非接触式智能筹码（精选3篇）
非接触式智能筹码 篇1
0 引言
验电器是电力检修工作中一个常用的必不可少的设备。传统接触式验电器在使用过程中需要接触被测线路,操作不方便,存在一定的安全隐患,因此,近年来,非接触式验电器得到了广泛的应用,文献[1~3]就非接触式验电器的开发和改进做了很多工作,并取得了很大的成效,也得到了很大的推广和应用。
但随着时代的发展以及新的客观条件的变化,市场对验电器的功能和使用便利性上提出了新的要求。本将文以市场需求为出发点,开发一套功能强大,使用方便安全,适用于高压和超高压等不同场合的验电器。
1 系统功能及总体结构
1.1 普通非接触式验电器缺陷
文献[1~3]中设计的验电器虽然已经批量生产并投入使用,但在性能和功能上尚存有不足之处。
1)信号受天气变化影响大,雨天信号弱,出现了误报现象,系统没有从根本上解决这个问题。
2)对干扰信号处理能力不强,当有机车通过时,判断有电和无电的指示灯连续跳动的现象仍然存在,需改进设计,提高抗干扰能力。
3)测量量程单一。由于前文中验电器仅针对于铁路线路设计,仅能用于铁路上,然而,电力上对非接触式验电器的需求更广泛。
1.2 智能验电器功能简介
根据原验电器运行过程中出现的问题,对新型智能验电器的性能和功能方面进行改进。
1)引入湿度传感技术,根据天气变化自动处理信号衰减所带来的影响,提高系统可靠性。
2)在软件系统中加入抗干扰算法,彻底解决系统指示灯连续跳变现象。
3)引入多量程测量技术,系统设置了高压测量、标准测量和低压测量,分别适用于测量超高压线路(100KV及以上)、高压线路(10KV-100KV)和低压线路(10KV及以下)。
4)自检。每次开机系统强制自检,确保安全。
1.3 智能验电器总体结构
新型智能验电器系统框架结构如图1所示。系统由CPU、前端信号调理电路、人机接口(键盘、液晶显示、语音提示和指示灯等)、自检电路、湿度传感电路和时钟电路等组成。
本系统以凌阳SPE61A单片机作为控制核心。开机后系统自动进行自检,自检未通过则停止工作,同时显示提示语音和文字。电压传感器监测高压线附近电场,将电场信号转化为电压信号后送往信号处理电路,信号处理电路将该模拟信号转换成直流的有电、无电的状态信号送往单片机。单片机将接收到的信号进行识别,发出有电或无电信号到语音模块、指示模块和信号传送模块。语音模块收到信号后发出有电或无电语音提示;指示模块收到信号后发出有电或无电指示。键盘中设有量程转换键、手动自检键和时间调整键。
2 智能验电器硬件系统
系统中,电压传感、液晶显示、语音模块和指示灯等模块设计参看文献[3]。本文主要从信号处理、自检脉冲、数据采样、温度传感和键盘等模块进行硬件介绍。
2.1 信号处理
信号处理电路结构如图2所示。工频交流信号经跟随电路后进行滤波,然后整流成直流信号,由减法电路减除临线干扰信号,经采样后送入中央处理器。
由于传感器信号负载能力弱,在电路前端设计了跟随电路,提高电路信号读取能力。滤波电路采用一阶巴特沃斯低通滤波器设计,滤除电路中各种高频噪声。
2.2 自检电路
自检电路采用文氏电桥振荡电路设计,如图3所示。电路发生正弦信号,通过MOS管接入信号处理单元,MOS管栅极由CPU控制。自检过程中,CPU发出高电平信号,MOS管导通,交流信号输入信号处理模块,处理后的信号送入CPU,若CPU接收到有电信号,则自检通过,否则发出设备故障信号。
2.3 数据采样
送入A/D转换器(数据采样)中的电压典型值为2V,即在3米的测量距离中,测试30KV线路时,送入A/D转换器中的电压为2V,并且,系统判定被测线路为有电状态。
2.4 湿度传感
湿度传感器用于监测天气情况,将监测结果送入CPU,监测结果分为两类,晴天和雨天,晴天发送高电平信号,雨天发送低电平信号,CPU根据传感器监测结果切换到相应的模式下工作。
2.5 键盘
系统共设置5个键盘,采用共阳极开关键盘设计,分别为设置键、手动自检键、方向键(向上、向下)和确认键。设置键开启系统中断,进入键盘设置,系统按照时间-日期-检测模式的顺序进行设置。每设置完一个模块进入下一个模块,直到按下设置键后中断返回。
