CN214955092U - 一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，包括生物特征采集识别装置、生物特征数据处理装置、数据通信装置、设备控制装置、控制机柜装置以及控制执行机构。生物特征采集识别装置用于采集包括人脸、虹膜、指纹以及指静脉在内的人体生物特征，并将特征数据输出。此基于生物特征识别的智能操作控制系统通过对用户的人脸、虹膜、指纹、指静脉等生物特征采集识别，实现对操作人员的身份甄别，同时对操作人员的行为进行监控记录存储，能够有效保证设备操作的安全性。并且满足船用智能操作控制的应用需求，解决了用户身份甄别、智能匹配、行为监控、操作简便快捷、隐私安全等问题。

Description

一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统

技术领域

本实用新型涉及基于生物特征识别的智能操作控制技术领域，尤其是涉及一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统。

背景技术

智能操作控制系统就是在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。

现有的技术中，船用智能操作控制系统大多基于用户ID和密码验证的传统技术进行用户身份的验证和权限分配，这种技术在船用环境中存在许多的问题和不足。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：

1、输入困难，现有船用操作控制系统通常采用触屏工业微机，采用软键盘输入，用于输入繁琐的用户ID和密码非常不便与麻烦。

2、操作时间长，触屏工业微机采用的软键盘输入给用户带来困难，输入时间过长，给设备的操作控制带来时间延误。

3、隐私安全性低，由于输入困难，操作时间长，带来用户密码泄漏的风险增加，造成隐私安全性低。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，本实用新型所要解决的技术问题是在船用特殊环境中，克服现有的技术不足，提供基于生物特征识别的智能操作控制系统，通过综合人脸、虹膜、指纹、指静脉等生物特征识别方法，以满足船用智能操作控制的应用需求，解决用户身份甄别、智能匹配、行为监控、操作简便快捷、隐私安全等问题。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，包括生物特征采集识别装置、生物特征数据处理装置、数据通信装置、设备控制装置、控制机柜装置以及控制执行机构；

所述生物特征采集识别装置用于采集包括人脸、虹膜、指纹以及指静脉在内的人体生物特征，并将特征数据输出；

所述生物特征数据处理装置与所述生物特征采集识别装置通信连接，接收来自所述生物特征采集识别装置的生物特征数据，与预存的人体生物特征比对，基于比对结果甄别并核实用户的身份及权限，并通过所述数据通信装置发送身份信息、控制权限及控制动作至所述设备控制装置；

所述数据通信装置是所述生物特征数据处理装置与所述设备控制装置的数据交换组件，两者通过所述数据通信装置进行数据交换，以达到实时的数据通信及对设备的控制；

所述设备控制装置根据接收来自所述生物特征数据处理装置的数据，按生物特征识别的用户身份分配的操作权限，开放对应的设备控制操作项目有效，达到对设备控制的分级控制操作，以实现设备的分级使用与专人使用；

所述控制机柜装置用于安装所述生物特征采集识别装置、所述生物特征数据处理装置、所述数据通信装置以及所述设备控制装置；

所述控制执行机构接收来自控制中心的执行指令，并根据所述执行指令执行控制过程。

通过上述技术方案，此基于生物特征识别的智能操作控制系统通过对用户的人脸、虹膜、指纹、指静脉等生物特征采集识别，实现对操作人员的身份甄别，同时对操作人员的行为进行监控记录存储，能够有效保证设备操作的安全性。并且满足船用智能操作控制的应用需求，解决了用户身份甄别、智能匹配、行为监控、操作简便快捷、隐私安全等问题。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述生物特征采集识别装置包括IC卡刷卡模块、指静脉识别组件、指纹识别组件、摄像模块以及高清显示模块，所述生物特征采集识别装置根据需求选择所述人体生物特征的其中一种或多种组合识别并启用相关功能。

通过上述技术方案，生物特征采集识别装置中的人体生物特征包括人脸识别、虹膜识别、指纹识别、指静脉识别等，人脸识别、虹膜识别使用了红外双目摄像头屏显一体机，集合补光，屏显，抓拍，比对一体化设计，支持特征样本导入，脱机动态识别无需用户特意配合，夜晚柔光补偿，屏显提示比对结果，提高识别易用性，可广泛应用于各种船用现场。

