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，更為重要的是對維護社會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)定的巡邏地點上定時簽到，這種方式難以實現(xiàn)對安保人員的科學(xué)、準確的考核與監(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)實現(xiàn)了對安保人員的規(guī)范化和科學(xué)化管理，解決了傳統(tǒng)巡查方式存在的問題，提高了管理效率。隨著“數(shù)字城管”建設(shè)的推進，需要在定時、定點、定線路巡查管理的基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)實際治安情況實現(xiàn)巡查線路和巡查時段的靈活管理，并能夠通過管理中心對巡查情況進行實時監(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)可以實現(xiàn)管理中心對安保人員的實時監(jiān)控，但這需要額外增加安保人員的裝備配備，并且需要長期支付數(shù)據(jù)通信費用。通過對城市巡查管理系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，無線對講機是目前城市巡查安保人員的必備裝備。本文基于無線對講系統(tǒng)，結(jié)合地理信息(GIS)技術(shù)、全球定位(GPS)技術(shù)、射頻識別(RFID)技術(shù)，設(shè)計了面向“數(shù)字城管”的在線式巡查管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了巡查裝備的集成化、巡查管理的實時化與可視化。 

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

         
      巡查管理系統(tǒng)的基本功能是實現(xiàn)對巡查路線和巡查時間的完整記錄、查詢及分析，達到對巡查人員的有效監(jiān)管和對事件的積極預(yù)防。為了進一步發(fā)揮巡查管理系統(tǒng)在維護社會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(tǒng)的功能進行升級和完善。通過對目前巡查管理系統(tǒng)功能的綜合分析，本設(shè)計所實現(xiàn)的巡查管理系統(tǒng)基本功能包括：定點RFID數(shù)據(jù)采集、GPS巡查線路的實時監(jiān)控、移動電子圍欄設(shè)置、無線對講及話音監(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         
      本系統(tǒng)依靠城市巡查管理系統(tǒng)現(xiàn)有的無線對講機話音通信平臺。首先，在硬件方面對其進行優(yōu)化改造和升級，實現(xiàn)話音空閑期調(diào)度指令和數(shù)據(jù)的雙向傳輸，達到實時監(jiān)控的目的。其次，在系統(tǒng)管理軟件方面，基于Web-GIS進行系統(tǒng)管理軟件的設(shè)計和開發(fā)。最后，與“數(shù)字城管”系統(tǒng)平臺實現(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通信控制中心實現(xiàn)對終端對講機之間的話音錄音、對終端對講機進行指令發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。通信服務(wù)器負責(zé)對指令和數(shù)據(jù)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(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

    本系統(tǒng)服務(wù)器端管理軟件的開發(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(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)器負責(zé)對巡查記錄信息的綜合分析與處理；GIS空間服務(wù)器負責(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、GPS信息數(shù)據(jù)庫、RFID巡查記錄數(shù)據(jù)庫、地圖數(shù)據(jù)文件和地圖屬性數(shù)據(jù)庫的管理和維護。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用SQL Server。客戶端采取JSP技術(shù)。JSP技術(shù)是用Java語言作為腳本語言的，Java是成熟的、強大的、易擴充的編程語言，且都被編譯為Java  Servlet。這種編譯操作僅在對JSP頁面的第一次請求時發(fā)生，在以后的請求時便無需編譯，直接返回請求結(jié)果，整個服務(wù)器端的Java庫單元提供了一個接口來為HTTP的應(yīng)用程序服務(wù)。 

      2 便攜式巡查終端設(shè)計

         
      便攜式巡查終端主要完成對RFID標(biāo)簽的閱讀，對GPS位置和時間信息的獲取，以及通過無線對講信道進行指令響應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸。由于便攜式巡查終端依賴于現(xiàn)有的無線對講設(shè)備，因此在肩咪中實現(xiàn)這些功能模塊將能適應(yīng)多種型號的無線對講設(shè)備，同時采用低功耗器件來減小便攜式巡查終端對無線對講設(shè)備電源功耗的影響。本設(shè)計采用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，然后通過限幅放大電路后，將音頻信號送給MSM6882進行解調(diào)；另一方面，MSM6882對來自MCU的數(shù)字信號進行模擬FSK調(diào)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，從而實現(xiàn)在對講機模擬話音信道進行數(shù)據(jù)的傳輸。由于目前城市巡查管理系統(tǒng)中無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)電路對數(shù)據(jù)無線傳輸影響非常大。

     (2)GPS接收模塊 
    由于巡查終端是嵌入到肩咪中的，因此對GPS模塊的體積要求非常高。本設(shè)計綜合考慮GPS模塊的體積、功耗、定位精度，選擇了臺灣長天公司的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，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EM400X、EM4050、EM4150等標(biāo)簽進行操作。圖6為RFID讀頭電路原理，其工作頻率由以下關(guān)系式確定：

                            
    在實際應(yīng)用中，上式中的電容選擇陶瓷電容，并根據(jù)實際測試情況適當(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，必須對來自對講機的電源進行處理；同時由于主控：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控制電路用來控制對講機射頻發(fā)送信號，當(dāng)PTT激活時，對講機將進行射頻信號發(fā)送。本設(shè)計中PTT由MCU來控制，當(dāng)MCU有數(shù)據(jù)發(fā)送時，MCU先激活PTT，然后通過調(diào)制解調(diào)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到音頻信道，從而實現(xiàn)模擬信號的調(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)過一定的延時，MCU再關(guān)閉PTT。

      結(jié) 語          

    隨著現(xiàn)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完成日常巡查任務(wù)。離線式巡查管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對安保人員巡查情況的準確了解，但因為數(shù)據(jù)的分析存在一定的滯后性，不能適應(yīng)實時管理要求。通過對現(xiàn)有巡查管理裝備的研究分析，本設(shè)計對無線對講系統(tǒng)和巡查管理系統(tǒng)進行了融合，實現(xiàn)了巡查數(shù)據(jù)的無線實時傳輸。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(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)，實現(xiàn)了巡查裝備的集成化?；赪ebGIS的系統(tǒng)設(shè)計，使該系統(tǒng)有機地融入到了“數(shù)字城管”系統(tǒng)平臺中，實現(xiàn)了的信息共享和協(xié)同管理。