WO2004049239A1 - Verfahren zur identifikation eines benutzers insbesondere bei geräten der prozessautomatisierungstechnik - Google Patents

Verfahren zur identifikation eines benutzers insbesondere bei geräten der prozessautomatisierungstechnik Download PDF

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    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24162—Biometric sensor, fingerprint as user access password

Definitions

  • field devices are often used that measure various process variables (sensors) or control controlled variables (actuators) in an industrial process.
  • Sensors for flow, level, pressure, temperature determination etc. are generally known.
  • actuators that can be mentioned are controllable valves that regulate the flow of a liquid or a gas in a pipeline section.
  • the field devices can be parameterized and configured on site on the field device itself or via the data bus.
  • the signal transmission between the field device and the control unit can take place in analog or digital form.
  • Well-known standards are HART®, Profibus®, Foundation Fieldbus® or CAN®-Bus.
  • the data bus used in the field is often connected to higher-level company networks. Between each
  • Networks serve as gateways.
  • process monitoring, process visualization and engineering are carried out via the company network using appropriate computer units.
  • the person does not identify himself via a code, but rather via a person-specific characteristic of the user.
  • the person-specific characteristic is recorded with a corresponding sensor and compared with stored user characteristics. If the entered person-specific characteristic matches one of the stored characteristics, the person concerned has correctly identified himself. For process automation devices, this means that the person has access to this device and can thereby change parameters and settings on the device.
  • One possibility is to use a person's fingerprint as a person-specific characteristic.
  • an iris image of the eyes can be used as a person-specific characteristic.
  • a fingerprint as a person-specific feature, however, there is a risk that the fingerprint of the authorized person will be copied by an unauthorized person. The copying can be done by mechanically or photographically removing the fingerprint remaining on the sensor. To ensure increased security, the same person-specific characteristic is therefore not always queried, but a randomly selected characteristic.
  • the features can be stored in a data memory of the device.
  • the invention provides for the features to be stored in a central data memory via which the respective device is connected via a data bus.
  • FIG. 2 block diagram of a device of process automation technology in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a process control system with a programmable logic controller PLC, which is connected to a plurality of field devices F1, F2,... Fn via a data bus D.
  • the field devices F1, F2, .., Fn can be actuators, sensors or recording devices.
  • the sensors transmit measured values the data bus to the control unit PLC, which controls the corresponding actuators.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a device of process automation technology.
  • the device is an example of a sensor.
  • This field device F1 has a microprocessor ⁇ P which is connected to a sensor MA via an analog-digital converter A / D.
  • a display and control unit AB is used to operate the field device, which is also connected to the microprocessor ⁇ P.
  • a RAM memory and an EPROM memory serve as the memory.
  • the microprocessor ⁇ P is connected to the data bus D via a fieldbus interface FPS.
  • a fingerprint sensor S which is also connected to the microprocessor ⁇ P, is used to detect the person-specific feature.
  • the sensor S consists of a small camera with a corresponding evaluation unit.
  • the person-specific characteristic is selected at random. That is, the application program prompts the user in a random manner, e.g. B. enter the ring finger of the right hand or the little finger of the left hand as identification.
  • Security can be further increased by querying several person-specific features.
  • the application program therefore prompts the user to first e.g. B. put the ring finger of the small hand and then the middle finger of the left hand on the sensor S. User access is only released if all features match.
  • the person-specific characteristics of the authorized user can either in a memory z.
  • B. EPROM can be stored in the device F1 or in a central data memory which is connected via the data bus D to the device F1.
  • a detection unit which is used to read out user-specific data from a portable unit.
  • the detection unit can be a simple hardware interface or a wirelessly operating detection unit.
  • the portable unit is advantageously an electronic key which, for. B. can be attached to the user's keychain. If the data transmission to the device F1 is wired, this electronic key can be connected, for example, directly connected to the registration unit. But it is also a wireless data transfer between the electronic key and the Registration unit possible. If necessary, the electronic key can have its own energy supply in the form of a battery or the like. The user identifies himself on the device F1 via the electronic key.
  • Different electronic keys can be issued for different people, which also allow different user accesses. This allows user rights for commissioning, acceptance and service purposes. This electronic key enables the user to be clearly identified on the device F1. In this way, user-specific access rights can be assigned to device F1. In this case too, the user can only use the functionality permitted on the device F1.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Identifikation eines Benutzers insbesondere bei Geräten der Prozessautomatisierungstechnik wird mindestens ein personenspezifisches Merkmal des Benutzers mit einem Sensor erfasst und mit abgespeicherten Merkmalen verglichen. Bei Übereinstimmung des eingegebenen personenspezifischen Merkmals mit mindestens einem der abgespeicherten Merkmale erfolgt die Freigabe des Gerätezugriffs.

