一種基于指紋識別的身份驗證系統在電力施工人員資質管理應用的設計方案

李江平

（廣東電網有限責任公司云浮供電局，廣東 云浮 527300）

新安全生產法頒布以來，各行各業對安全生產越來越重視，但是近年來安全生產事故依然頻發，安全監管工作備受企業重視，安全監管效能需要向精益管理方向發展。目前進入中國南方電網作業人員必須經過安規考試合格，才有資質進入現場施工作業，工作負責人及工作票簽發人必須經過“兩種人”考試合格才有相關資質。施工人員資質管理存在以下兩個方面問題：一是由于承包商施工人員流動性大，施工地點偏僻分散，業主無法全覆蓋監督，施工單位存在僥幸心理，存在雇傭無相應資質的人員進入現場作業或借用其他單位人員參加現場作業情況。二是審查施工人員資質（如通過安規考試、無扣分停工處罰、與工作票信息一致），需要檢查施工人員的證件并與發文的數據進行比對，這樣費時費力，嚴重影響工作效率。因此，本系統設計研究具有現實意義。

1 技術方案概述

1.1 系統架構

系統終端包括指紋采集模塊、圖像采集模塊、中央處理器模塊、觸摸屏模塊1、離線傳輸模塊1。指紋采集模塊與中央處理器模塊單向通訊連接；圖像采集模塊與中央處理器模塊單向通訊連接；觸摸屏模塊1與中央處理器模塊雙向通訊連接；離線傳輸模塊1與中央處理器模塊雙向通訊連接。

監督使用終端包括指紋識別模塊、中央控制器模塊、觸摸屏模塊2，離線傳輸模塊2。指紋識別模塊與中央控制器模塊單向通訊連接；觸摸屏模塊2與中央控制器模塊雙向通訊連接；離線傳輸模塊2與中央控制器模塊雙向通訊連接。

服務器管理終端包括信息輸入模塊、信息輸出模塊、數據庫、中央處理單元、離線傳輸模塊3。信息輸入模塊與中央處理單元單向通訊連接；信息輸出模塊與中央處理單元單向通訊連接；數據庫與中央處理單元雙向通訊連接。離線傳輸模塊3與中央處理單元雙向通訊連接。

1.2 實施方式

S1：安監部門通過服務器管理終端中的信息輸入模塊和信息輸出模塊的配合，完成相應安規科目題庫以及參加考試人員基本信息（姓名、性別、身份證號碼及公司名稱等）的錄入，并保存至管理終端的數據庫。

S2：考試人員進入考場，每人發放一臺信息采集（考試）終端。將管理終端里的考試人員基本信息等數據通過離線方式或WIFI，4G等方式傳輸至信息采集（考試）終端，考試人員通過觸摸屏模塊1輸入考試人員基本信息（身份證號碼）登錄；通過觸摸屏模塊顯示功能，將進一步提示考試人員借助指紋采集模塊錄入指紋信息，和借助圖像采集模塊錄入頭像信息。

S3：在步驟S2之后，考試人員基本信息、指紋信息和頭像信息錄入成功，相應考試人員的信息采集（考試）終端中的觸摸屏模塊方可進入安規考試界面。通過觸摸屏模塊顯示功能和觸控輸入功能，相應考試人員進行安規考試答題。答題結束時，考試人員可以選擇主動提交或者返回檢查。當答題時間截止時，不管考試人員是否完成答題，系統將強制提交。

S4：在步驟S3之后，信息采集（考試）終端中的中央處理器模塊根據安規題庫配套答案和考試人員提交答案比對，完成對相應考試學員的評分以及是否通過考試的評判。考試人員現場可以查看安規考試結果，考試合格的人員基本信息與采集的指紋信息和頭像信息，通過離線方式，保存至服務器管理終端的數據庫。

S5：在步驟S4之后，通過離線方式，在中央處理器模塊和中央控制器模塊協調控制下，實現考試人員基本信息、指紋信息、頭像信息和安規考試結果信息下載至監督使用終端。每次安規考試后，信息采集（考試）終端的數據需要離線更新至服務器管理終端和監督使用終端。

S6：在步驟S5之后，監管部門給安全督查人員發放監督使用終端，監管部門督查人員進入施工現場進行安全監管工作時，隨機抽查現場施工人員，并通過監督使用終端中的指紋識別模塊采集相應施工人員指紋信息，監督使用終端將根據指紋信息自動調出該施工人員基本信息、頭像信息和安規考試結果信息。當監督使用終端通過指紋無法識別相應施工人員時，則認定該施工人員沒有參加相應安規考試，無相應施工資質，立即通報并嚴肅處理對應施工單位。當監督使用終端通過指紋成功識別相應施工人員時，監管部門人員根據自動調出該施工人員基本信息、頭像信息、違章扣分信息和安規考試結果信息，結合工作票信息，判斷施工人員資質是否符合要求。

