JP2009251951A - 監視制御端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＣタグやＩＤカード等の認証機器を携帯する煩わしさや不便さがなく、高い認証精度が得られる、安全性の高い監視制御端末装置を提供する。
【解決手段】顔認証手段、音声認証手段、及び体重認証手段を有するユーザ認証手段５を備え、監視制御端末装置の操作を開始しようとする者が操作を許可された正当な操作員であるかどうかを判定する。これにより、顔画像データと声紋データの２つの生体情報による認証と、さらに体重データによる認証を行うので誤認識率が低く、また、ＩＣタグやＩＤカード等の認証機器を携帯する必要がないため、これらの認証機器を紛失したり盗難されて不正使用されたりする危険性もない。従って、操作員にとって便利であり、高い認証精度が得られ、安全性の高い監視制御端末装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント監視制御システムにおいて操作を許可された操作員により操作される監視制御端末装置に関する。

プラント監視制御システムの監視制御端末装置においては、外部から不正に侵入した者が操作員になりすまして操作したり、操作を許可されていない未熟な操作員が不用意に操作したりすると、プラントの操業に支障が生じる恐れがある。このような事態を防ぎ、安全性を高めるために、監視制御端末装置には通常、操作を許可された正当な操作員を認証し、操作を許可されていない者による不正な操作を防止するユーザ認証手段が備えられている。

従来のユーザ認証手段としては、例えば、操作員が携帯する無線タグ（ＩＣタグ）のＩＤ番号により操作権の有無を判定する方法（特許文献１）や、操作員が携帯するＩＤカードをカード読取装置に挿入するとともに暗証番号を入力して認証を行い、該当ＩＤ番号に割り付けられた操作レベルの操作のみを受け付ける方法（特許文献２）が開示されている。さらに、操作員の生体的情報からなる操作員識別情報として、操作員の顔画像を用いて認証する方法（特許文献３）が提示されている。
特開２００７−２９９２２８号公報 特開平７−１３６０３号公報 特開２００６−３２３４７５号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示されるようなＩＣタグやＩＤカード等の認証機器による認証方法では、ＩＣタグやＩＤカードの盗難、紛失等により不正使用される危険性がある。また、操作員は常にＩＣタグやＩＤカードを携帯していなければならず、携帯し忘れたら操作ができないという煩わしさ、不便さがある。

また、特許文献３に示されるような顔画像による認証手段では、第三者が操作員の顔写真を操作員識別情報取得装置であるビデオカメラに映した場合、第三者を操作員本人と誤認識することがあり、安全性が高いとは言えない。さらに、これらの従来例では、一度認証されるとそれ以降にはチェック手段がないため、一度認証された操作員が他の操作員や不正侵入者と入れ替わっても操作が可能であるという問題がある。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ＩＣタグやＩＤカード等の認証機器を携帯する煩わしさや不便さがなく、高い認証精度が得られ、安全性の高い監視制御端末装置を提供することを目的とする。

本発明による監視制御端末装置は、プラント監視制御システムにおいて操作を許可された操作員により操作される監視制御端末装置であって、各操作員の顔画像データ、声紋データ及び体重データが登録されたユーザ登録データと、操作を開始しようとする者の顔画像データを取り込む映像入力手段と、操作を開始しようとする者の声紋データを取り込む音声入力手段と、操作を開始しようとする者の体重データを取り込む加圧センサと、操作を開始しようとする者が操作を許可された操作員であるかどうかを判定するユーザ認証手段を備え、ユーザ認証手段は、映像入力手段から取得した顔画像データとユーザ登録データに登録された顔画像データを照合して認証を行う顔認証手段と、音声入力手段から取得した声紋データとユーザ登録データに登録された声紋データを照合して認証を行う音声認証手段と、加圧センサから取得した体重データとユーザ登録データに登録された体重データを照合して認証を行う体重認証手段を有し、操作を開始しようとする者が、顔認証手段、音声認証手段、及び体重認証手段の全てにおいて認証された場合に、操作を許可された操作員であると判定して認証を完了し、操作を受け付けるものである。

本発明によれば、顔画像データと声紋データの２つの生体情報による認証と、さらに体重データによる認証を行うようにしたので、操作員が認証機器を携帯する必要がなく、誤認識率が低く、安全性の高い監視制御端末装置を提供することができる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態１における監視制御端末装置は、発電プラントのようなエネルギープラントを監視・制御するプラント監視制御システムにおいて、操作を許可された操作員により操作される監視制御端末装置であり、操作を許可された正当な操作員を認証し、操作を許可されていない者による不正な操作を防止するユーザ認証手段５を備えている。

