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引言 城市巡查管理系統不僅為安保人員提供科學(xué)有效的監督和管理手段，更為重要的是對維護社會(huì )治安起到了防患于未然的作用。傳統的簽到方式的巡查管理系統主要依靠員工的自覺(jué)性，在預先規定的巡邏地點(diǎn)上定時(shí)簽到，這種方式難以實(shí)現對安保人員的科學(xué)、準確的考核與監控，存在虛假簽到現象。離線(xiàn)式電子巡查管理系統的出現實(shí)現了對安保人員的規范化和科學(xué)化管理，解決了傳統巡查方式存在的問(wèn)題，提高了管理效率。隨著(zhù)“數字城管”建設的推進(jìn)，需要在定時(shí)、定點(diǎn)、定線(xiàn)路巡查管理的基礎上，能夠根據實(shí)際治安情況實(shí)現巡查線(xiàn)路和巡查時(shí)段的靈活管理，并能夠通過(guò)管理中心對巡查情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，確保巡查工作的有效性和事前預防的主導性。 采用GPRS或CDMA數據傳輸技術(shù)可以實(shí)現管理中心對安保人員的實(shí)時(shí)監控，但這需要額外增加安保人員的裝備配備，并且需要長(cháng)期支付數據通信費用。通過(guò)對城市巡查管理系統的分析發(fā)現，無(wú)線(xiàn)對講機是目前城市巡查安保人員的必備裝備。本文基于無(wú)線(xiàn)對講系統，結合地理信息(GIS)技術(shù)、全球定位(GPS)技術(shù)、射頻識別(RFID)技術(shù)，設計了面向“數字城管”的在線(xiàn)式巡查管理系統，實(shí)現了巡查裝備的集成化、巡查管理的實(shí)時(shí)化與可視化。 1 系統功能分析及結構設計 巡查管理系統的基本功能是實(shí)現對巡查路線(xiàn)和巡查時(shí)間的完整記錄、查詢(xún)及分析，達到對巡查人員的有效監管和對事件的積極預防。為了進(jìn)一步發(fā)揮巡查管理系統在維護社會(huì )治安方面的重要性和有效性，需要不斷采用新技術(shù)對巡查管理系統的功能進(jìn)行升級和完善。通過(guò)對目前巡查管理系統功能的綜合分析，本設計所實(shí)現的巡查管理系統基本功能包括：定點(diǎn)RFID數據采集、GPS巡查線(xiàn)路的實(shí)時(shí)監控、移動(dòng)電子圍欄設置、無(wú)線(xiàn)對講及話(huà)音監控、可視化管理、網(wǎng)絡(luò )化操作。 (1)系統網(wǎng)絡(luò )結構設計 本系統依靠城市巡查管理系統現有的無(wú)線(xiàn)對講機話(huà)音通信平臺。首先，在硬件方面對其進(jìn)行優(yōu)化改造和升級，實(shí)現話(huà)音空閑期調度指令和數據的雙向傳輸，達到實(shí)時(shí)監控的目的。其次，在系統管理軟件方面，基于Web-GIS進(jìn)行系統管理軟件的設計和開(kāi)發(fā)。最后，與“數字城管”系統平臺實(shí)現數據的共享和協(xié)同管理。在線(xiàn)式巡查管理系統結構框圖如圖1所示。 
圖1中，UHF通信控制中心實(shí)現對終端對講機之間的話(huà)音錄音、對終端對講機進(jìn)行指令發(fā)送和數據接收。通信服務(wù)器負責對指令和數據的打包、解析、發(fā)送、接收及存儲。WebGIS服務(wù)器提供圖形顯示和數據分類(lèi)查詢(xún)。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“數字城管”的其他系統提供各種圖形與數據服務(wù)。 (2)系統的邏輯體系結構設計 本系統服務(wù)器端管理軟件的開(kāi)發(fā)采用了美國ESRI(Environmental Systems Research Institute)公司推出的第二代基于Web的GIS平臺——ArcIMS。ArcIMS體系結構由兩大部分組成——客戶(hù)端和服務(wù)器端，屬于典型的 Browser／Server架構。系統邏輯體系結構可分為表示層、邏輯層和數據層，如圖2所示。
表示層實(shí)現地圖顯示和基本操作，安保人員的位置和狀態(tài)的顯示，監控指令的發(fā)送及數據接收，記錄數據的綜合分析與處理，人員崗位信息的管理。邏輯層包括 Web服務(wù)器和應用服務(wù)器。應用服務(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)器負責管理中心與巡查終端之間雙向信息的傳輸；RFID信息服務(wù)器負責對巡查記錄信息的綜合分析與處理；GIS空間服務(wù)器負責GIS查詢(xún)和分析功能。數據層包括日志檔案文件、人員信息數據庫、GPS信息數據庫、RFID巡查記錄數據庫、地圖數據文件和地圖屬性數據庫的管理和維護。數據庫服務(wù)器采用SQL Server�？蛻�(hù)端采取JSP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、強大的、易擴充的編程語(yǔ)言，且都被編譯為Java Servlet。這種編譯操作僅在對JSP頁(yè)面的第一次請求時(shí)發(fā)生，在以后的請求時(shí)便無(wú)需編譯，直接返回請求結果，整個(gè)服務(wù)器端的Java庫單元提供了一個(gè)接口來(lái)為HTTP的應用程序服務(wù)。 2 便攜式巡查終端設計 便攜式巡查終端主要完成對RFID標簽的閱讀，對GPS位置和時(shí)間信息的獲取，以及通過(guò)無(wú)線(xiàn)對講信道進(jìn)行指令響應和數據傳輸。由于便攜式巡查終端依賴(lài)于現有的無(wú)線(xiàn)對講設備，因此在肩咪中實(shí)現這些功能模塊將能適應多種型號的無(wú)線(xiàn)對講設備，同時(shí)采用低功耗器件來(lái)減小便攜式巡查終端對無(wú)線(xiàn)對講設備電源功耗的影響。本設計采用MSP430F2350為主控芯片，功能框圖如圖3所示。
