工程機(jī)械無(wú)線遙控器權(quán)限管理方法探析

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摘要：在工程機(jī)械智能化發(fā)展的趨勢(shì)下，無(wú)線遙控系統(tǒng)逐步應(yīng)用到了工程機(jī)械上，為了保證安全使用，本文設(shè)計(jì)了一套更安全、更智能、更方便管理的權(quán)限管理方法，并展望了該權(quán)限管理方法的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：工程機(jī)械；遙控；權(quán)限管理

1引言

隨著無(wú)線通信技術(shù)和車(chē)輛智能化的發(fā)展，越來(lái)越多的工程機(jī)械需要無(wú)線化的控制，并對(duì)配備工業(yè)遙控器提出迫切的需求。工業(yè)遙控器是一種利用無(wú)線通信對(duì)工程機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作控制或者遠(yuǎn)程控制的一種裝置[1]，具有安全性高、控制精度高、信號(hào)連貫性強(qiáng)、信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。其中安全性的優(yōu)先級(jí)是最高的，一方面應(yīng)采取措施（如鑰匙開(kāi)關(guān)、訪問(wèn)碼等）防止擅自使用發(fā)射器，當(dāng)阻止擅自使用的措施被激活時(shí)，發(fā)射器不應(yīng)傳輸信號(hào)[2]。目前針對(duì)防止擅自使用發(fā)射器的措施，很多廠家并沒(méi)有，上電就可以開(kāi)機(jī)，存在隱患；而有的廠家使用的是RFID（RadioFrequencyIdentification）卡作為鑰匙開(kāi)關(guān)。但RFID卡一方面增加了硬件成本，也提高了整機(jī)功耗，另一方面管理起來(lái)比較麻煩，甚至容易丟失。這兩種情形均不能徹底地阻止非授權(quán)人員擅自使用，一定程度上仍存在未授權(quán)情況下操作的可能性。還有部分廠家采取了安全碼機(jī)制，但是使用比較復(fù)雜，用戶(hù)操作起來(lái)非常麻煩。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新的用于工程機(jī)械遙控系統(tǒng)的權(quán)限管理方法。該方法無(wú)需增加硬件，只需要在現(xiàn)有的按鍵上增加軟件算法，通過(guò)設(shè)置密碼的方式實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理。該方法使用簡(jiǎn)單，操作易上手，也不需要專(zhuān)人保管鑰匙，減少人工管理工作量。

2系統(tǒng)概述

常規(guī)的有線遙控系統(tǒng)，其功能集成在受控設(shè)備內(nèi)部，通過(guò)有線通訊的方式實(shí)現(xiàn)控制。實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控時(shí)，一般按照以下方式進(jìn)行：首先將需要控制的功能從受控設(shè)備上分離出來(lái)，做成發(fā)射器上的按鍵，并在發(fā)射器內(nèi)置無(wú)線模塊，當(dāng)功能按鍵被按下時(shí)，無(wú)線通信的報(bào)文被發(fā)出；其次，我們?cè)谑芸卦O(shè)備上安裝接收模塊，接收模塊同樣內(nèi)置無(wú)線模塊，那么當(dāng)接收器接收到無(wú)線信號(hào)時(shí)，接收器將其轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)發(fā)送給受控設(shè)備；最后，受控設(shè)備按照控制信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的響應(yīng)，并將執(zhí)行結(jié)果逆向反饋給發(fā)射器。整個(gè)過(guò)程中有可能存在的主要安全隱患有：(1)發(fā)射器被擅自開(kāi)啟，發(fā)射指令；(2)一臺(tái)發(fā)射器與特定的一臺(tái)接收器的無(wú)線連接，其必須是唯一配對(duì)的，否則現(xiàn)場(chǎng)有多臺(tái)設(shè)備時(shí)會(huì)引發(fā)事故；(3)無(wú)線傳輸?shù)目煽啃訹3]。而前兩種安全隱患都可以通過(guò)設(shè)置使用權(quán)限管理來(lái)進(jìn)行規(guī)避，下面進(jìn)行詳細(xì)講解。

