基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)研究

楊德勝　秦浩　范葉平　李玉

摘 要：針對(duì)現(xiàn)階段電網(wǎng)業(yè)務(wù)人員身份認(rèn)證存在的主要問(wèn)題，以人的身份管理為基礎(chǔ)，以人臉識(shí)別技術(shù)、深度學(xué)習(xí)和圖像處理等技術(shù)為支撐，研發(fā)通用的基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)，構(gòu)建多渠道的實(shí)名鑒別服務(wù)、多級(jí)別的身份管理服務(wù)、多元化的身份憑證管理服務(wù)以及統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)整體解決方案，為電網(wǎng)運(yùn)行、生產(chǎn)作業(yè)、基建施工、產(chǎn)業(yè)安全和信息通信提供“實(shí)名+實(shí)人+實(shí)證”的真實(shí)身份認(rèn)證服務(wù)，解決人員真實(shí)身份驗(yàn)證和人員安全行為管控問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)表明平臺(tái)能夠簡(jiǎn)化工作流程，提高運(yùn)行效率，降低管理成本。

關(guān)鍵詞： 人臉識(shí)別; 安全管控平臺(tái); 身份驗(yàn)證; 安全行為

中圖分類號(hào)： TP 311

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract： In view of the main problems existing in the identity authentication of power grid business personnel at present， a common face recognition-based comprehensive personnel security management platform is developed based on human identity management and supported by technologies such as face recognition technology， deep learning and image processing. With the help of multi-channel real-name authentication service， multi-level identity management service， diversified identity credential management service and unified identity authentication service， overall solution is built by the platform. It can provide real identity authentication services for grid operation， production operations， infrastructure construction， industrial security and information communication， and solve the problem of real identity verification and personnel safety behavior control. Experimental results show that the platform can simplify the workflow， improve operational efficiency， and reduce management costs.

Key words： face recognition; safety management platform; authentication; safe behavior

0 引言

國(guó)家頒布實(shí)施《中華人民共和國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全法》第二十四條明確提出“網(wǎng)絡(luò)實(shí)名制”、“國(guó)家實(shí)施網(wǎng)絡(luò)可信身份戰(zhàn)略”，支持研究開(kāi)發(fā)安全、方便的電子身份認(rèn)證技術(shù)，推動(dòng)不同電子身份認(rèn)證之間的互認(rèn)，人員身份認(rèn)證與管控是業(yè)務(wù)安全管理的基礎(chǔ)。國(guó)家電網(wǎng)公司一直高度重視安全生產(chǎn)管控工作，目前在基建施工、智能營(yíng)銷、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、信息通信、智慧后勤、安監(jiān)保障等方面都有高安全等級(jí)的人員安全管控需求，如在基建施工方面，現(xiàn)階段電網(wǎng)基建工程現(xiàn)場(chǎng)管理對(duì)人的約束力不足，缺乏對(duì)人員身份安全的管理，施工人員身份信息不明確，存在用工不規(guī)范的情況，導(dǎo)致電力施工過(guò)程中出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)，卻不能準(zhǔn)確定位責(zé)任人[1-5]。在智能營(yíng)銷方面，電網(wǎng)營(yíng)業(yè)廳窗口業(yè)務(wù)人員主要依靠人工方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員和身份證證件進(jìn)行辨別，效率低下，且缺乏精確的數(shù)據(jù)支持，存在很大安全隱患。在信息通信方面，當(dāng)前信通運(yùn)維和研發(fā)人員管控主要采用刷卡和人工登記方式，刷卡缺乏持證人現(xiàn)場(chǎng)信息，且無(wú)法準(zhǔn)確辨別持證人和證件是否人證合一，存在很大安全隱患;人工方式檢查證件信息不僅效率低下，且可信度低。在智慧后勤方面，當(dāng)前電網(wǎng)后勤人員安全管控主要采用手工登記的方式，手工對(duì)人員工作證件等材料進(jìn)行一一核實(shí)，效率低下，且無(wú)法準(zhǔn)確辨別持證人和證件是否人證合一，存在很大安全隱患，出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)不能快速定位到不法人員信息。在安監(jiān)方面，在保電期間需要核對(duì)人員身份，實(shí)現(xiàn)實(shí)人實(shí)名實(shí)證，目前主要通過(guò)人工核查保電人員身份，具有較大的工作量，且效率低下;同時(shí)在變電站、核心機(jī)房、指揮中心、移動(dòng)巡檢等重點(diǎn)區(qū)域，保電期間需要到崗到位到人。