本実施の形態１における監視制御端末装置の構成について図１を用いて説明する。なお、以下の説明で用いる「監視制御端末装置の操作を開始しようとする者」とは、操作を許可された正当な操作員と、操作を許可されていない者の両方を含んでいる。また、認証とは、個人を識別するためのデータを照合して判定した結果、特定の人物（ここでは操作を許可された正当な操作員）であると認めることである。

ユーザ登録データ１は、監視制御端末装置の操作を許可された各操作員の個人データ、具体的には顔画像データ、声紋データ及び体重データが登録されたデータベースファイルである。なお、ユーザ登録データ１には、各操作員の担当や操作権限等、その他の個人データを含んでいてもよい。

映像入力手段２は、監視制御端末装置の操作を開始しようとする者の顔画像データをリアルタイムに取り込む装置であり、具体的にはビデオカメラやＣＣＤカメラから構成される。映像入力手段２により取り込まれた顔画像データは、ユーザ認証手段５に送信され、顔認証手段による認証に用いられる。なお、顔認証手段については後に説明する。

音声入力手段３は、監視制御端末装置の操作を開始しようとする者の声紋データを取り込む装置であり、具体的には監視制御端末装置のＣＲＴ装置、または監視制御端末装置が設置された机上に備え付けられたマイクから構成される。音声入力手段３により取り込まれた声紋データは、ユーザ認証手段５に送信され、音声認証手段による認証に用いられる。なお、音声認証手段については後に説明する。

また、加圧センサ４は、監視制御端末装置の操作を開始しようとする者の体重データを取り込む装置であり、操作員用に設けられた操作席の座面に取り付けられ、操作員が着席した時に体重を計測する。操作席の加圧センサ４と監視制御端末装置本体はケーブルにて接続されており、加圧センサ４により取り込まれた体重データはユーザ認証手段５に送信され、体重認証手段による認証に用いられる、なお、体重認証手段については後に説明する。

ユーザ認証手段５は、監視制御端末装置の操作を開始しようとする者が操作を許可された正当な操作員であるかどうかを判定する手段であり、顔認証手段、音声認証手段、及び体重認証手段を有する。顔認証手段は、映像入力手段２から取得した顔画像データと、ユーザ登録データ１に登録された顔画像データを照合して認証を行うものである。なお、顔画像データによる認証（顔認証）とは、顔またはその部位の位置・傾き、形状等を認識し、特定の人間であるかどうかを認証するものである。

また、音声認証手段は、音声入力手段３から取得した声紋データと、ユーザ登録データ１に登録された声紋データを照合して認証を行うものである。なお、声紋データによる認証（音声認証）とは、声紋データが個人ごとの発声器官（声道）の形や大きさの違い、さらには調音の違いを明確に表すことを利用して、声紋データから特定の人間であるかどうかを認証するものである。

さらに、体重認証手段は、加圧センサ４から取得した体重データと、ユーザ登録データ１に登録された体重データを照合して認証を行うものである。ユーザ認証手段５は、操作を開始しようとする者が、顔認証手段、音声認証手段、及び体重認証手段の全てにおいて認証された場合にのみ、操作を許可された正当な操作員であると判定して認証を完了し、監視制御端末装置の操作を受け付ける。

次に、図２に示すフローチャートを用い、ユーザ認証手段５の動作について説明する。監視制御端末装置の操作を開始しようとする者が所定の位置に立つ、あるいは操作席に座ると、ユーザ認証手段５による認証が開始される（Ｓ１）。まず、操作を開始しようとする者の顔の映像を映像入力手段２から取り込み、顔画像データとして入力する（Ｓ２）。続いて、ユーザ登録データ１に登録された顔画像データ（登録データ）を取得し（Ｓ３）、これらを照合する（Ｓ４）。映像入力装置２から取得した顔画像データと一致する登録データがあった場合、仮ユーザとして認証する。一致するデータがなかった場合には、認証開始（Ｓ１）に戻り、判定をやりなおす。

続いて、操作を開始しようとする者、すなわち仮ユーザの体重を、操作席の座面に取り付けられた加圧センサ４から取得し、体重データとして入力する（Ｓ５）。続いてユーザ登録データ１から該当する仮ユーザの体重データ（登録データ）を取得し（Ｓ６）、これらを照合する（Ｓ７）。なお、照合の際には、操作員の体重の増減を考慮し、登録データに対して±数％の幅を考慮する。この幅は、ユーザ登録データ１を作成する際に設定される。仮ユーザの体重データが登録データと一致した場合、再び仮ユーザとして認証し、次の認証へ進むことができる。体重データが一致しなかった場合には、認証開始（Ｓ１）に戻り、判定をやりなおす。

