引言

城市巡查管理系統(tǒng)不僅為安保人員提供科學(xué)有效的監(jiān)督和管理手段，更為重要的是對(duì)維護(hù)社會(huì)治安起到了防患于未然的作用。傳統(tǒng)的簽到方式的巡查管理系統(tǒng)主要依靠員工的自覺性，在預(yù)先規(guī)定的巡邏地點(diǎn)上定時(shí)簽到，這種方式難以實(shí)現(xiàn)對(duì)安保人員的科學(xué)、準(zhǔn)確的考核與監(jiān)控，存在虛假簽到現(xiàn)象。離線式電子巡查管理系統(tǒng)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)安保人員的規(guī)范化和科學(xué)化管理，解決了傳統(tǒng)巡查方式存在的問(wèn)題，提高了管理效率。隨著“數(shù)字城管”建設(shè)的推進(jìn)，需要在定時(shí)、定點(diǎn)、定線路巡查管理的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)實(shí)際治安情況實(shí)現(xiàn)巡查線路和巡查時(shí)段的靈活管理，并能夠通過(guò)管理中心對(duì)巡查情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保巡查工作的有效性和事前預(yù)防的主導(dǎo)性。

采用GPRS或CDMA數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)管理中心對(duì)安保人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控，但這需要額外增加安保人員的裝備配備，并且需要長(zhǎng)期支付數(shù)據(jù)通信費(fèi)用。通過(guò)對(duì)城市巡查管理系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，無(wú)線對(duì)講機(jī)是目前城市巡查安保人員的必備裝備。本文基于無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)，結(jié)合地理信息（GIS）技術(shù)、全球定位（GPS）技術(shù)、射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)，設(shè)計(jì)了面向“數(shù)字城管”的在線式巡查管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了巡查裝備的集成化、巡查管理的實(shí)時(shí)化與可視化。

1 系統(tǒng)功能分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

巡查管理系統(tǒng)的基本功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)巡查路線和巡查時(shí)間的完整記錄、查詢及分析，達(dá)到對(duì)巡查人員的有效監(jiān)管和對(duì)事件的積極預(yù)防。為了進(jìn)一步發(fā)揮巡查管理系統(tǒng)在維護(hù)社會(huì)治安方面的重要性和有效性，需要不斷采用新技術(shù)對(duì)巡查管理系統(tǒng)的功能進(jìn)行升級(jí)和完善。通過(guò)對(duì)目前巡查管理系統(tǒng)功能的綜合分析，本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的巡查管理系統(tǒng)基本功能包括：定點(diǎn)RFID數(shù)據(jù)采集、GPS巡查線路的實(shí)時(shí)監(jiān)控、移動(dòng)電子圍欄設(shè)置、無(wú)線對(duì)講及話音監(jiān)控、可視化管理、網(wǎng)絡(luò)化操作。

（1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)依靠城市巡查管理系統(tǒng)現(xiàn)有的無(wú)線對(duì)講機(jī)話音通信平臺(tái)。首先，在硬件方面對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改造和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)話音空閑期調(diào)度指令和數(shù)據(jù)的雙向傳輸，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。其次，在系統(tǒng)管理軟件方面，基于Web-GIS進(jìn)行系統(tǒng)管理軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)。最后，與“數(shù)字城管”系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同管理。在線式巡查管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1中，UHF通信控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)終端對(duì)講機(jī)之間的話音錄音、對(duì)終端對(duì)講機(jī)進(jìn)行指令發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。通信服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)指令和數(shù)據(jù)的打包、解析、發(fā)送、接收及存儲(chǔ)。WebGIS服務(wù)器提供圖形顯示和數(shù)據(jù)分類查詢。Web服務(wù)器與通信服務(wù)器和WebGIS服務(wù)器相連，為管理中心和“數(shù)字城管”的其他系統(tǒng)提供各種圖形與數(shù)據(jù)服務(wù)。

（2）系統(tǒng)的邏輯體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)服務(wù)器端管理軟件的開發(fā)采用了美國(guó)ESRI（Environmental Systems Research Institute）公司推出的第二代基于Web的GIS平臺(tái)——ArcIMS。ArcIMS體系結(jié)構(gòu)由兩大部分組成——客戶端和服務(wù)器端，屬于典型的 Browser／Server架構(gòu)。系統(tǒng)邏輯體系結(jié)構(gòu)可分為表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層，如圖2所示。

表示層實(shí)現(xiàn)地圖顯示和基本操作，安保人員的位置和狀態(tài)的顯示，監(jiān)控指令的發(fā)送及數(shù)據(jù)接收，記錄數(shù)據(jù)的綜合分析與處理，人員崗位信息的管理。邏輯層包括 Web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器包括UHF通信服務(wù)器、RFID信息服務(wù)器和GIS空間服務(wù)器。UHF通信服務(wù)器負(fù)責(zé)管理中心與巡查終端之間雙向信息的傳輸；RFID信息服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)巡查記錄信息的綜合分析與處理；GIS空間服務(wù)器負(fù)責(zé)GIS查詢和分析功能。數(shù)據(jù)層包括日志檔案文件、人員信息數(shù)據(jù)庫(kù)、GPS信息數(shù)據(jù)庫(kù)、RFID巡查記錄數(shù)據(jù)庫(kù)、地圖數(shù)據(jù)文件和地圖屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和維護(hù)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用SQL Server?？蛻舳瞬扇SP技術(shù)。JSP技術(shù)是用Java語(yǔ)言作為腳本語(yǔ)言的，Java是成熟的、強(qiáng)大的、易擴(kuò)充的編程語(yǔ)言，且都被編譯為Java Servlet。這種編譯操作僅在對(duì)JSP頁(yè)面的第一次請(qǐng)求時(shí)發(fā)生，在以后的請(qǐng)求時(shí)便無(wú)需編譯，直接返回請(qǐng)求結(jié)果，整個(gè)服務(wù)器端的Java庫(kù)單元提供了一個(gè)接口來(lái)為HTTP的應(yīng)用程序服務(wù)。

