传播计算机病毒的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非接触式DCS数据识别系统及识别传输方法，以解决在工业DCS控制系统中防止计算机病毒篡改数据的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种非接触式DCS数据识别系统，包括工业DCS控制系统与下位机，还包括图像采集装置、图像显示装置与中央主机，所述中央主机内设有图像预处理模块、图像数字识别模块、通信模块以及存储数据库，所述工业DCS控制系统与图像显示装置信号相连，所述图像采集装置与中央主机、下位机依次信号相连；

所述图像采集模块用于采集图像显示装置的光学图像信息，并发送至所述图像预处理模块；

所述图像预处理模块用于将图像采集模块采集的光学图像信息进行图像的预处理，从而获得二值化的图片；

所述图像数字识别模块可对图像预处理模块获得的二值化图片进行数字识别；

所述存储数据库可存储数字字符模板以及数字识别结果；

所述通信模块用于与中央主机与下位机之间的通信连接。

优选的，所述图像采集装置与图像预处理模块、图像数字识别模块依次信号相连，所述图像数字识别模块分别与通信模块、数据库信号相连。

优选的，所述图像采集装置为工业CCD图像传感器，所述图像采集装置设置于所述图像显示装置的正上方。

优选的，所述图像显示装置包括液晶显示屏与显示主机，所述显示主机与工业DCS控制系统信号相连，所述显示主机上运行有组态软件。

优选的，所述组态软件可将工业DCS控制系统需向下位机传输的数据做成标准的排列顺序。

优选的，所述存储数据库包括数字字符模板库以及结果库，所述数字字符模板库内存有数字“0”至数字“9”的字符模板，还保存有符号“.”的字符模板；

所述结果库可对图像数字识别模块的数字识别结果进行备份保存。

一种非接触式DCS数据识别传输方法，包括下列步骤：

S1、建立数字字符模板库；

S2、通过组态软件将工业DCS控制系统需传输的数据按顺序进行排列，并在图像显示装置进行显示；

S3、通过图像采集装置采集图像显示装置上待识别图像，并进行图像预处理，获得二值化图像；

S4、对所述二值化图像进行字符分割，获得含有单个数字字符的区域图像；

S4、将所述含有单个数字字符区域图像与所述数字字符模板库进行匹配对照，从而获得对应的单个数字字符；

S5、将所获得单个数字字符按照识别顺序进行组合，并传输给下位机。

优选的，所述预处理方法包括采用平均值法获得灰度图像；采用中值滤波法进行滤波降噪；采用LOG边缘检测方法进行图像边缘检测；采用全局阈值法进行图像二值化。

优选的，采用垂直投影法对所述二值化图像进行字符分割。

与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：

本发明提供的一种非接触式DCS数据识别系统(1)可将工业DCS控制系统所需传输的数据统一显示在图像显示装置上，方便人员查看，中央主机通过图像采集装置采集图像显示装置上显示的图片，并读取、识别界面图片中的数据同时将识别结果进行输出传输至下位机，大大提高了工业DCS控制系统向系统外进行数据传输的安全性，有效地降低了因黑客与病毒通过物理连接入侵工业DCS控制系统所带来的安全风险。

(2)本发明提供的一种非接触式DCS数据识别传输方法，其数字识别准确率高，识别速度快，数据传输效率高，采用物理隔离的方式杜绝了由TCP/IP网络协议脆弱性和部分操作系统的内在隐患带来的安全问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种非接触式DCS数据识别系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种非接触式DCS数据识别传输方法的流程图。

图中，1-图像采集装置，2-图像显示装置，3-中央主机，4-下位机，5-图像预处理模块，6-图像数字识别模块，7-通信模块，8-存储数据库。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

参见图1，一种非接触式DCS数据识别系统，包括工业DCS控制系统与下位机4，还包括图像采集装置1、图像显示装置2与中央主机3，所述中央主机3内设有图像预处理模块5、图像数字识别模块6、通信模块7以及存储数据库8，所述工业DCS控制系统与图像显示装置2信号相连，所述图像采集装置1与中央主机3、下位机4依次信号相连；

所述图像采集模块用于采集图像显示装置2的光学图像信息，并发送至所述图像预处理模块5；

所述图像预处理模块5用于将图像采集模块采集的光学图像信息进行图像的预处理，从而获得二值化的图片；

所述图像数字识别模块6可对图像预处理模块5获得的二值化图片进行数字识别；

所述存储数据库8可存储数字字符模板以及数字识别结果；

所述通信模块7用于与中央主机3与下位机4之间的通信连接。

其中，所述图像采集装置1采用接口为USB 3.0的工业CCD图像传感器，具有拍摄精度高，光谱范围强的优点，所拍摄的图片满足高质量图像处理算法的要求，所述图像显示装置2包括液晶显示屏与显示主机，所述显示主机与工业DCS控制系统信号相连，所述图像采集装置1设置于所述图像显示装置2的正上方，即所述工业CCD图像传感器放置于液晶显示屏的正上方，便于工业CCD图像传感器采集液晶显示屏所显示的图像信息。

具体的，所述显示主机与所述工业DCS控制系统信号相连，显示主机上运行有组态软件，所述组态软件可将工业DCS控制系统需向下位机4传输的数据做成标准的排列顺序，并在液晶显示屏上进行显示。

其中，所述图像采集装置1与中央主机3内的图像预处理模块5、图像数字识别模块6依次信号相连，所述图像数字识别模块6分别与通信模块7、数据库信号相连，所述图像预处理模块5可对图像采集装置1所获得的图像进行灰度处理及增强、滤波降噪和水平较正、二值化等处理，最终得到二值化的图片，所述图像数字识别模块6可对所获得的二值化图片进行字符分割获得单个字符，并对单个字符进行字符归一化处理，归一化处理后的单个字符通过基于模板匹配的OCR算法进行识别匹配，选最佳匹配作为结果，模板匹配的主要特点是实现简单，当字符较规整时对字符图像的缺损、污迹干扰适应力强且识别率相当高。