Description

Verfahren zur Identifikation eines Benutzers insbesondere bei Geräten der
Prozessautomatisierungstechnik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation eines Benutzers insbesondere bei Geräten der Prozessautomatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die bei einem industriellen Prozessablauf verschiedene Prozessvariablen messen (Sensoren) oder Regelgrößen steuern (Aktoren). Sensoren zur Durchfluss- Füllstands- Druck- Temperaturbestimmung etc. sind allgemein bekannt.
Zur Erfassung der entsprechenden Prozessvariablen Massen- oder Volumendurchfluss, Füllhöhe, Druck, Temperatur, etc. sind die Sensoren in unmittelbarer Nähe zur betreffenden Prozesskomponente angeordnet.
Als beispiele für Aktoren sind steuerbare Ventile zu nennen, die den Durchfluss einer Flüssigkeit oder eines Gases in einem Rohrleitungsabschnitt regeln.
Die Sensoren liefern Messwerte, die den aktuellen Werten der erfassten Prozessvariablen entsprechen. Diese Messwerte werden an eine Steuereinheit z. B. SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), Warte- oder Prozessleitsystem PLS weitergeleitet. Neben herkömmlichen 4 bis 20 mA Signalverbindungen werden immer häufiger Datenbussysteme eingesetzt, bei denen die Datenkommunikation rein digital erfolgt.
Zusätzlich zu Sensoren und Aktoren werden „im Feld" auch Registriergeräte eingesetzt, die Messwerte visualisieren, analysieren und speichern.
In der Regel erfolgt die Prozesssteuerung von der Steuereinheit aus, wo die Messwerte verschiedener Feldgeräte ausgewertet werden und aufgrund der Auswertung Steuersignale für die entsprechenden Aktoren erzeugt werden. Neben der reinen Messwertübertragung können Feldgeräte auch zusätzliche Informationen (Diagnose, Status etc.) an die Steuereinheit weiterleiten.
Die Parametrierung und Konfigurierung der Feldgeräte kann vor Ort am Feldgerät selbst oder über den Datenbus erfolgen. Die Signalübertragung zwischen Feldgerät und Steuereinheit kann in analoger oder digitaler Form erfolgen. Bekannte Standards sind HART®, Profibus®, Foundation Fieldbus® oder CAN®-Bus. Vielfach ist der im Feld verwendete Datenbus mit übergeordneten Firmennetzwerken verbunden. Zwischen den einzelnen
Netzwerken dienen Controller als Gateways. Über das Firmennetzwerk erfolgt insbesondere die Prozessbeobachtung sowie die Prozessvisualisierung und das Engineering mittels entsprechender Rechnereinheiten.
Die Sicherheitsanforderungen an Prozessautomatisierungssystemen werden immer strenger, deshalb sind in vielen Unternehmen
Prozesssteuerungssysteme von anderen Firmennetzwerken getrennt. Dadurch sollen unerlaubte Zugriffe auf Feldgeräte vermieden werden.
Momentan konzentrieren sich die Anstrengungen im Hinblick auf Sicherheit bei Prozesssteuerungssysteme hauptsächlich auf die Netzwerkebene. Aus diesem Grunde sind Programme, die einen Zugriff auf Feldgeräte erlauben z. B. zum Parametrieren, Konfigurieren etc. mit einem Passwortschutz ausgestattet. Hierbei ist die Autorisierung der Person, die Änderung durchführen will notwendig. Bei Feldgeräten der Fa. Endress + Hauser® gibt es einen
Sicherheitsschutz gegen unberechtigtes Ändern von Parametern über einen Verriegelungsmechanismus. Die Person, die Änderung vornehmen möchte, muss am Feldgerät einen Code eingeben, bevor Änderungen am Feldgerät möglich werden. Nachteilig an derartigen Sicherheitscodes ist, dass der jeweilige Benutzer sich diesen Sicherheitscode merken muss um ihn im entsprechenden Feldgerät einsetzen zu können.
Da sich heutzutage eine Person in der Regel nicht nur im beruflichen sondern auch im privaten Bereich eine Vielzahl von Sicherheitscodes z. B. Pinnnummer bei Banken, Passwörter beim Rechnerzugang in Netzwerken etc. merken muss, ist nicht sichergestellt, dass der am Feldgerät benötigte Code zum entsprechenden Zeitpunkt auch zur Verfügung steht. Teilweise werden Sicherheitscodes auf Merkzetteln schriftlich fixiert. Dadurch erhöht sich aber die Gefahr, dass Unberechtigte Kenntnis von dem Sicherheitscode erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Identifikation eines Benutzers insbesondere bei Geräten der Prozessautomatisierungstechnik anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist, das insbesondere einfach und kostengünstig durchführbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren.