2 便攜式巡查終端設(shè)計(jì)

便攜式巡查終端主要完成對(duì)RFID標(biāo)簽的閱讀，對(duì)GPS位置和時(shí)間信息的獲取，以及通過(guò)無(wú)線對(duì)講信道進(jìn)行指令響應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸。由于便攜式巡查終端依賴于現(xiàn)有的無(wú)線對(duì)講設(shè)備，因此在肩咪中實(shí)現(xiàn)這些功能模塊將能適應(yīng)多種型號(hào)的無(wú)線對(duì)講設(shè)備，同時(shí)采用低功耗器件來(lái)減小便攜式巡查終端對(duì)無(wú)線對(duì)講設(shè)備電源功耗的影響。本設(shè)計(jì)采用MSP430F2350為主控芯片，功能框圖如圖3所示。

（1）MSK調(diào)制解調(diào)電路

調(diào)制解調(diào)電路采用MSM6882集成芯片，外加一些音頻信號(hào)處理及控制電路，原理如圖4所示。該電路一方面從揚(yáng)聲器提取音頻信號(hào)，然后通過(guò)限幅放大電路后，將音頻信號(hào)送給MSM6882進(jìn)行解調(diào)；另一方面，MSM6882對(duì)來(lái)自MCU的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模擬FSK調(diào)制，然后將所得的模擬音頻信號(hào)送給對(duì)講機(jī)的音頻輸入端口，從而實(shí)現(xiàn)在對(duì)講機(jī)模擬話音信道進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。由于目前城市巡查管理系統(tǒng)中無(wú)線話音信道受到周圍的干擾比較大，信道質(zhì)量通常比較差，因此調(diào)制解調(diào)電路對(duì)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸影響非常大。

（2）GPS接收模塊

由于巡查終端是嵌入到肩咪中的，因此對(duì)GPS模塊的體積要求非常高。本設(shè)計(jì)綜合考慮GPS模塊的體積、功耗、定位精度，選擇了臺(tái)灣長(zhǎng)天公司的M91 GPS模塊。該模塊采用了臺(tái)灣聯(lián)發(fā)科技GPS晶片組，尺寸僅為12 mm×12 mm×2．2 mm，32通道，靈敏度為-159 dB。另外采用S型四螺旋全向GPS天線，適合便攜式使用。GPS模塊電路如圖5所示。

（3）RFID讀頭電路

RFID讀頭電路采用了EM4095基站讀寫芯片，載波工作頻率為100～150 kHz，可以對(duì)EM400X、EM4050、EM4150等標(biāo)簽進(jìn)行操作。圖6為RFID讀頭電路原理，其工作頻率由以下關(guān)系式確定：

在實(shí)際應(yīng)用中，上式中的電容選擇陶瓷電容，并根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況適當(dāng)調(diào)整電感L1的值，從而確保工作頻率為125 kHz。

（4）電源管理模塊

巡查終端工作所需電源來(lái)自對(duì)講機(jī)，由于不同型號(hào)對(duì)講機(jī)對(duì)外提供的電源電壓不同，因此為了終端的兼容性，必須對(duì)來(lái)自對(duì)講機(jī)的電源進(jìn)行處理；同時(shí)由于主控：MCU采用3．3 V電源供電，而GPS和RFID采用5 V供電，這要求電源電路能夠提供相應(yīng)電壓。為了給終端提供穩(wěn)定的工作電源，采用SPX5205-3．3和SPX5205-5線性電源轉(zhuǎn)換芯片。電源轉(zhuǎn)換電路如圖7所示。

（5）PTT控制電路

PTT控制電路用來(lái)控制對(duì)講機(jī)射頻發(fā)送信號(hào)，當(dāng)PTT激活時(shí)，對(duì)講機(jī)將進(jìn)行射頻信號(hào)發(fā)送。本設(shè)計(jì)中PTT由MCU來(lái)控制，當(dāng)MCU有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，MCU先激活PTT，然后通過(guò)調(diào)制解調(diào)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到音頻信道，從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的調(diào)制發(fā)送。數(shù)據(jù)發(fā)送完后，MCU停止給調(diào)制解調(diào)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，MCU再關(guān)閉PTT。

結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)城市巡查管理的要求不斷提高，城市安保人員需要配備多種裝備來(lái)完成日常巡查任務(wù)。離線式巡查管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)安保人員巡查情況的準(zhǔn)確了解，但因?yàn)閿?shù)據(jù)的分析存在一定的滯后性，不能適應(yīng)實(shí)時(shí)管理要求。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有巡查管理裝備的研究分析，本設(shè)計(jì)對(duì)無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)和巡查管理系統(tǒng)進(jìn)行了融合，實(shí)現(xiàn)了巡查數(shù)據(jù)的無(wú)線實(shí)時(shí)傳輸。巡查終端采用了高度集成化的功能芯片，在普通肩咪中完成了GPS定位、射頻識(shí)別和數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了巡查裝備的集成化。基于WebGIS的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使該系統(tǒng)有機(jī)地融入到了“數(shù)字城管”系統(tǒng)平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)了的信息共享和協(xié)同管理。

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