3 智能验电器软件系统
系统软件流程图如图4所示。系统启动后首先进行自检,以确保系统的可靠性。自检通过后系统进行初始化,先初始化到有电状态并将该信号端口中的指示模块中显示结果,调用语音子程序输出语音提示信息[3],自检未通过则系统停止工作。初始化完成后读取传感器信号,并将信号保存。湿度传感器只送两个状态信号:晴天或雨天,系统读取信号后。接下来,系统将读取数据采集模块送来的信号,并将信号保存,通过信号处理模块处理后输出。输出模块同文献[3]。
3.1 信号处理
信号处理结构图如图6所示,系统读取传感器送来的天气信号,对信号进行处理。如果是晴天,信号传送能力较强,系统直接读取端口信号进行处理,即晴天模式;如果是雨天,系统将信号放大3倍后再进行处理,即雨天模式。
3.1.1 测量模式
测量模式有3种:高压(100KV以上)测量、标准(10-100KV)测量和低压(10KV以下)测量。在电力线路检测过程中,当电压在300KV时,传感器探头在3米距离测量到的电压高达200V左右,因此,需要将信号进行衰减至5%才能测量,而当电压低于3KV时,传感器探头在3米距离测量到的电压为0.3V左右,因此需要将信号进行放大10倍才能测量。而在标准高压时,取50KV,传感器探头在3米距离测量到的电压为5V左右,因此不需做任何处理,直接测量。
3.1.2 抗干扰
文献[1]中验电器存在着抗干扰性差的问题:当电力机车通过测量点时偶尔会出现验电器系统连续跳变现象,即在有电和无电之间不停跳变,影响了验电器的正常使用。本系统将从软件上实现这个问题。
系统读取采样器信号后将信号转换成有电、无电状态信号,但并不直接输出,而是延时0.5秒后再次读取采样器信号,然后再转换成有电、无电状态信号,将两次状态信号进行对比,只有两次状态信号一致时系统才将新的状态与原状态对比,若新状态与原状态相同,保持原状态,系统返回,继续读取采样信号;若新状态与原状态不同,系统输出新的状态。
3.2 自检
自检原理图如图5所示。自检开始后,CPU发出高电平,图3电路通过MOS管导通,接入验电器信号处理端,系统延时3秒,以保证信号能够顺利通过信号处理电路。系统读取输入端口信号,并转换成状态信号,如果是有电状态则自检成功,系统可以进入下一步工作,否则自检失败,系统停止工作。
手动自检与自检不同之处在于,手动自检通过键盘向CPU发送手动自检信号,收到自检信号后系统中断,进行自检。
3.3 键盘设置
键盘的设置采用中断的方式来进行,如图6所示。设置键启动中断,中断响应后先进行时间设置:按时-分-秒的顺序设置;设置完时间后自动进入日期设置:按年-月-日顺序设置,最后进入模式设置:选择高压模式、标准模式或低压模式。所有设置完成后,通过确认键中断返回。
4 结论
本系统较文献[3]中验电器在性能上有了较大突破,具体如下。
1)系统开机强制自检,自检通过后系统才能工作,提高了系统工作的可靠性。
2)抗干扰能力有了较大提高。通过实验验证,当系统输入信号幅值在临界点来回波动时,若频率高于2HZ,即信号在新的状态下不能保持0.5秒以上,系统认将该信号判定为干扰信号,保持原来状态,较好地解决了抗干扰问题。
3)设置了多种模式下的测量功能。本系统设置了高压测量、标准测量和低压测量,能较好地满足超高压电力线路、铁路线路和城市次高压线路的测量需要。
4)引入了晴天和雨天测量模式。由于天气对信号传输的影响较大,本系统引入了湿度参数。根据现场测量数据,分析发现,晴天、多云或阴天,信号传输基本不受影响,但下雨天气对信号影响较大,系统接收到的信号强度大约衰减至晴天时的1/3。
5 结束语
文章根据非接触式验电器在实际应用中存在的问题进行了改进和完善,使其在性能和可靠性上有了较大的提高。本系统通过软件的方法解决了验电器在信号不稳定时存在的跳变问题。
参考文献
[1]蔡欢欢,毛明星,苏波等.非接触式高压验电器的开发[J].今日电子,2007.12.
