调度自动化访问安全控调系统

调度自动化访问安全控调系统

白春涛 1 王长峰 2

2身份证号：21060319890629****

摘要：软件设计基于现有的Wimdows平台下的调度自动化系统，保持自动化软件相对独立；增加人像识别进程和操作控制接口进程。各项参数是系统创建时一次完成，以后由系统管理员设置。系统管理员设置时同样需要经过人像识别的认证。人像识别技术应用于调度自动化系统，与密码结合，作为事先认证条件、事中监测、事后监督的条件，强化了系统的安全防护，增强了系统操作流程的严谨性，提高了系统运行的安全性。④在访问人员正常活动范围内不同位置和不同光线照射的情况下采集人像信息，可以提高识别通过率和拒识率。本文构建了访问电力调度自动化系统更加完善的安全模式，实现了访问的在线监测和事后监督等功能。运行结果表明，该技术达到了提高调度自动化系统运行的安全性和控制的正确性的要求。

关键词：人像识别；调度自动化；安全防范；访问

1人像识别的技术关键

人像识别技术是涉及相貌学、统计学、计算机科学和光学等多种学科于一体的高科技新技术，它包含大量的图形、图像处理技术，从技术上突破了基于几何的局部特征识别技术。人像识别技术除了具有人的生物特征唯一性，还具有采集方便，事后监督，查询方便等优点，具有反应速度陕、准确程度高，更易被人接受等特点。

1.1人像识别技术关键在于复杂背景下动态多人脸的快速检测与识别。

人脸图像在获取过程中受姿态、表情、装饰、光照、背景、遮挡和时间跨度的影响；本系统融合快速傅氏变换，双正交小波变换和人工神经网络技术，采用快速推进式FWNN定位法，有效地克服了光照和背景条件变化对人脸检测和识别的影响。

1.2采用图象补偿技术和增强技术使得特征提取方法具有唯一性，是保证高识别率的关键。

在特征点的定位上，使用了六个BP神经网络进行特征点定位。其中第一个用于瞳孔的定位，第二个用于眼角的定位，第三个用于眉心的定位，第四个用于眉角的定位，第五个用于鼻尖的定位，第六个用于嘴角的定位。

1.3拟线性曲面拟合光照补偿方法

在人脸检测和识别中，光照条件是一个十分重要的影响因素。为了克服光照补偿的约束，把平面拟合技术推广到拟线性曲面情况，更好地克服了光照影响。使用一种从粗到细、从整体到局部的基于小波和神经网络的人脸光照补偿算法，和已有的人脸光照补偿方法相比，此方法不用估计人脸表面的各种参数(如：反射率等)，不用估计环境光的方向、强度和光源的性质(如：是否点光源、是否平行光、单光源还是多光源等)。理论和实验证明，本方法能有效地解决人脸检测和识别中的光照补偿问题。

1.4波进式快速Fourier变换方法(WFFr)

在动态人脸检测中，由于包含人脸在内的图像函数随时间t快速变化，为了达到实时检测的效果，每秒至少应检测20帧以上，这对检测方法的运算速度提出了苛刻的要求。改进传统的FFT方法，提出了波进式快速Fourier变换方法(WFFr)，大大提高了检测速度。

1.5基于自相似组合标准脸特征函数的神经网络模型方法BP神经网络分3层，即输入层、隐含层和输出层。三个神经网络的结构完全相同，各层的拓朴结构为全互联模式，它们分别用于水平低频竖直低频信息、水平低频竖直高频信息、水平高频竖直低频信息数据的训练。

1.6局部特征的最优化匹配国际上较为通用的方法是采用双正交小波方法，进行滤波和特征分析。

本系统使用基于局部特征分析(LFA)与最优化匹配的人脸识别算法。该算法首先利用神经网络的方法估计出在识别人脸中起重要作用的一些特征点(如瞳孔、眉角、嘴角等)，之后利用Gabor小波的局部多尺度分析特性提取特征点的多尺度特征。这样人脸的每—个特征点就被一系列的Gabor小波系数所表示，最后对待识人脸与人脸库中人脸的相应特征点多尺度特征进行最优化匹配找出需要的人脸。这种算法提高了匹配的精度和识别的准确度。

2调度自动化系统的主要功能

2.1数据采集和安全监视

调度自动化系统能够实时采集各厂站RTU送来的遥测、遥信、脉冲量等信息，可对遥测量进行计算处理；根据故障情况给出报警；实时描述电网的运行状态。以利于调度员了解电网运行状况，正确指挥电网操作，分析处理电网事故。

2.2控制功能

电网控制功能包括：实时对断路器、刀闸进行分合闸；调节变压器分接头档位；电容器远方投切；复归现场设备等。采用远方控制功能，实时调节厂站端设备状态，把工作人员从大量繁杂的日常工作中解放出来，极大地提高了工作效率，使投切电容器和调整主变分接头的及时性得到了根本保障，实现了电网的安全、经济、优质运行，具有人工投退和调整无法比拟的优越性。

3工作流程

3.1人员信息建库

在客户端利用摄像机或数码像机录入调度自动化维护人员和运行人员的人脸图像，对不同的人脸按不同的角度、距离和光线强度录入3—5张。图像自动存入与用户名相对应的文件夹中。

3.2人员信息比对

当有人操作调度自动化系统时，系统先验证用户名和权限密码是否正确。若不正确，系统提示密码有误，不允许操作；若正确，将进行人像识别。采集操作人员的人脸信息，将信息提交给服务器，发送到操作控制接口进程，由其送往人像识别进程，等待人像验证结果。

3.3用户管理

人像比对通过后，根据用户的人脸特征检索结果和密码的安全级别，授予该用户相应的操作权限，用户进行相应操作。

3.4在线监测

操作人员成功登录后，本系统对操作员实时监测，按一定的时间间隔对操作者与登录时的人像进行比对，不成功时，系统会语音提示操作者离开并关闭集控站自动化系统。

3.5事后监督

事后可以用人像数据作为查询条件，检索对自动化系统的操作情况。

4实现的功能

4.1安全登录

使用传统的密码与人像识别技术的串行逻辑，避免了密码泄漏引发的一系列问题。

4.2在线监测

操作人员操作调度自动化系统时，本系统对操作人员进行实时监测。

4.3事后监督与查询

人像可作为查询条件，事后对该用户进入系统的时间、次数、操作内容进行检索，记录在操作时自动生成，人像数据有效地解决了单一密码识别容易引发责任不易界定的问题，加强了对调度自动化系统的运行管理。

5结语

随着变电站无人值班、电网安全经济运行和逐步推进的电力市场的发展，调度自动化系统发挥着越来越重要的作用，调度自动化系统是确保电网安全、经济、优质地运行的重要手段。调度自动化系统原有的安全访问方式是基于密码的身份认证方式，其存在一定的不足之处：密码可能被窃取、泄漏或被忘记；不能在线监测操作人员的身份等，由此可能发生无关人员的随意操作，无法保证遥控操作的准确性。针对此种安全隐患，在调度自动化系统中引入了人像识别技术。

参考文献

[1]马忠波.《基于小波和神经网络的人脸光照校正算法》第四届中国生物识别学术会议论文集.2019

[2]张良.《基于局部特征分析与最优化匹配的人脸识别算法》.2019