具体的，所述存储数据库8包括数字字符模板库以及结果库，所述数字字符模板库内存有可对单个字符进行对比为字符模板，工业DCS控制系统所传输的通常为包括小数点后两位的阿拉伯数字信息，因此在数字字符模板库时只需建立建立数字“0”至数字“9”的字符模板，以及符号“.”的字符模板，即可实现对字符的识别，其识别结果被统一保存在结果库中，方便工作人员查看以及备份。

实施例2

如图2所示，本发明还提供一种非接触式DCS数据识别传输方法，包括下列步骤：

S1、建立数字字符模板库，所述模板库内含有数字“0”至数字“9”的字符模板，以及符号“.”的字符模板；

S2、通过组态软件将工业DCS控制系统需传输的数据按顺序进行排列，并在图像显示装置2进行显示；

S3、通过图像采集装置1采集图像显示装置2上待识别图像，并进行图像预处理，获得二值化图像；

S4、对所述二值化图像进行字符分割，获得含有单个数字字符的区域图像；

S4、将所述含有单个数字字符区域图像与所述数字字符模板库进行匹配对照，从而获得对应的单个数字字符；

S5、将所获得单个数字字符按照识别顺序进行组合，并将其最终识别结果传输给下位机4。

具体的，在本发明的一个实施例中，所述预处理方法包括采用平均值法获得灰度图像，采用LOG边缘检测方法进行图像边缘检测可完全凸显所需识别的图像区域。

在本发明的一个实施例中，所述预处理方法包括采用中值滤波器进行滤波降噪，中值滤波器可以应用的范围非常广泛，它克服了线性滤波器如最小均方滤波、均值滤波等使图像边缘模糊的不良影响，既可以有效去除图像中的不同的噪声，又能够保护图像的边缘和轮廓。

具体的，在本发明的一个实施例中，所述预处理方法包括采用全局阈值法进行二值化处理，可将将灰度图像转换为黑白二色的二值化图像

具体的，采用垂直投影法对所述二值化图像进行字符分割，有效的克服了图像过度分割与字符粘连的现象。

工作原理为：工作时，通过组态软件将工业DCS控制系统需传输的数据按顺序进行排列，并在图像显示装置2进行显示，通过图像采集装置1采集图像显示装置2上待识别图像，并通过中央主机3内的图像预处理模块5进行图像图像预处理，获得二值化图像，该二值化图像通过图像数字识别模块6进行字符分割与字符识别，其识别结果一方面通过通信模块7传输至下位机4，另一方面保存至结果库中进行备份，方便工作人员查看。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种非接触式DCS数据识别系统，包括工业DCS控制系统与下位机，其特征在于，还包括图像采集装置、图像显示装置与中央主机，所述中央主机内设有图像预处理模块、图像数字识别模块、通信模块以及存储数据库，所述工业DCS控制系统与图像显示装置信号相连，所述图像采集装置与中央主机、下位机依次信号相连；

所述图像采集模块用于采集图像显示装置的光学图像信息，并发送至所述图像预处理模块；

所述图像预处理模块用于将图像采集模块采集的光学图像信息进行图像的预处理，从而获得二值化的图片；

所述图像数字识别模块可对图像预处理模块获得的二值化图片进行数字识别；

所述存储数据库可存储数字字符模板以及数字识别结果；

所述通信模块用于与中央主机与下位机之间的通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式DCS数据识别系统，其特征在于，所述图像采集装置与图像预处理模块、图像数字识别模块依次信号相连，所述图像数字识别模块分别与通信模块、数据库信号相连。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式DCS数据识别系统，其特征在于，所述图像采集装置为工业CCD图像传感器，所述图像采集装置设置于所述图像显示装置的正上方。

4.根据权利要求1所述的一种非接触式DCS数据识别系统，其特征在于，所述图像显示装置包括液晶显示屏与显示主机，所述显示主机与工业DCS控制系统信号相连，所述显示主机上运行有组态软件。

5.根据权利要求2所述的一种非接触式DCS数据识别系统，其特征在于，所述组态软件可将工业DCS控制系统需向下位机传输的数据做成标准的排列顺序。

6.根据权利要求1所述的一种非接触式DCS数据识别系统，其特征在于，所述存储数据库包括数字字符模板库以及结果库，所述数字字符模板库内存有数字“0”至数字“9”的字符模板，还保存有符号“.”的字符模板；

所述结果库可对图像数字识别模块的数字识别结果进行备份保存。

7.一种非接触式DCS数据识别传输方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1、建立数字字符模板库；

S2、通过组态软件将工业DCS控制系统需传输的数据按顺序进行排列，并在图像显示装置进行显示；

S3、通过图像采集装置采集图像显示装置上待识别图像，并进行图像预处理，获得二值化图像；

S4、对所述二值化图像进行字符分割，获得含有单个数字字符的区域图像；

S4、将所述含有单个数字字符区域图像与所述数字字符模板库进行匹配对照，从而获得对应的单个数字字符；

S5、将所获得单个数字字符按照识别顺序进行组合，并传输给下位机。

8.根据权利要求7所述的一种非接触式DCS数据识别传输方法，其特征在于，所述预处理方法包括采用平均值法获得灰度图像；采用中值滤波法进行滤波降噪；采用LOG边缘检测方法进行图像边缘检测；采用全局阈值法进行图像二值化。

9.根据权利要求7所述的一种非接触式DCS数据识别传输方法，其特征在于，采用垂直投影法对二值化图像进行字符分割。