在應(yīng)用方面，國(guó)家電網(wǎng)公司已有權(quán)限管理平臺(tái)如ISC雖然進(jìn)行提供統(tǒng)一認(rèn)證，但缺乏人員真實(shí)身份驗(yàn)證的強(qiáng)身份認(rèn)證技術(shù)手段，難以有效保障用戶賬號(hào)與使用賬號(hào)人員身份的一致性。從人員的身份與行為安全角度，面向業(yè)務(wù)安全，結(jié)合可信身份管理、人工智能行為分析等技術(shù)運(yùn)用，目前在國(guó)內(nèi)尚未有成熟安全管控基礎(chǔ)平臺(tái)提供支撐。

雖然國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)研發(fā)了項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)人員管控、后勤訪客管理、重大活動(dòng)保電人員身份認(rèn)證管理等系統(tǒng)，形成了系列專項(xiàng)技術(shù)成果。但面對(duì)基建、營(yíng)銷、運(yùn)檢、安監(jiān)、信息通信等電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域存在的差異性需求，尚未形成通用的人員安全管控平臺(tái)滿足不同安全等級(jí)的業(yè)務(wù)應(yīng)用要求。因此，需要對(duì)各專項(xiàng)技術(shù)成果進(jìn)行整合、提升，利用人臉識(shí)別技術(shù)，搭建通用的人員安全管控平臺(tái)，以此滿足差異化安全應(yīng)用管控需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)系統(tǒng)主要由基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)前端系統(tǒng)、基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)、電網(wǎng)業(yè)務(wù)人員安全管控應(yīng)用、公安部居民身份認(rèn)證平臺(tái)以及國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一權(quán)限平臺(tái)（簡(jiǎn)稱“ISC系統(tǒng)”）、人資權(quán)威源組成[6]，如圖1所示。

1） 基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)前端系統(tǒng)包括人臉采集模塊、身份驗(yàn)證模塊、身份證閱讀模塊等，主要負(fù)責(zé)人臉面部征信息、視頻圖像信息以及二代身份證號(hào)碼、人像信息信息的采集;

2） HR權(quán)威源集成通過(guò)集成組件與基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)進(jìn)行集成，HR權(quán)威源系統(tǒng)主要為基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)提供人員姓名、身份證號(hào)碼、所在單位、崗位信息、人臉屬性信息等可信數(shù)據(jù)源;

3） 基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)與國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一權(quán)限平臺(tái)（ISC系統(tǒng)）的集成采用數(shù)據(jù)同步集成模式，國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一權(quán)限平臺(tái)（ISC系統(tǒng)）為基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)提供相關(guān)組織機(jī)構(gòu)和用戶身份權(quán)限數(shù)據(jù)，同時(shí)基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)可以為國(guó)家電網(wǎng)公司統(tǒng)一權(quán)限平臺(tái)（ISC系統(tǒng)）提供高安全等級(jí)的人員身份認(rèn)證服務(wù)，如：人證合一、人像識(shí)別、公安聯(lián)網(wǎng)核查等認(rèn)證服務(wù);

4） 公安部居民身份認(rèn)證平臺(tái)通過(guò)集成組件與基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)進(jìn)行集成，公安部可信身份認(rèn)證平臺(tái)為基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)提供人員真實(shí)身份校驗(yàn)聯(lián)網(wǎng)核查服務(wù)，實(shí)現(xiàn)具有法定效力、權(quán)威可信的“實(shí)人實(shí)名實(shí)證”身份認(rèn)證;