(1)MSK調制解調電路 調制解調電路采用MSM6882集成芯片，外加一些音頻信號處理及控制電路，原理如圖4所示。該電路一方面從揚聲器提取音頻信號，然后通過(guò)限幅放大電路后，將音頻信號送給MSM6882進(jìn)行解調；另一方面，MSM6882對來(lái)自MCU的數字信號進(jìn)行模擬FSK調制，然后將所得的模擬音頻信號送給對講機的音頻輸入端口，從而實(shí)現在對講機模擬話(huà)音信道進(jìn)行數據的傳輸。由于目前城市巡查管理系統中無(wú)線(xiàn)話(huà)音信道受到周?chē)母蓴_比較大，信道質(zhì)量通常比較差，因此調制解調電路對數據無(wú)線(xiàn)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GPS模塊的體積要求非常高。本設計綜合考慮GPS模塊的體積、功耗、定位精度，選擇了臺灣長(cháng)天公司的M91 GPS模塊。該模塊采用了臺灣聯(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(xiàn)，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(xiě)芯片，載波工作頻率為100～150 kHz，可以對EM400X、EM4050、EM4150等標簽進(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)際應用中，上式中的電容選擇陶瓷電容，并根據實(shí)際測試情況適當調整電感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)自對講機，由于不同型號對講機對外提供的電源電壓不同，因此為了終端的兼容性，必須對來(lái)自對講機的電源進(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電壓。為了給終端提供穩定的工作電源，采用SPX5205-3．3和SPX5205-5線(xiàn)性電源轉換芯片。電源轉換電路如圖7所示。
(5)PTT控制電路 PTT控制電路用來(lái)控制對講機射頻發(fā)送信號，當PTT激活時(shí)，對講機將進(jìn)行射頻信號發(fā)送。本設計中PTT由MCU來(lái)控制，當MCU有數據發(fā)送時(shí)，MCU先激活PTT，然后通過(guò)調制解調模塊將數據發(fā)送到音頻信道，從而實(shí)現模擬信號的調制發(fā)送。數據發(fā)送完后，MCU停止給調制解調模塊發(fā)送數據，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)，MCU再關(guān)閉PTT。 結語(yǔ) 隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對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(xiàn)式巡查管理系統實(shí)現了對安保人員巡查情況的準確了解，但因為數據的分析存在一定的滯后性，不能適應實(shí)時(shí)管理要求。通過(guò)對現有巡查管理裝備的研究分析，本設計對無(wú)線(xiàn)對講系統和巡查管理系統進(jìn)行了融合，實(shí)現了巡查數據的無(wú)線(xiàn)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、射頻識別和數據的調制解調，實(shí)現了巡查裝備的集成化�；赪ebGIS的系統設計，使該系統有機地融入到了“數字城管”系統平臺中，實(shí)現了的信息共享和協(xié)同管理。 參考文獻 1. 吳�？�.移動(dòng)通信原理與技術(shù)簡(jiǎn)明教程[M].北京:北京大學(xué)出版社,2006. 2. 曾一凡,李暉.擴頻通信原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005. 3. 唐洪川,張繼棠.基于PDA的應用服務(wù)[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報,2004,16(2):51-55. 4. 劉湘南.GIS空間分析原理與方法[M].北京:科學(xué)出版社,2005. 5. 李天文.GPS原理及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003. 6. 單承贛,單玉峰,姚磊.射頻識別(RFID)原理與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008. 7. 馬林兵,張新長(cháng),伍少坤.WEB GIS原理與方法教程[M].北京:科學(xué)出版社,2006. 8. Texas Instruments.MSP430F23x0 Datasheet,2007. 9. EM Microelectronic.EM4095 Datasheet,2007-02. 作者： 韓國軍(廣東工業(yè)大學(xué)) 梁輝(廣州杰賽科技股份有限公司) 來(lái)源：《單片機與嵌入式系統應用》 2009（11） |