指纹识别、指静脉识别使用专业的识别组件，嵌入于生物特征采集识别装置，与人脸识别、虹膜识别组成一体识别装置。双目摄像头位于装置显示屏幕正上方，红外感应装置位于双目摄像头正上方，补光灯位于双目摄像头左右两侧。

IC卡刷卡模块集成了IC卡感应读卡功能，可为用户提供多种需求选择，IC卡感应读卡区位于装置显示屏幕正下方。生物特征采集识别装置指纹识别、指静脉识别组件位于IC卡感应读卡区下方，分居左右两侧。左边为指纹识别组件，右边为指静脉识别组件。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述生物特征数据处理装置使用船用工业级IPC平板触屏一体机，基于Windows系统x64位平台并采用自主设计开发的HMI人机界面。

通过上述技术方案，HMI人机界面与生物特征数据处理装置运用数据库的强大功能，实现基于生物特征的用户身份甄别与用户权限分配，实现HMI人机界面的对话功能操作定制，实现每个用户所对应的操作权限及对应功能开放。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述数据通信装置包括中心控制单元、以太网交换机、CAN总线通信模块以及485总线通信模块。

通过上述技术方案，数据通信装置能够使用以太网、CAN总线、以及485总线等现场总线实现实时数据通信。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述设备控制装置采用中心控制单元编程实现对设备的控制操作。

通过上述技术方案，其中的中心控制单元程序自主开发，拥有著作版权。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述生物特征采集识别装置与所述生物特征数据处理装置安装于所述控制机柜装置的面板上，所述数据通信装置、所述设备控制装置安装于所述控制机柜装置的机柜内固定槽架上。

通过上述技术方案，如此设置便于船员操作此控制系统，提高了整个系统运行的稳定性。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制执行机构安装于被控设备对象的控制连接装置。

通过上述技术方案，根据不同的控制设备对象，选择相适应匹配的控制执行机构。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.此基于生物特征识别的智能操作控制系统通过对用户的人脸、虹膜、指纹、指静脉等生物特征采集识别，实现对操作人员的身份甄别，同时对操作人员的行为进行监控记录存储，能够有效保证设备操作的安全性。并且满足船用智能操作控制的应用需求，解决了用户身份甄别、智能匹配、行为监控、操作简便快捷、隐私安全等问题。

2.生物特征采集识别装置中的人体生物特征包括人脸识别、虹膜识别、指纹识别、指静脉识别等，人脸识别、虹膜识别使用了红外双目摄像头屏显一体机，集合补光，屏显，抓拍，比对一体化设计，支持特征样本导入，脱机动态识别无需用户特意配合，夜晚柔光补偿，屏显提示比对结果，提高识别易用性，可广泛应用于各种船用现场。

3.HMI人机界面与生物特征数据处理装置运用数据库的强大功能，实现基于生物特征的用户身份甄别与用户权限分配，实现HMI人机界面的对话功能操作定制，实现每个用户所对应的操作权限及对应功能开放。

附图说明

图1为本实用新型操作控制柜的整体结构示意图。

图2为本实用新型生物特征采集识别装置的结构示意图。

图3为本实用新型HMI人机界面与生物特征数据处理装置结构示意图。

图4为本实用新型远程控制箱的整体结构示意图。

图5为本实用新型舰船资料室自动身份验证控制装置应用示意图。

附图标记：1、生物特征采集识别装置；2、生物特征数据处理装置；3、高清显示屏；4、双目摄像头；5、红外感应装置；6、LED补光灯；7、IC卡感应读卡器；8、指静脉识别组件；9、指纹识别组件；10、工业IPC平板触屏一体机；11、数据处理系统软件；12、中心控制单元；13、电源模块；14、485总线通信模块；15、CAN总线通信模块；16、以太网络交换机；18、变频器；19、继电器；20、控制开关；23、接线端子；24、运行指示灯；25、远程控制箱面板；26、门扇；27、门视窗；28、导轨；29、行走轮；30、导轨仓罩壳；31、控制执行机构；32、生物特征采集识别处理一体装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，包括生物特征采集识别装置1、生物特征数据处理装置2、数据通信装置、设备控制装置、控制机柜装置以及控制执行机构31。

生物特征采集识别装置1用于采集包括人脸、虹膜、指纹以及指静脉在内的人体生物特征，并将特征数据输出。在本实施例中，参照图2，生物特征采集识别装置1包括IC卡刷卡模块、指静脉识别组件、指纹识别组件、摄像模块以及高清显示模块。生物特征采集识别装置1根据需求选择人体生物特征的其中一种或多种组合识别并启用相关功能。