[2]蔡欢欢,付光,林芳.非接触式高压验电器的改进[J].今日电子,2008.6.
[3]侯媛彬,袁益民,霍汉平,等.凌阳单片机原理及其毕业设计精选[M].北京:科学出版社,2006.
[4]蔡欢欢.基于SPE61A单片机的非接触式高压验电器的开发[J].今日电子,2008.10.
[5]李靖,王克英.基于AVR单片机的多功能电能表的设计与实现[J].电测与仪表,2012.3.
[6]于龙梅,怀新江,徐洪久等地面验电器的研制[J].东北业林大学学报,1988.10.
非接触式智能筹码 篇2
在2013年国际智能卡工业展 (CARTES) 安全连接技术展会 (Secure Connexions Event) 开幕之际, 代表智能安全行业声音的欧洲智能卡协会 (Eurosmart) 发布了2013年和2014年基于微控制器的智能安全设备的全球出货量预测。2013年预计出货72亿台智能安全设备, 2014年将同比增长7%, 超过77亿台, 全球持续呈现对搭载便利性和安全性的高端技术解决方案的强劲需求。
在Eurosmart总裁Oyvind Rastad看来, 随着近场通讯 (NFC) 和双界面卡等非接触式技术不断取得进步, 这种趋势则趋于明朗。Oyvind Rastad表示:“由于非接触式支付卡能够带来便捷、安全的用户体验, 今年这类支付卡的需求格外强劲。”预计2013年将出货的每三张支付卡中将有一张为双界面卡, 这些双界面卡集接触式技术和非接触式技术于一身, 既可用于非接触式终端支付, 也能用于自动柜员机 (ATM) 的普通现金提取。
日益普及的电子身份证, 如电子驾驶执照或电子护照, 也具有非接触式功能, 例如, 便于自动化出入境控制。据Eurosmart协会对2013年的预测, 政府部门推出的安全电子文档 (e Document) 有一半采用非接触式技术。交通卡, 如伦敦Oyster Card或公共交通中所使用的类似卡, 都是非接触式卡, 许多物理和逻辑访问卡也是非接触式卡, 如企业门禁胸卡。2013年预计出货的非接触式卡的市场总量为9.3亿张, 同比增长41%。而这一数据并不包括2013年将出货的逾2.5亿个NFC安全元件。
据Rastad表示:“我们的社会正享受着日益增强的互联互通所带来的好处, 同时也能保障隐私和信任, 但也面临着日益严峻的挑战。Eurosmart和其成员正在引领创新前沿, 将继续推进智能安全解决方案的发展, 促进数字服务的可用性, 同时保护客户隐私, 打击欺诈行为。我们的解决方案既简单易懂, 也易于操作且非常安全。”
智能安全设备的全球市场趋势
电信
●政府法规极大地影响了2013年印度的SIM出货量
●据3GPP (第三代合作伙伴项目) 表示, 4G网络的部署正推动我们向新一代通用集成电路卡 (UICC) 转变, 到今年年底, 全球93个国家将部署超过260个商业LTE (长期演进) 网络。
●随着NFC SIM卡的大批量出货, NFC部署预计会持续快速推进。
●机器对机器 (M2M) 技术向一系列广泛的前景光明的新市场应用 (汽车、智能计量和消费电子设备) 敞开大门。
银行业———零售
●支付卡从磁条卡向EMV标准卡 (芯片卡) 的转变持续推动世界各地区的增长, 其中包括美国地区, 在美国这种磁卡的更新换代才刚刚拉开序幕
● (结合接触式和非接触式技术) 双界面设备持续强劲增长;2013年出货的支付卡中超过三分之一是双界面卡