Wesentliche Idee der Erfindung ist es, dass sich die Person nicht über einen Code identifiziert, sondern über ein personenspezifisches Merkmal des Benutzers. Das personenspezifische Merkmal wird mit einem entsprechenden Sensor erfasst und mit abgespeicherten Benutzermerkmalen verglichen. Bei Übereinstimmung des eingegebenen personenspezifischen Merkmals mit einem der abgespeicherten Merkmale hat sich die betreffende Person richtig identifiziert. Bei Geräten der Prozessautomatisierung bedeutet dies, dass die Person Zugriff auf dieses Gerät erhält und dadurch Parameter und Einstellungen an dem Gerät ändern kann. Eine Möglichkeit besteht darin, den Fingerabdruck einer Person als personenspezifisches Merkmal zu verwenden. Alternativ kann ein Irisabbild der Augen als personenspezifisches Merkmal verwendet werden. Bei der Verwendung eines Fingerabdrucks als personenspezifisches Merkmal besteht jedoch die Gefahr, dass der Fingerabdruck der berechtigten Person von einer unberechtigten Person kopiert wird. Das Kopieren kann dadurch erfolgen, dass der am Sensor verbleibende Fingerabdruck mechanisch oder photographisch abgenommen wird. Um eine erhöhte Sicherheit zu gewährleisten, wird deshalb nicht immer das gleiche personenspezifische Merkmal abgefragt sondern ein zufällig ausgewähltes Merkmal.
Eine weitere Erhöhung der Sicherheit wird dadurch erzielt, dass mehrere zufällig ausgewählte Merkmale abgefragt werden.
Die Merkmale können in einem Datenspeicher des Gerätes abgespeichert sein.
Um nicht in jedem Gerät des Prozesssteuersystems die entsprechenden Merkmale abspeichern zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Merkmale in einem zentralen Datenspeicher abzuspeichern über den das jeweilige Gerät über einen Datenbus verbunden ist.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Prozesssteuerungssysteme in schematischer Darstellung;
Fig. 2 Blockschaltbild eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik in schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt ein Prozesssteuerungssystem mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung SPS, die über einen Datenbus D mit mehreren Feldgeräten F1 , F2,.. Fn verbunden ist. Bei den Feldgeräten F1 , F2, .., Fn kann es sich um Aktoren, Sensoren oder Registriergeräte handeln. Die Sensoren liefern Messwerte über den Datenbus an die Steuereinheit SPS, die die entsprechenden Aktoren ansteuert.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Gerätes der Prozessautomatisierungstechnik. Bei dem Gerät handelt es sich beispielhaft um einen Sensor. Dieses Feldgerät F1 weist einen Mikroprozessor μP auf, der über einen Analog- Digital-Wandler A/D mit einem Messaufnehmer MA verbunden ist. Zum Bedienen des Feldgerätes dient eine Anzeige- Bedieneinheit AB die ebenfalls mit dem Mikroprozessor μP verbunden ist. Als Speicher dienen ein RAM-Speicher und ein EPROM-Speicher. Weiterhin ist der Mikroprozessor μP über eine Feldbusschnittstelle FPS mit dem Datenbus D verbunden. Zur Erfassung des personenspezifischen Merkmals dient ein Fingerprintsensor S der ebenfalls mit dem Mikroprozessor μP verbunden ist.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Bevor der Benutzer Zugriff auf die Einstellungen des Gerätes hat, d.h. die Freigabe des Benutzerzugriffs erfolgt, wird er über die Anzeigebedieneinheit AB aufgefordert ein personenspezifisches Merkmal einzugeben, z. B. den Mittelfinger seiner linken Hand. Der Benutzer muss dann den Mittelfinger seiner linken Hand auf den Sensor S legen, der dieses personenspezifisches Merkmal des Benutzers erfasst. Mit einem entsprechenden Anwendungsprogramm, das im Mikroprozessor μP abläuft, wird dieses personenspezifische Merkmal (Mittelfinger linke Hand) mit abgespeicherten Merkmalen verglichen. Stimmen die erfassten Merkmale mit den abgespeicherten Merkmalen überein, so wird der Zugriff auf das Gerät freigegeben, das heißt, der Benutzer kann die Parameter des Gerätes F1 durch Eingabe über die Anzeigebedieneinheit AB ändern.
Wird als personenspezifisches Merkmal nicht ein Fingerabdruck sondern ein Irisabbild benötigt, so besteht der Sensor S aus einer kleinen Kamera mit entsprechender Auswerteeinheit. Um zu vermeiden, dass Unberechtigte durch Abnahme des Fingerabdrucks einer berechtigten Person Zugriff auf das Gerät F1 erhalten, ist vorgesehen, dass das personenspezifische Merkmal per Zufall ausgewählt wird. D. h., das Anwendungsprogramm fordert den Benutzer in zufälliger Weise auf, z. B. den Ringfinger der rechten Hand oder den kleinen Finger der linken Hand als Identifikation einzugeben.
