工程機(jī)械無線遙控器權(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)展的趨勢下，無線遙控系統(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
隨著無線通信技術(shù)和車輛智能化的發(fā)展，越來越多的工程機(jī)械需要無線化的控制，并對配備工業(yè)遙控器提出迫切的需求。工業(yè)遙控器是一種利用無線通信對工程機(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、信號連貫性強(qiáng)、信號實(shí)時傳輸、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。其中安全性的優(yōu)先級是最高的，一方面應(yīng)采取措施（如鑰匙開關(guān)、訪問碼等）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，發(fā)射器不應(yīng)傳輸信號[2]。目前針對防止擅自使用發(fā)射器的措施，很多廠家并沒有，上電就可以開機(jī)，存在隱患；而有的廠家使用的是RFID（RadioFrequencyIdentification）卡作為鑰匙開關(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，用戶操作起來非常麻煩。針對現(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。該方法無需增加硬件，只需要在現(xiàn)有的按鍵上增加軟件算法，通過設(shè)置密碼的方式實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理。該方法使用簡單，操作易上手，也不需要專人保管鑰匙，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，通過有線通訊的方式實(shí)現(xiàn)控制。實(shí)現(xiàn)無線遙控時，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，做成發(fā)射器上的按鍵，并在發(fā)射器內(nèi)置無線模塊，當(dāng)功能按鍵被按下時，無線通信的報文被發(fā)出；其次，我們在受控設(shè)備上安裝接收模塊，接收模塊同樣內(nèi)置無線模塊，那么當(dāng)接收器接收到無線信號時，接收器將其轉(zhuǎn)化為控制信號發(fā)送給受控設(shè)備；最后，受控設(shè)備按照控制信號執(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。整個過程中有可能存在的主要安全隱患有：(1)發(fā)射器被擅自開啟，發(fā)射指令；(2)一臺發(fā)射器與特定的一臺接收器的無線連接，其必須是唯一配對的，否則現(xiàn)場有多臺設(shè)備時會引發(fā)事故；(3)無線傳輸?shù)目煽啃訹3]。而前兩種安全隱患都可以通過設(shè)置使用權(quán)限管理來進(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)訪問碼
針對發(fā)射器被擅自開啟的問題，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，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個數(shù)字組成一個密碼。在發(fā)射機(jī)在用戶輸入正確密碼成功開機(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)上電后會提示用戶輸入上述3種密碼之一。（1）用戶密碼A是一個預(yù)設(shè)可修改的功能密碼，后期可以被用戶更改。輸入正確的用戶密碼A，遙控器才會進(jìn)入正常工作狀態(tài)，否則重新輸入；（2）修改密碼B是一個預(yù)設(shè)且公開的功能密碼，是用戶用來修改用戶密碼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是一個預(yù)設(shè)但不公開的密碼指令，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密碼A，恢復(fù)到出廠密碼；另一方面，該界面針對具體的應(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)的地址配對碼
針對發(fā)射器與接收機(jī)的匹配問題，可以通過設(shè)置地址配對碼來解決。首先定義一個配對碼，固化在發(fā)射器和接收機(jī)內(nèi)部存儲器，掉電不丟失。其次定義無線通信的協(xié)議，其報文內(nèi)必須包含該配對碼。那么當(dāng)接收機(jī)收到無線報文時，按照協(xié)議取出配對碼與自身存儲的配對碼對比，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，通過給發(fā)射機(jī)建立訪問碼機(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的接收器，實(shí)現(xiàn)一對一遙控。
4結(jié)束語
本文針對當(dāng)前工程機(jī)械無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)了一種新的無線遙控系統(tǒng)的權(quán)限管理方法。該方法無需增加硬件，只需要在現(xiàn)有的設(shè)備上增加軟件算法，通過設(shè)置密碼和配對碼的方式實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理。隨著電子技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)將給工程機(jī)械帶來全新的未來，操作人員不再受限于駕駛室，僅使用一個遙控器就可以實(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)械無線遙控裝置.中華人民共和國機(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