●除用于信用卡外, 芯片的优势也正逐渐扩展至借记卡和ATM卡。
政府颁发的身份证件和医疗保健
●国民电子身份证 (National e ID) 项目稳步增长, 众多参照国家已陆续推出且即将落实新计划 (如:巴西、印尼、日本、俄罗斯和土耳其)
●国际民航组织 (ICAO) 针对机器可读电子旅行证件的标准目前在全球范围内还用于以下四种类型的证件:护照、居住证、具有旅行功能的国民电子身份证和注册旅行计划。ICAO标准增加了非接触式项目的数量。
●超过10个欧盟 (EU) 成员国将按照2012/36/EU指令落实电子驾驶执照。2013年推出电子驾驶执照的首批国家包括克罗地亚、法国和爱尔兰。
●一些国家正开始采用电子车辆登记卡 (e VRC) , 尤其是在欧洲地区, 随着2003/127/EC指令的采用。
近场通讯 (NFC)
●继2013年预计出货逾2.5亿台之后, Eurosmart协会预测2014年NFC安全元件的出货量将超过4亿。NFC安全元件包括基于NFC技术的通用集成电路卡 (UICC) 、嵌入式安全元件和基于NFC技术的安全元件的其他形状因数
●NFC生态系统日臻成熟;目前, 几乎全球所有的手机制造商都能生产具备NFC技术的手机, 非接触式POS (销售点) 终端的部署正持续开展中
●移动网络运营商 (MNO) 、银行、商贾和交通运输部门提供安全的NFC服务
●除结合基于位置的服务和客户忠诚度的支付外, NFC还使众多应用成为可能
来源:Eurosmart, 2013年11月
关于Eurosmart
Eurosmart是一家位于布鲁塞尔的国际性非营利协会, 代表着跨领域应用中的智能安全行业。协会成立于1995年, 致力于拓展世界智能安全设备市场, 制定智能安全标准, 不断提升质量和加强安全应用。
其成员为智能卡、半导体设备、终端设备、智能卡系统集成设备的制造商, 应用开发商和加入专门工作小组 (通讯、市场营销、安全、电子身份、新型形状和新兴市场发展前景展望) 的发行机构。
其成员广泛参与政治和技术倡议计划以及在欧洲和国际层面开展的各项研发项目。
Eurosmart被公认为能够代表“智能安全行业声音”的协会。
非接触式智能筹码 篇3
医疗机构作为开放场所,承载着社会公众看病就医的重任,各级医院每天流转着非常巨大的人流,其来往人员包括患者、家属及医护人员等。
庞大的人流量和特殊的人群结构给医院安全管理工作带来了不小的难度。闯入者很容易进出医院范围,并随意进入那些本应只有授权员工才能涉足的区域,因而带来安全隐患。比如,最近在哈尔滨医大发生的恶性伤害案件就是对医院安全隐患的最大警示。
非接触式智能卡技术在医疗行业的应用,有助医疗行业解决一些长期存在的棘手问题,通过分级权限控制出入医院相关区域的人员,保护医护人员安全,提供更好的门禁管理。目前,非接触式智能卡技术在医院的应用包括了通过门禁系统来控制医院人员的出入、电脑及IT系统的安全登录及患者医疗信息管理。
1. 医院门禁系统组成
医院门禁系统是保护医院工作区域、医护人员安全的第一道防线,主要由现场门禁设备、管理中心两部分组成,通过医院楼层分布及功能来划分控制的区域,做到有效、合理、节约成本。结合医院的应用功能,选择门禁系统的控制器和门禁卡,还能方便以后扩充和添加应用。
1.1 门禁现场设备