Die Sicherheit kann weiterhin dadurch erhöht werden, dass mehrere personenspezifische Merkmale abgefragt werden. Das Anwendungsprogramm fordert den Benutzer deshalb auf, zuerst z. B. den Ringfinger der kleinen Hand und anschließend den Mittelfinger der linken Hand auf den Sensor S zu legen. Nur bei einer Übereinstimmung aller Merkmale, erfolgt die Freigabe des Benutzerzugriffs. Die personenspezifischen Merkmale der berechtigten Benutzer können entweder in einem Speicher z. B. EPROM im Gerät F1 abgespeichert sein oder aber in einem zentralen Datenspeicher der über den Datenbus D mit dem Gerät F1 verbunden ist.
Es sind Anwendungsbereiche denkbar in denen ein Fingerprintsensor S nicht eingesetzt werden kann. Dies gilt insbesondere in Bereichen, in denen der Fingerprintsensor am Feldgerät F1 starken Verschmutzungen durch
Umgebungseinflüsse ausgesetzt sein könnte. Um auch in diesen Bereichen den Sicherheitsanforderungen an Prozessautomatisierungssystemen gerecht zu werden, wird anstatt des Fingerprintsensors S eine Erfassungseinheit vorgeschlagen, die zum Auslesen benutzerspezifischer Daten aus einer tragbaren Einheit dient. Bei der Erfassungseinheit kann es sich um eine einfache Hardware-Schnittstelle oder aber um eine drahtlos arbeitende Erfassungseinheit handeln. Bei der tragbaren Einheit handelt es sich in vorteilhafter Weise um einen elektronischen Schlüssel, der z. B. am Schlüsselbund des Benutzers befestigbar ist. Dieser elektronische Schlüssel kann falls die Datenübertragung zum Gerät F1 hin drahtgebunden erfolgt direkt mit der Erfassungseinheit verbunden z.B. eingesteckt werden. Es ist aber auch eine drahtlose Datenübertragung zwischen elektronischem Schlüssel und der Erfassungseinheit möglich. Falls notwendig kann der elektronische Schlüssel eine eigene Energieversorgung in Form einer Batterie o. dgl. Aufweisen. Über den elektronischen Schlüssel identifiziert sich der Benutzer am Gerät F1. Für unterschiedliche Personen können unterschiedliche elektronische Schlüssel ausgegeben werden, die auch unterschiedliche Benutzerzugriffe erlauben. So sind Benutzerrechte für die Inbetriebnahme, die Abnahme bzw. für Servicezwecke möglich. Über diesen elektronischen Schlüssel ist eine eindeutige Identifizierung des Benutzers am Gerät F1 möglich. So können benutzerspezifische Zugriffsrechte für das Gerät F1 vergeben werden. Auch in diesem Fall kann der Benutzer nur die für ihn erlaubte Funktionalität am Gerät F1 nutzen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Identifikation eines Benutzers insbesondere, bei Geräten der Prozessautomatisierungstechnik, mit folgenden Verfahrensschritten, a) Abfrage mindestens eines personenspezifische Merkmals des Benutzers b) Erfassen des personenspezifische Merkmals mit einem Sensor c) Vergleich des eingegebenen personenspezifischen Merkmale mit abgespeicherten Merkmalen d) Bei Übereinstimmung des eingegebenen personenspezifische Merkmals mit einem der abgespeicherten Merkmale Freigabe des Benutzerzugriffs.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das personenspezifische Merkmal ein Fingerabdruck ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das personenspezifische Merkmal ein Irisabbild ist
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das personenspezifische Merkmal zufällig ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere personenspezifische Merkmale abgefragt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgespeicherten personenspezifischen Merkmale in einem Datenspeicher des Geräts abgespeichert sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die abgespeicherten personenspezifischen Merkmale in einem zentralen Speicher abgespeichert sind mit dem das Gerät über einen Datenbus verbunden ist
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7.
9. Vorrichtung zur Identifikation eines Benutzers bei Geräten der Prozessautomatisierungstechnik, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinheit an dem Gerät vorgesehen ist, die benutzerspezifische Daten aus einer tragbaren Einheit ausliest.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die tragbare Einheit ein elektronischer Schlüssel ist.
PCT/EP2003/013226 2002-11-27 2003-11-25 Verfahren zur identifikation eines benutzers insbesondere bei geräten der prozessautomatisierungstechnik WO2004049239A1 (de)

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