其中，参照图2，摄像模块包括双目摄像头4、红外感应装置5以及LED补光灯6，高清显示模块配置为七寸的高清显示屏3。双目摄像头4用于采集彩色图像与红外图像，高清显示屏3用于显示采集的图像。

生物特征采集识别装置1中的人体生物特征包括人脸识别、虹膜识别、指纹识别、指静脉识别等，人脸识别、虹膜识别使用了红外双目摄像头4屏显一体机，集合补光，屏显，抓拍，比对一体化设计，支持特征样本导入，脱机动态识别无需用户特意配合，夜晚柔光补偿，屏显提示比对结果，提高识别易用性，可广泛应用于各种船用现场。

参照图2，指纹识别、指静脉识别使用专业的识别组件，嵌入于生物特征采集识别装置1，与人脸识别、虹膜识别组成一体识别装置。双目摄像头4位于装置显示屏幕正上方，红外感应装置5位于双目摄像头4正上方，补光灯位于双目摄像头4左右两侧。

IC卡刷卡模块集成了IC卡感应读卡功能，可为用户提供多种需求选择，IC卡感应读卡区位于装置显示屏幕正下方。

其中指纹识别组件9与指静脉识别组件8位于IC卡感应读卡区下方，分居左右两侧。左边为指纹识别组件9，右边为指静脉识别组件8。

生物特征数据处理装置2通过以太网端口与生物特征采集识别装置1通信连接进行数据交换，接收来自生物特征采集识别装置1的生物特征数据，与预存的人体生物特征比对，基于比对结果甄别并核实用户的身份及权限，并通过数据通信装置发送身份信息、控制权限及控制动作至设备控制装置。

参照图3，生物特征数据处理装置2由工业IPC平板触屏一体机10和HMI人机界面以及数据处理系统软件11组成，生物特征数据处理装置2使用船用工业级IPC平板触屏一体机，基于Windows系统x64位平台并采用自主设计开发的HMI人机界面。

HMI人机界面与生物特征数据处理装置2运用数据库的强大功能，实现基于生物特征的用户身份甄别与用户权限分配，实现HMI人机界面的对话功能操作定制，实现每个用户所对应的操作权限及对应功能开放。

数据通信装置是生物特征数据处理装置2与设备控制装置的数据交换组件，两者通过数据通信装置进行数据交换，以达到实时的数据通信及对设备的控制。其中，数据通信装置包括中心控制单元12、以太网交换机、CAN总线通信模块15以及485总线通信模块14，数据通信装置能够使用以太网、CAN总线、以及485总线等现场总线实现实时数据通信。

在本实施例中，数据通信装置设置在远程控制箱的内部，参照图4，远程控制箱包括中心控制单元12、两个电源模块13、485总线通信模块14、CAN总线通信模块15、以太网络交换机16、变频器18、继电器19、三个控制开关20、接线端子23以及安装于远程控制箱面板25的运行指示灯24。

设备控制装置根据接收来自生物特征数据处理装置2的数据，按生物特征识别的用户身份分配的操作权限，开放对应的设备控制操作项目有效，达到对设备控制的分级控制操作，以实现设备的分级使用与专人使用。设备控制装置采用中心控制单元12编程实现对设备的控制操作，其中的中心控制单元12程序自主开发，拥有著作版权。

控制机柜装置用于安装生物特征采集识别装置1、生物特征数据处理装置2、数据通信装置以及设备控制装置。进一步的，生物特征采集识别装置1与生物特征数据处理装置2安装于控制机柜装置的面板上，数据通信装置、设备控制装置安装于控制机柜装置的机柜内固定槽架上。如此设置便于船员操作此控制系统，提高了整个系统运行的稳定性。

控制执行机构31接收来自控制中心的执行指令，并根据执行指令执行控制过程。控制执行机构31安装于被控设备对象的控制连接装置，根据不同的控制设备对象，选择相适应匹配的控制执行机构31。

参照图5，为本实用新型的应用实施例，舰船资料室自动身份验证控制系统装置包括门扇26、门视窗27、导轨28、行走轮29、导轨28仓罩壳、控制执行机构31以及生物特征采集识别处理一体装置32。