5） 基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)后端系統(tǒng)對(duì)基建現(xiàn)場(chǎng)安全管控、重大活動(dòng)安全保障、后勤人員安全管控、運(yùn)檢現(xiàn)場(chǎng)安全管控、信息運(yùn)維安全管控、信通研發(fā)安全管控、變電站人員安全管控、核心業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)實(shí)名認(rèn)證登錄等電網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用采用適配器集成模式，為電網(wǎng)業(yè)務(wù)人員安全管控應(yīng)用提供多場(chǎng)景的人員可信身份認(rèn)證服務(wù)。

1.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能圖，如圖2所示。

1） 身份管控

以人臉識(shí)別技術(shù)、證照識(shí)別技術(shù)、可信身份認(rèn)證技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)資質(zhì)、履歷等人員身份立體化管控，以實(shí)現(xiàn)人員身份創(chuàng)建、存儲(chǔ)、維護(hù)、維護(hù)、注銷等全過(guò)程管控。主要包括人員信息、安全積分、安全資質(zhì)、分類權(quán)限、安全履歷、違章記錄、安全教育、黑白名單等功能。其中，（1）人員信息實(shí)現(xiàn)對(duì)人員身份信息的創(chuàng)建、使用、查詢、銷毀等全過(guò)程管控;（2）分類權(quán)限通過(guò)分級(jí)管理，設(shè)置管理層次，分配管理責(zé)任;通過(guò)權(quán)限管理，區(qū)分人員類型，保證人員出入安全;（3）黑白名單通過(guò)黑白名單設(shè)置，實(shí)現(xiàn)人員黑白名單管理;（4）安全履歷實(shí)現(xiàn)

對(duì)人員履歷的創(chuàng)建、使用、修改、銷毀等全過(guò)程管控;（5）安全積分通過(guò)對(duì)安全考核進(jìn)行加（扣）分項(xiàng)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)安全積分的創(chuàng)建、使用、修改、銷毀等全過(guò)程管控。

2） 身份識(shí)別

以人臉識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、可信身份認(rèn)證技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員身份鑒別和識(shí)別。主要包括身份證識(shí)別、工作證識(shí)別、公安聯(lián)網(wǎng)核查、人像識(shí)別、動(dòng)態(tài)視頻識(shí)別、組合認(rèn)證等。其中，（1）身份證識(shí)別通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)身份證身份信息的校驗(yàn);（2）工作證識(shí)別通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作證身份信息的核驗(yàn)，確保證件身份信息真實(shí);（3）公安聯(lián)網(wǎng)核查通過(guò)與公安居民身份認(rèn)證平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)人員真實(shí)身份權(quán)威核查;（4）人像識(shí)別通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)和人臉識(shí)別技術(shù)，利用人臉視覺(jué)特征信息實(shí)現(xiàn)身份鑒別;（5）動(dòng)態(tài)視頻識(shí)別通過(guò)視頻監(jiān)控與人臉識(shí)別技術(shù)，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，快速提取動(dòng)態(tài)視頻人員特征信息，解決人員身份快速比對(duì)檢索核準(zhǔn)，精準(zhǔn)判斷人員身份。

3） 安全通行

以人臉識(shí)別技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)為支撐，達(dá)到對(duì)人員通行行為的識(shí)別、分析與記錄，及時(shí)洞察陌生人員闖入等風(fēng)險(xiǎn)。主要包括身份登記、門禁聯(lián)動(dòng)、閘機(jī)聯(lián)動(dòng)、通行記錄、短信通知、語(yǔ)音播報(bào)、人員軌跡、陌生人入侵等功能。其中，（1）身份登記提供來(lái)訪人員身份證、面部信息采集以及個(gè)人身份信息登記，并與公安聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行真實(shí)身份校驗(yàn);（2）門禁聯(lián)動(dòng)通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)控制門禁，實(shí)現(xiàn)刷臉開(kāi)啟門禁;（3）閘機(jī)聯(lián)動(dòng)通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)控制閘機(jī)，實(shí)現(xiàn)刷臉開(kāi)啟閘機(jī);（4）通行記錄實(shí)時(shí)記錄所有人員的人員信息（姓名、照片等）、時(shí)間、位置等人員通行信息。