次に、監視制御端末装置の画面に音声の入力を促す画面を表示し（Ｓ８）、音声入力手段３から仮ユーザの音声データを取り込み、声紋データとして入力する（Ｓ９）。続いてユーザ登録データ１から仮ユーザの声紋データ（登録データ）を取得し（Ｓ１０）、これらを照合する（Ｓ１１）。仮ユーザの声紋データが登録データと一致した場合には、顔認証手段、体重認証手段、及び音声認証手段の全てにおいて認証されたことになるため、この仮ユーザを、操作を許可された正当な操作員であると判定して認証を完了する（Ｓ１２）。認証完了後、監視制御端末装置は使用可能な状態となり、操作員は操作を開始することができる。声紋データが一致しなかった場合には、認証開始（Ｓ１）に戻り、判定をやりなおす。

以上のように、本実施の形態１における監視制御端末装置は、顔認証手段、音声認証手段、及び体重認証手段を有するユーザ認証手段５を備え、顔画像データと声紋データの２つの生体情報による認証と、さらに体重データによる認証を行うようにしたので、きわめて誤認識率が低く、正当な操作員を高い精度で認証することができる。また、ＩＣタグやＩＤカード等の認証機器を携帯する必要がないため、操作員にとって便利であり、ＩＣタグやＩＤカードを紛失したり盗難されて不正使用されたりする危険性もない。よって、本実施の形態１によれば、認証精度が高く、操作員にとって便利であり、安全性の高い監視制御端末装置を提供することができる。なお、ユーザ登録データ１またはユーザ認証手段５のいずれか一方または両方を、監視制御端末装置ではなくプラント監視制御システムのいずれかのサーバに配置するようにしてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図３中、図１と同一もしくは相当部分については同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態２では、上記実施の形態１と同様に構成された監視制御端末装置において、認証完了後に操作員が操作席を退席した際に、他の操作員や不正侵入者により操作されることを防止するための退席時認証解除手段６をさらに備えたものである。

本実施の形態２では、操作席の座面に取り付けられた加圧センサ４への加圧状態により操作員が在席であるか不在席であるかを常に検知している（在席確認）。その情報はリアルタイムに退席時認証解除手段６に送信される。退席時認証解除手段６は、認証を完了した後に、操作員が何らかの理由で操作席を退席し、加圧センサ４に加圧がない状態が所定時間を超過した場合に、退席した操作員の認証を取り消し、ユーザ認証手段５による判定をやりなおす。すなわち、退席により認証を取り消された操作員は、再び上記実施の形態１と同様の手順を踏んで認証されなければならない。

次に、図４に示すフローチャートを用い、退席時認証解除手段６の動作について説明する。なお、図４に示すフローチャートは、上記実施の形態１で説明した図２に示すフローチャートの認証完了（Ｓ１２）に続くステップを示している。認証完了後、操作員が操作を開始すると、加圧センサ４による在席確認が開始される（Ｓ１３）。操作員の体重を加圧センサ４からリアルタイムに取得し、体重データとして入力する（Ｓ１４）。

体重データが入力されている場合、すなわち加圧センサ４に加圧がある場合には在席であると判断し、加圧がない場合には不在席であると判断する（Ｓ１５）。ただし、この場合の加圧とは、登録されている体重データ相当の加圧であり、例えば荷物を置いた程度の加圧では不在席となる。さらに、不在席の時間が予め設定された所定時間を超過していないかどうかを判断し（Ｓ１６）、超過した場合は認証解除となり、操作の許可が取り消される（Ｓ１７）。認証解除の後は、再び最初から認証をやりなおす（Ｓ１〜Ｓ１２）。

本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、退席時認証解除手段６を備えることにより、認証完了後に操作員が退席した際に、他の操作員や不正侵入者により操作されることを防止できるため、さらに安全性の高い監視制御端末装置を提供することができる。なお、登録されている体重データよりも重い体重データを取得した場合も加圧がないと判断するようにすれば、操作員が操作中に不正侵入者に襲われて、不正侵入者が即座に操作員を拘束し所定時間以内に操作を開始するような場合にも、不正操作を防止できる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図５中、図１と同一もしくは相当部分については同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態３では、上記実施の形態１と同様に構成された監視制御端末装置において、認証完了時点の操作員の体重データを、ユーザ登録データ１へ記録する体重記録手段７をさらに備えたものである。

体重記録手段７は、ユーザ認証手段５により正当な操作員であると判定された操作員に対して、加圧センサ４から取得した体重データをユーザ登録データ１に書き込み、この操作員の体重データを更新するものである。このように、ユーザ登録データ１に登録された体重データを更新することにより、操作員の日々の体重変化に対応することができる。

次に、図６に示すフローチャートを用い、体重記録手段７の動作について説明する。なお、図６に示すフローチャートのＳ１〜Ｓ１２は、上記実施の形態１で説明した図２に示すフローチャートと同じであるので説明を省略する。体重記録手段７は、認証完了（Ｓ１２）の直前に、加圧センサ４から取得した操作員の体重データをユーザ登録データ１に書き込む（Ｓ１８）。この操作員が次回、監視制御端末装置を操作する際の認証には、更新された体重データが登録データとして用いられる。