现场设备包括现场控制器、读卡器、电控锁、门磁开关、开门按钮及紧急破玻按钮。主要设置在医院门禁防范点门端,包括手术室、婴儿室、药品室及重要机房区域、办公区域、设备区域。通过对进入这些区域的人员设置不同的通行时段和权限,提高安全性。
1.2 管理中心
管理中心包含系统服务器、授权管理工作站、管理工作站(数据库、报表、查询等功能)、主控制器、打印机、通信接口设备及系统软件等。医院通过管理中心对门禁卡的进入权限、区域、进入时间进行设置。
HID Global设计的门禁解决方案,系统采用集中管理、分散控制的联网结构,通过医院的TCP/IP网络,将医院管理区域的门禁点连接至中央管理平台。在主要门禁点如药品室、手术室、重要病房等区域,各门禁点安装了HID i CLASS读卡器,当员工要进入所管制区时,需对卡进行身份认证。每张卡片均设置了权限,限制医护人员及其他职工出入时段及区域,例如重点监护病房及手术室就仅限医生及相关医护人员进入。而药品室的管理则根据值班时间安排,对药品室工作人员所持的卡片进行权限设置,保障授权人员在许可时段进入,防止意外和恶意入侵。
2. 医院门禁系统的方案与功能设计
2.1 多种开门方式
设置多种开门方式以满足医院各个区域安全需求的不同,刷卡、刷卡或密码、指纹、刷卡+密码、刷卡+指纹、刷卡+密码+指纹、密码+指纹等开门方式。比如,在手术室安装指纹读卡器,对手术医师进行刷卡+指纹的双重识别,能准确确认医师身份,防止医师之间调换手术。
HID i CLASS非接触式智能卡技术可提供三个安全级别:单因子验证、双因子验证以及三因子验证。单因子验证情况下,只要使用智能卡就可以登录系统或是进入大楼。双因子验证是医院里最常见的智能卡验证方式,同时使用个人识别码(PIN)及智能卡以增加安全性。三因子验证则更进一步,不仅使用PIN码,还会使用如生物识别等其他安全措施,为重要区域的管理提供更强的安全保障。
2.2 分级权限管理
医院员工均凭证卡刷卡进入管理区域。按照管理区域的功能,员工职能进行分级、分时段的通行权限管理,限制相关人员随意进入。比如药品室、手术室等重点区域需要进行分等级、时间及地点的出入管理,防止非授权人员进入,提高区域的安全性。
i CLASS读卡器通过现场控制器HID Vert X100与网络门禁控制器HID Vert X V1000相联,通过医院的TCP/IP连接至中央管理站。管理员可利用系统软件设定不同的级别及权限,实现对各个门禁点进行权限设置、数据浏览和查询、数据备份等。当管理中心计算机发生故障,各个出入口仍然可以脱机正常工作,读卡及门禁开关不会受任何影响。
2.3 实时上传事件记录
门禁系统能实时记录事件纪录并上传至计算机,可立即显示:持卡人(姓名、照片等)、事件时间、门点地址、事件类型(进门刷卡记录、出门刷卡记录、按钮开门、无效卡读卡、开门超时、强行开门等),并如实记录。所作记录不可更改,方便医院进行各种报表的管理。
HID Vert X门禁系统能自动记录人员的卡片信息,包括:员工号、姓名、部门、职位等资料,以及进入时间、地点,通过对读卡数据进行分析筛选及处理,统计迟到、早退、旷工、异常情况、加班及休假等情况。管理人员更可将数据生成各种报表进行考勤、排班管理。
2.4 多系统联动
2.4.1 消防联动
当发生火灾时,门禁系统自动接收消防信号,并根据设定的预案,打开相应门的电锁,以便人员及时疏散。
2.4.2 视频联动