4） 安全違章

以人臉識(shí)別技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)安全違章識(shí)別、分析和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。主要包括區(qū)域監(jiān)測(cè)、危險(xiǎn)物監(jiān)測(cè)、安全帽違章、人員越界、到崗監(jiān)管、違章預(yù)警等功能。其中，（1）區(qū)域監(jiān)測(cè)通過(guò)對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)識(shí)別各種誤入或非法闖入?yún)^(qū)域的人員;（2）危險(xiǎn)物監(jiān)測(cè)通過(guò)視頻監(jiān)控技術(shù)以及圖像識(shí)別技術(shù)，及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)物作業(yè)進(jìn)行分析記錄;（3）安全帽違章通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)，及時(shí)快速識(shí)別安全帽佩戴是否規(guī)范;（4）人員越界通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)，對(duì)人員身份快速精準(zhǔn)識(shí)別，及時(shí)洞察人員越界風(fēng)險(xiǎn)。

5） 終端適配

終端適配是指為滿足各類具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供安全認(rèn)證需求，提供的人員身份鑒別和識(shí)別的終端介質(zhì)。包括身份證讀卡器、抓拍機(jī)、高清攝像頭、對(duì)比服務(wù)器、立式認(rèn)證終端、臺(tái)式認(rèn)證終端、手持式認(rèn)證終端、安全手機(jī)等。

6） 認(rèn)證服務(wù)

認(rèn)證服務(wù)是指為滿足各類具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供安全認(rèn)證需求，提供的人員身份鑒別和識(shí)別的服務(wù)策略和模式。主要包括1∶1人像認(rèn)證、1∶N人像認(rèn)證、公安人證合一、身份聯(lián)查、身份互信、安全畫像等。其中，（1）1∶1人像認(rèn)證基于已有人臉識(shí)別1∶1 SDK，研發(fā)設(shè)計(jì)人臉識(shí)別1∶1認(rèn)證服務(wù)接口，支持第三方接入;（2）1∶N人像認(rèn)證基于已有人臉識(shí)別1∶N SDK，研發(fā)設(shè)計(jì)人臉識(shí)別1∶N認(rèn)證服務(wù)接口，支持第三方接入;身份聯(lián)查接受并轉(zhuǎn)發(fā)公安部居民身份認(rèn)證平臺(tái)的核查結(jié)果，支持第三方認(rèn)證系統(tǒng)接入。

1.3 人臉識(shí)別流程設(shè)計(jì)

針對(duì)來(lái)訪人員、內(nèi)部人員、參會(huì)人員等不同人員類型，考慮到安全性和便捷性，分別設(shè)計(jì)了人證合一和人像識(shí)別兩個(gè)流程。其中針對(duì)來(lái)訪人員、參會(huì)人員的具體流程，如圖3所示。

步驟1：通過(guò)身份證閱讀器讀取姓名、身份證號(hào)碼、照片等二代身份證信息;

步驟2：與公安部居民身份認(rèn)證平臺(tái)對(duì)接，將讀取的姓名、身份證號(hào)碼、照片等二代身份證信息與公安身份庫(kù)進(jìn)行識(shí)別比對(duì)并判斷人員身份的真實(shí)性，若身份信息不存在，則退出任務(wù);

步驟3：通過(guò)攝像頭、面板機(jī)和認(rèn)證終端等方式采集人員面部特征圖像信息;

步驟4：對(duì)采集人員面部特征信息進(jìn)行人臉檢測(cè)，如果沒(méi)有檢測(cè)到人臉則重新進(jìn)行圖像采集;

步驟5：對(duì)采集到的人臉圖像進(jìn)行人臉灰度化、人臉濾波去燥、人臉增強(qiáng)和人臉歸一化等人臉圖像預(yù)處理，提升人臉圖像質(zhì)量[7-10];

步驟6：對(duì)預(yù)處理后的人臉圖像進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)提取、人臉對(duì)

齊、人臉規(guī)整等特征提取操作，降低圖像數(shù)據(jù)的冗余性和運(yùn)算量;

步驟7：將人臉圖像與身份證圖片進(jìn)行比對(duì)，如果比對(duì)通過(guò)則確認(rèn)人員身份真實(shí)性;