2 指紋認證技術介紹

2.1 指紋認證原理

目前現行的指紋識別技術，主要是基于指紋的特征進行識別認證，即指紋特有的唯一性與穩定性。且指紋特性具有固定性，并不會歲年齡的增長與身體健康的變化而發生變化。現階段科學技術研究中，指紋認證識別技術被劃定為模式識別，直接提取指紋，獲取指紋圖像，之后再利用相關技術軟件，提取指紋特征信息，再設計指紋識別算法，根據繁雜的算法在很短的時間內，完成對個人身份的識別與認證。

2.2 指紋處理技術

指紋處理技術即是指紋分析，主要通過圖像處理技術與模式識別方式，對指紋進行特征的提取與識別。主要涉及圖像預處理技術、指紋特征提取技術、指紋識別技術等。采用到的設備為光電輸入設備，將指紋信息轉換為數字圖像信息，進而利用計算機處理，確定指紋特征相互性。指紋特征的提取是指紋識別技術的關鍵內容，提取信息是能夠反映個體的本質信息，具有唯一性與獨特性，且便于匹配認證，對噪聲具有魯棒性。

2.3 指紋管理系統

指紋識別信息管理系統是基于互聯網計算機技術與數據庫技術的信息管理技術，涉及到互聯網技術、數據庫技術、計算機圖形學與模式識別，同時還包括嵌入式技術與信息安全技術。指紋識別信息管理系統注重對數據信息的安全管理，充分運用多類學科展開綜合管理，包括生物識別技術等。指紋識別認證具有唯一性，所以其專有性與保密要求比較重要。

3 系統設計

基于指紋識別的身份驗證系統主要包括指紋采集系統、指紋識別系統、數據庫管理系統等，通過數據信息的采集、識別與管理，來完成身份認證、資料查詢等工作，達成對電力施工人員資質全面管理。

3.1 指紋采集

基于指紋識別的身份驗證系統中，指紋采集系統主要是采用指紋采集設備，包括攝像設備、傳感器設備、掃描儀等，對電力施工人員的指紋數據通過提取特征信息的方式進行采集，涉及到指紋的取像與光電、電流轉換，同時結合圖像預處理技術與特征信息提取技術，最后將采集到的信息傳輸到數據管理系統。

3.2 指紋識別

基于指紋識別的身份驗證技術，核心就在于將被測指紋與數據源的匹配對比，也就是將兩種指紋數據通過圖像預處理后，進行比較，來判斷其同源性，進而判斷人員身份。如果指紋來自同源手指，則身份符合。常見指紋匹配主要有兩種，第一種基于紋理信息的匹配，也就是通過建立紋理模型進行模式識別與匹配；第二種是基于點模式的匹配，也就是通過細節點來識別匹配，主要是通過指紋脊線特征來鑒定與識別。

3.3 數據庫系統

系統數據庫設計包括結構與信息編碼兩個部分。指紋識別數據庫信息包括基礎信息與特征信息，以及運行數據。其中基礎信息是指個體的基本資料，指紋信息、運行參數，以及部門信息碼管理、人員區域進出權限等，旨在維護管理數據庫，確保系統的配置與身份驗證。特征信息是個體指紋特征數據，包括指紋特征碼與照片等，滿足身份驗證功能。運行數據是指對個體面向與驗證數據的記錄，便于事后的查詢、管理與應用。

3.4 系統軟件

指紋識別系統軟件部分主要包括指紋采集系統與識別系統，采用嵌入式程序與管理工作站，對程序運行展開實時監控管理。其中，嵌入式程序要求通過ID輸入登錄運行，進行指紋采集，再根據采集到的指紋信息，與數據庫信息進行對比，來識別指紋信息，判定認證結果，最后輸出指紋數據。監控程序與管理程序主要有查詢功能、通信功能。其中查詢功能通過數據庫實現，只要輸入指紋與身份信息等，就可以在數據庫中查詢對比指紋信息，獲取被查指紋信息。通信功能是指管理服務器與指紋采集系統、識別系統之間的溝通交流，通過ID號、數據傳輸等方式進行交流。

4 結語

現階段，基于指紋的身份識別驗證技術已經得到廣泛應用，被譽為最可靠的身份識別技術，同時相較于其它身份識別，最具有法律效力，因此，成為最成熟的身份驗證技術。本裝置通過指紋識別技術和數據庫比對技術，使得施工單位人員的信息和資質管理信息化，大大提高了安全監督管理中現場施工作業人員資質監管的效率。

[1]蘇新紅，尹立強.基于指紋識別技術的考生身份驗證系統的設計[J].科技信息：學術版，2008,(10)：89-91.