本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、体重記録手段７を備えることにより操作員の日々の体重変化に対応することができるため、操作員の体重変化が原因で登録データと一致せず、認証されないというエラーの発生を抑制でき、さらに高い精度で認証することができる。

実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。なお、図７中、図１と同一もしくは相当部分については同一符号を付し説明を省略する。本実施の形態４では、上記実施の形態１と同様に構成された監視制御端末装置において、操作席の座面に取り付けられ加圧センサ４とユーザ認証手段５が、無線通信方式により通信を行うものである。

上記実施の形態１では、ユーザ認証手段５を備えた監視制御端末装置本体と、その操作席に取り付けられた加圧センサ４をケーブルにて接続していたが、ケーブルにより操作席の移動範囲が制限される、ケーブルが障害となり操作員が動きにくい等の欠点がある。本実施の形態４では、加圧センサ４に無線送信部８を接続するとともに、ユーザ認証手段５に無線受信部９を接続し、ユーザ認証手段５と加圧センサ４が無線通信方式にて通信を行うようにした。

ユーザ認証手段５と加圧センサ４は、１対１で対応するように配設されており、互いに対応する無線送信部８と無線受信部９は、共通の識別ＩＤを有している。これにより、複数台の監視制御端末装置が設置されていてもデータの混信を防ぐことができる。なお、無線通信の手法については特に限定するものではない

本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、操作席の座面に取り付けられ加圧センサ４とユーザ認証手段５が無線通信方式により通信を行うようにしたので、操作席の移動範囲の制約が緩和され、操作員がケーブルに足をとられる等の事故が防止でき、操作員が動きやすい環境となるため、操作性が向上する。

なお、上記実施の形態１〜実施の形態４は、それぞれ単独で実施してもよいが、これらを組み合わせて実施することにより、さらに使いやすく、安全性の高い監視制御端末装置が得られるものである。

本発明は、エネルギープラントを監視・制御するプラント監視制御システムの監視制御端末装置として利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る監視制御端末装置のユーザ認証手段の動作フローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る監視制御端末装置の退席時認証解除手段の動作フローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態３に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る監視制御端末装置の体重記録手段の動作フローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態４に係る監視制御端末装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ユーザ登録データ、２ 映像入力手段、３ 音声入力手段、４ 加圧センサ、
５ ユーザ認証手段、６ 退席時認証解除手段、７ 体重記録手段、８ 無線送信部、
９ 無線受信部。

Claims (5)

1. プラント監視制御システムにおいて操作を許可された操作員により操作される監視制御端末装置であって、
   各操作員の顔画像データ、声紋データ及び体重データが登録されたユーザ登録データと、
   操作を開始しようとする者の顔画像データを取り込む映像入力手段と、
   操作を開始しようとする者の声紋データを取り込む音声入力手段と、
   操作を開始しようとする者の体重データを取り込む加圧センサと、
   操作を開始しようとする者が操作を許可された操作員であるかどうかを判定するユーザ認証手段を備え、
   前記ユーザ認証手段は、前記映像入力手段から取得した顔画像データと前記ユーザ登録データに登録された顔画像データを照合して認証を行う顔認証手段と、前記音声入力手段から取得した声紋データと前記ユーザ登録データに登録された声紋データを照合して認証を行う音声認証手段と、前記加圧センサから取得した体重データと前記ユーザ登録データに登録された体重データを照合して認証を行う体重認証手段を有し、操作を開始しようとする者が、前記顔認証手段、前記音声認証手段、及び前記体重認証手段の全てにおいて認証された場合に、操作を許可された操作員であると判定して認証を完了し、操作を受け付けることを特徴とする監視制御端末装置。
2. 請求項１に記載の監視制御端末装置であって、前記加圧センサは、操作員用に設けられた操作席の座面に取り付けられ、前記操作席への加圧状態により在席であるか不在席であるかを検知することを特徴とする監視制御端末装置。
3. 請求項２に記載の監視制御端末装置であって、認証を完了した後に、前記加圧センサに加圧がない状態が所定時間を超過した場合に、前記ユーザ認証手段による認証を取り消し、判定をやりなおす退席時認証解除手段を備えたことを特徴とする監視制御端末装置。
4. 請求項２に記載の監視制御端末装置であって、前記加圧センサと前記ユーザ認証手段は、無線通信方式により通信を行うことを特徴とする監視制御端末装置。
5. 請求項１に記載の監視制御端末装置であって、前記ユーザ認証手段により正当な操作員であると判定された操作員に対して、前記加圧センサから取得した体重データを前記ユーザ登録データに書き込み、この操作員の体重データを更新することを特徴とする監視制御端末装置。

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