步驟8：對(duì)身份確認(rèn)后的人臉圖像再次與黑白名單底庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，如果比對(duì)通過(guò)則確認(rèn)人員身份合規(guī)性，人員身份核驗(yàn)通過(guò)，認(rèn)證結(jié)束。

對(duì)內(nèi)部人員由于已有身份信息庫(kù)，因此可省卻身份證讀取比對(duì)過(guò)程，如圖4所示。

步驟不再贅述。

2 實(shí)驗(yàn)分析與應(yīng)用案例

某電力公司當(dāng)前后勤訪客接待工作量大，每天訪客量300人次左右，主要采用手工紙質(zhì)登記的方式，無(wú)法準(zhǔn)確記錄人員的詳細(xì)出入記錄，出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)也沒(méi)有有效數(shù)據(jù)可供參考;對(duì)于未帶身份證的普通訪客，通常采用持會(huì)議單或安排專人下樓接待方式，效率低下，導(dǎo)致大樓前臺(tái)訪客人員長(zhǎng)時(shí)間等待、滯留。

利用基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)對(duì)出入辦公大樓人員進(jìn)行管理。員工通過(guò)人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)無(wú)卡出入;在該電力公司的南門訪客接待室部署立體式訪客自助終端，實(shí)現(xiàn)訪客自助登記，系統(tǒng)自動(dòng)通過(guò)短信、電話方式發(fā)送訪客信息，替代人工接待。基于通用人員安全管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“進(jìn)門登記、人證對(duì)應(yīng)、出門注銷”，高效記錄、存儲(chǔ)、查詢匯總訪客的相關(guān)信息，提升訪客通行效率和管理水平。訪客管理系統(tǒng)的部分軟件界面圖，如圖5和圖6所示。

截止目前日均接待訪客285人，總體接待人數(shù)達(dá)28 616人次，并取得了以下應(yīng)用成效。

（1） 落實(shí)企業(yè)人員實(shí)名制管理。訪客人員通過(guò)人臉識(shí)別和證件識(shí)別，并與公安聯(lián)網(wǎng)核查，驗(yàn)證訪客人證合一，實(shí)現(xiàn)“實(shí)人、實(shí)名、實(shí)證”，實(shí)名認(rèn)證準(zhǔn)確率達(dá)100%。

（2） 解決人員通行安全管控。運(yùn)用人臉識(shí)別、證件識(shí)別等智能化手段，實(shí)現(xiàn)了訪客出入無(wú)卡化管理，規(guī)范了訪客安全管理制度，簡(jiǎn)化了工作流程，提高了運(yùn)行效率，降低了管理成本。

（3） 減少人力資源投入。該電力公司后勤平均每天人員接訪量達(dá)200-300人次，投入4人進(jìn)行人工核查身份，通過(guò)利用基于人臉識(shí)別的綜合性人員安全管控平臺(tái)果，實(shí)現(xiàn)自助人員核查，至多1人現(xiàn)場(chǎng)輔助服務(wù)，大幅度提高人員身份核查的工作效率，減少人力資源的投入75%以上。同時(shí)，提升該電力公司后勤人員的安全認(rèn)證能力，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防違章行為，從而降低事故發(fā)生概率，避免了因安全事件而引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失。

3 總結(jié)

運(yùn)用人臉識(shí)別等技術(shù)手段，搭建的綜合性人員安全管控平臺(tái)為所有人包括內(nèi)部員工、外來(lái)人員、參會(huì)人員提供統(tǒng)一的身份管理，實(shí)現(xiàn)人員身份精準(zhǔn)快速識(shí)別，解決了人工一對(duì)一的身份核驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、工作量繁重的問(wèn)題，有效提高工作效率。本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于基建現(xiàn)場(chǎng)安全管控、重大活動(dòng)安全保障、后勤人員安全管控、運(yùn)檢現(xiàn)場(chǎng)安全管控、信息運(yùn)維安全管控、信通研發(fā)安全管控、變電站人員安全管控、核心業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)實(shí)名認(rèn)證登錄等電網(wǎng)業(yè)務(wù)人員真實(shí)驗(yàn)證的應(yīng)用場(chǎng)景。

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（收稿日期： 2019.08.18）