对于收到的异常报警信号,门禁系统能够联动切换摄像机画面,对需要监控的部位进行视频监控、录像或抓拍。
HID Vert X控制器通过模块化、网络化的灵活设计,通过内置的报警/消防接口,与医院的闭路监控、防盗及消防等其他系统进行协调联动,当门禁控制系统收到火灾报警信号时,能自动打开控制区域内的所有大门,有利于控制区域内的人员逃生;在重要部位安装有摄像机画面,对需要监控的部位进行监控,并进行录像。
2.5 可扩展
门禁系统能够随着医院的发展及添加新应用的需要,能方便、快速地进行系统扩展,满足新要求。HID Global门禁系统具备很好的扩展性,能利用公司现有门禁进行升级,满足医院的扩大重建及增加未来应用的实际需要,节约医院的成本。同时,HID i CLASS卡片不仅能应用于门禁管理,更可添加其他应用,如计算/网络安全身份验证、健康纪录管理、考勤、停车场管理,实现医院一卡通。
3. 非接触智能卡技术可有效提高医院的信息管理水平
智能卡技术应用于医院电脑及IT登录系统及配药系统,能帮助医院更好地建立患者信息档案,保护患者隐私,提高医院的管理效率并控制医生用药。
3.1 防止敏感患者信息泄露
医生通过配备的门禁卡登陆个人电脑及IT系统,能够以安全和保险的方式存储和管理患者资料,防止敏感患者的个人信息泻露。医生只需要一张智能卡就能登入IT系统,避免了因回想及输入用户名和密码而浪费时间,并快速通过网络查阅敏感的患者资料从而节省时间照顾患者。
HID on the Desktop是一种全新的安全身份验证解决方案,它最显著的特征就是“一卡多用”,一种凭证卡既是带照片的身份识别卡、开门的钥匙,还是开启个人电脑和IT系统的安全身份验证,医务人员通过配备的门禁卡可以直接访问Windows和网络,使用方便并安全可靠,有效防止了敏感患者信息的泄漏。
此外,HID on the Desktop特有的双重身份验证(卡+个人身份验证密码(PIN))消除了IT系统受到黑客攻击的危险,改善了IT系统的风险管理。
3.2 提高医务人员工作效率
目前,国外很多医院最先采用了智能卡技术进行患者信息管理,如德国最近刚刚向全国8千多万人发行了医疗保健智能卡,为患者建立“电子病理本”,通过这项工程,医院将更好地管理患者,患者在初次就诊时,医院为患者建立电子档案,记录患者的健康信息包括姓名、性别、证件号、病史等信息,并加密存储在智能卡上,患者可以通过医院内的自助终端或医院网络系统进行预约挂号。就诊时,通过每个科室配备的身份验证终端,患者的医疗卡与医生的电脑系统相连,验证成功后,医生能快速调取患者电子病历,为其就诊开方。
3.3 为医院的配药系统提供支持
非接触式智能卡技术为医院的配药系统提供了更安全的管理措施,保障患者用药安全。通过设置医务人员智能卡的权限,允许负责配药的医务人员利用智能卡登入计算机系统查看患者的电子病历,复检相关的药品及剂量,减少用药错误。这种好处还在于医疗中心可以跟踪药品的使用人及使用时间,帮助从业人员更好地遵守医院的用药规则,并保护病人权利。
3.4 减低医院感染
非接触式智能卡技术对医院感染控制起很大影响。试想一下,一位医生在巡房的几个小时内,查看了5个病房20位患者,这期间她到达了医院的不同区域,也登入了不同的计算机系统。我们很容易就能明白,感染是如何通过这些接触蔓延开来。非接触式智能卡只需在读卡器前方刷卡,这一点在限制感染方面起关键作用。