本实施例中，生物特征采集识别装置1是基于高性能嵌入式处理器结合安卓系统平台，集多种生物特征识别于一体，并提供统一的数据开发接口。其中人脸识别、虹膜识别、指纹识别、指静脉识别等生物特征可任取其一作为特征识别采集，或者选取其中的二个或以上组合进行特征识别采集用于系统的身份甄别。还可以应用IC卡感应刷卡功能，使身份验证更加多样化，根据需求采用最为适合的某种验证方式，保证对身份验证和甄别安全可靠性。

生物特征数据处理装置2是基于WINDOWS x64系统平台和关系数据库结合应用需求进行定制化设计开发的HMI人机对话界面，以保证对不同场景需求的专业友好的HMI对话界面应用，使操作过程更为简单、智能。

生物特征采集识别装置1、生物特征数据处理装置2以及中心控制单元12之间通过以太网络连接进行数据通讯，中心控制单元12根据被操控对象设备通讯端口选择通过以太网、CAN总线、485总线中的其中某种方式与控制执行机构31进行数据通讯。

本实施例的实施原理为：人员通过生物特征采集识别处理一体装置32进行身份信息验证，验证通过后可登录基于生物特征识别的智能操作控制系统，系统根据人员身份，开放与身份相符合的操作功能项，包括可借阅的图纸、资料、书籍、档案等储书柜门的操作等。

人员通过操作HMI人机界面，发送指令至远程控制箱的中心控制单元12，中心控制单元12验证HMI操控指令并分析执行动作及控制设备对象，传送执行指令给控制执行机构31，控制执行机构31执行操控设备的控制过程，并反馈执行结果至中心控制单元12与生物特征数据处理装置2。

此基于生物特征识别的智能操作控制系统通过对用户的人脸、虹膜、指纹、指静脉等生物特征采集识别，实现对操作人员的身份甄别，同时对操作人员的行为进行监控记录存储，能够有效保证设备操作的安全性。并且满足船用智能操作控制的应用需求，解决了用户身份甄别、智能匹配、行为监控、操作简便快捷、隐私安全等问题。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，其特征在于：包括生物特征采集识别装置(1)、生物特征数据处理装置(2)、数据通信装置、设备控制装置、控制机柜装置以及控制执行机构(31)；

所述生物特征采集识别装置(1)用于采集包括人脸、虹膜、指纹以及指静脉在内的人体生物特征，并将特征数据输出；

所述生物特征数据处理装置(2)与所述生物特征采集识别装置(1)通信连接，接收来自所述生物特征采集识别装置(1)的生物特征数据，与预存的人体生物特征比对，基于比对结果甄别并核实用户的身份及权限，并通过所述数据通信装置发送身份信息、控制权限及控制动作至所述设备控制装置；

所述数据通信装置是所述生物特征数据处理装置(2)与所述设备控制装置的数据交换组件，两者通过所述数据通信装置进行数据交换，以达到实时的数据通信及对设备的控制；

所述设备控制装置根据接收来自所述生物特征数据处理装置(2)的数据，按生物特征识别的用户身份分配的操作权限，开放对应的设备控制操作项目有效，达到对设备控制的分级控制操作，以实现设备的分级使用与专人使用；

所述控制机柜装置用于安装所述生物特征采集识别装置(1)、所述生物特征数据处理装置(2)、所述数据通信装置以及所述设备控制装置；

所述控制执行机构(31)接收来自控制中心的执行指令，并根据所述执行指令执行控制过程；

所述生物特征采集识别装置(1)包括IC卡刷卡模块、指静脉识别组件、指纹识别组件、摄像模块以及高清显示模块，所述生物特征采集识别装置根据需求选择所述人体生物特征的其中一种或多种组合识别并启用相关功能。

2.根据权利要求1所述的一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，其特征在于：所述生物特征数据处理装置(2)使用船用工业级IPC平板触屏一体机。

3.根据权利要求1所述的一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，其特征在于：所述数据通信装置包括中心控制单元(12)、以太网交换机、CAN总线通信模块(15)以及485总线通信模块(14)。

4.根据权利要求1所述的一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，其特征在于：所述生物特征采集识别装置(1)与所述生物特征数据处理装置(2)安装于所述控制机柜装置的面板上，所述数据通信装置、所述设备控制装置安装于所述控制机柜装置的机柜内固定槽架上。

5.根据权利要求1所述的一种船用基于生物特征识别的智能操作控制系统，其特征在于：所述控制执行机构(31)安装于被控设备对象的控制连接装置。

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