3設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1發(fā)射機(jī)訪問(wèn)碼

針對(duì)發(fā)射器被擅自開(kāi)啟的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套全新的安全碼系統(tǒng)，不同權(quán)限的人員其可進(jìn)行的操作不同，實(shí)現(xiàn)了使用權(quán)限管理的同時(shí)，還可以進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置。假設(shè)工業(yè)遙控器發(fā)射機(jī)本身有10個(gè)功能按鍵，發(fā)射機(jī)正常工作狀態(tài)下按下這些按鍵可以對(duì)被控的工程機(jī)械進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。該方法將這些按鍵復(fù)用為數(shù)字按鍵1234567890，而且在發(fā)射機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)前，他們只是數(shù)字按鍵。該方法需要預(yù)設(shè)3種功能密碼，4個(gè)數(shù)字組成一個(gè)密碼。在發(fā)射機(jī)在用戶(hù)輸入正確密碼成功開(kāi)機(jī)后，發(fā)射機(jī)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)，所有按鍵不再是數(shù)字按鍵，恢復(fù)為單一的功能按鍵，可以遙控接收端。也就是說(shuō)一定條件下可以切換這些按鍵的兩種功能。功能密碼，分為（1）用戶(hù)密碼A、（2）修改密碼B、（3）管理密碼C三種。在發(fā)射機(jī)上電后會(huì)提示用戶(hù)輸入上述3種密碼之一。（1）用戶(hù)密碼A是一個(gè)預(yù)設(shè)可修改的功能密碼，后期可以被用戶(hù)更改。輸入正確的用戶(hù)密碼A，遙控器才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，否則重新輸入；（2）修改密碼B是一個(gè)預(yù)設(shè)且公開(kāi)的功能密碼，是用戶(hù)用來(lái)修改用戶(hù)密碼A的指令，輸入B密碼方可進(jìn)入修改界面，已知舊密碼A，可以將其修改為新密碼A’；（3）管理密碼C是一個(gè)預(yù)設(shè)但不公開(kāi)的密碼指令，只有管理員和生產(chǎn)廠家知道。輸入C密碼方可進(jìn)入管理員界面，在該界面一方面可以清除用戶(hù)密碼A，恢復(fù)到出廠密碼；另一方面，該界面針對(duì)具體的應(yīng)用增加了設(shè)置菜單，擁有管理權(quán)限的人員，在這里可以修改設(shè)備參數(shù)。在輸入過(guò)程中，如果輸入有誤，應(yīng)回到最初輸入密碼的地方重新進(jìn)行。

3.2發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的地址配對(duì)碼

針對(duì)發(fā)射器與接收機(jī)的匹配問(wèn)題，可以通過(guò)設(shè)置地址配對(duì)碼來(lái)解決。首先定義一個(gè)配對(duì)碼，固化在發(fā)射器和接收機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器，掉電不丟失。其次定義無(wú)線通信的協(xié)議，其報(bào)文內(nèi)必須包含該配對(duì)碼。那么當(dāng)接收機(jī)收到無(wú)線報(bào)文時(shí)，按照協(xié)議取出配對(duì)碼與自身存儲(chǔ)的配對(duì)碼對(duì)比，如果一致方可建立連接，并作出響應(yīng)，否則丟棄。

3.3小結(jié)

綜上，通過(guò)給發(fā)射機(jī)建立訪問(wèn)碼機(jī)制以及建立發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的地址配對(duì)碼，就可以實(shí)現(xiàn)整套設(shè)備的使用權(quán)限管理，特定的發(fā)射器只能遙控與之配對(duì)的接收器，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一遙控。

4結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前工程機(jī)械無(wú)線化的核心需求以及現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新的無(wú)線遙控系統(tǒng)的權(quán)限管理方法。該方法無(wú)需增加硬件，只需要在現(xiàn)有的設(shè)備上增加軟件算法，通過(guò)設(shè)置密碼和配對(duì)碼的方式實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理。隨著電子技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)將給工程機(jī)械帶來(lái)全新的未來(lái)，操作人員不再受限于駕駛室，僅使用一個(gè)遙控器就可以實(shí)現(xiàn)靈活操控，前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]李水平.工業(yè)遙控器在起重機(jī)上的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修.1997(09)：24-25.

[2]起重機(jī)械無(wú)線遙控裝置.中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JB/T8437-2016.

[3]江錦洲,李立林,李靜,金強(qiáng).基于無(wú)線傳輸?shù)墓I(yè)遠(yuǎn)程遙控器設(shè)計(jì)[J].電子世界.2015(15):126-127,129.

作者:莊靜 任大偉 張文偉 常錚 梁海華 單位:湖南中聯(lián)重科智能技術(shù)有限公司