巡更是單位值班人員在晚上對(duì)所看管的場(chǎng)所定時(shí)進(jìn)行巡視的安全保護(hù)措施。對(duì)于大型物流、公交企業(yè)，因?yàn)槠鋷?kù)房多、分散且范圍廣，巡更既是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。因?yàn)橹蛋嗳藛T巡更時(shí)，既要按計(jì)劃進(jìn)行，還要隨時(shí)服從監(jiān)控中心的臨時(shí)安排；既要巡查到指定的位置，還要落實(shí)重點(diǎn)區(qū)域。通常情況下，巡更時(shí)使用非接觸式的手持式巡更機(jī)，完成巡更任務(wù)后，直接使用PC機(jī)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。在這個(gè)過(guò)程中，并沒(méi)有使用巡更主機(jī)。但是，這樣的實(shí)施方案存在一定的缺點(diǎn)。如果在巡更值班室放置PC機(jī)，配置PC機(jī)的費(fèi)用較高，還很不安全，而且巡更員文化水平普遍較低，操作PC機(jī)會(huì)有一定困難。另外，如果不及時(shí)把數(shù)據(jù)傳到監(jiān)控中心，則不能及時(shí)處理一些特殊情況。在巡更值班室使用巡更主機(jī)，可以即時(shí)采集數(shù)據(jù)并與監(jiān)控中心通訊，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性的同時(shí)，還可以降低成本，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

1　智能巡更系統(tǒng)方案

    巡更系統(tǒng)的主要功能是要求巡更員按照規(guī)定的時(shí)間，到指定的地點(diǎn)進(jìn)行查看，并可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)匯總。最傳統(tǒng)的方式是在指定的地點(diǎn)放置登記表格，巡更員巡查到該地方后，進(jìn)行時(shí)間等數(shù)據(jù)的登記。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，登記表格更新為電子識(shí)別設(shè)備，巡更員使用手持式的電子閱讀工具，把巡更地點(diǎn)的識(shí)別信息采集到手持設(shè)備中。后一種方式可以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)有效，已經(jīng)為大多數(shù)巡更系統(tǒng)所采用。

    在后臺(tái)數(shù)據(jù)處理方面，很多系統(tǒng)直接使用PC機(jī)采集手持設(shè)備的數(shù)據(jù)。但是對(duì)于復(fù)雜的巡更系統(tǒng)，使用巡更主機(jī)具有更強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)原理示意圖如圖1所示。 

圖1　智能巡更系統(tǒng)原理示意圖

    每個(gè)場(chǎng)點(diǎn)的巡更員使用手持巡更機(jī)進(jìn)行巡更，每次巡更任務(wù)完成后，把數(shù)據(jù)傳送到巡更主機(jī)中，再由巡更主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心服務(wù)器。

1.1　監(jiān)控中心服務(wù)器

    監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)對(duì)巡更情況的匯總處理，制定并通知新的巡更計(jì)劃，接收并處理巡更點(diǎn)的報(bào)警信息。對(duì)所有巡更點(diǎn)完成巡查后，巡更員通過(guò)巡更主機(jī)把手持巡更機(jī)采集的信息傳送到監(jiān)控中心服務(wù)器。服務(wù)器接收到巡更數(shù)據(jù)后，與計(jì)劃數(shù)據(jù)相比較，落實(shí)巡更的情況，如果出現(xiàn)巡更點(diǎn)遺漏的，及時(shí)通知巡更主機(jī)，要求巡更員進(jìn)行補(bǔ)巡。同時(shí)，監(jiān)控中心還會(huì)把新的巡更計(jì)劃，即新的巡更時(shí)間以及地點(diǎn)發(fā)送給巡更主機(jī)。另外，服務(wù)器還對(duì)每輪巡更情況進(jìn)行匯總分析，如出現(xiàn)某個(gè)巡更點(diǎn)沒(méi)有及時(shí)巡更等異常情況，及時(shí)報(bào)警提示。

1.2　巡更主機(jī)

    巡更主機(jī)主要起到傳輸巡更數(shù)據(jù)和對(duì)巡更手持機(jī)進(jìn)行管理的作用。手持式巡更機(jī)一般體積較小，不好實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。巡更主機(jī)首先是采集手持巡更機(jī)的數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心服務(wù)器。巡更主機(jī)與監(jiān)控中心服務(wù)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是巡更情況，也可以是巡更計(jì)劃、報(bào)警提示等信息。

    巡更主機(jī)還可以對(duì)巡更手持機(jī)進(jìn)行初始化、設(shè)置時(shí)鐘、設(shè)置工作狀態(tài)等操作。

1.3　巡更手持機(jī)

    巡更手持機(jī)是巡更員執(zhí)行巡更任務(wù)時(shí)，用來(lái)對(duì)巡更點(diǎn)的電子標(biāo)志進(jìn)行識(shí)別的手持式設(shè)備，同時(shí)可以提供照明功能。巡更手持機(jī)還需要提供與巡更主機(jī)通訊的功能，通過(guò)巡更主機(jī)與監(jiān)控中心的通訊，保證監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)掌握巡更情況。

2　巡更主機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    巡更主機(jī)主要起到傳輸數(shù)據(jù)和對(duì)巡更手持設(shè)備進(jìn)行管理的作用，因此它需要由以下功能模塊構(gòu)成：網(wǎng)絡(luò)通訊、顯示、按鍵、串行口通訊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

2.1　巡更主機(jī)硬件系統(tǒng)

    在系統(tǒng)的各個(gè)模塊中，網(wǎng)絡(luò)通訊是個(gè)重點(diǎn)。因?yàn)楦鱾€(gè)巡更場(chǎng)點(diǎn)并不是在同一個(gè)地方，要把巡更手持機(jī)的數(shù)據(jù)及時(shí)地傳送到監(jiān)控中心服務(wù)器，必須使用網(wǎng)絡(luò)傳輸。而在每個(gè)巡更場(chǎng)點(diǎn)都鋪設(shè)線路進(jìn)行有線的網(wǎng)絡(luò)傳輸，成本很高，也不好實(shí)施，因此系統(tǒng)使用MCU控制GPRS通訊模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

    GPRS（通用分組無(wú)線服務(wù)，General Packet Radio Service）是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無(wú)線傳輸方式[1]。GPRS模塊一般是指帶有GPRS功能的 GSM模塊，可以利用GPRS網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其中比較常見(jiàn)的有法國(guó)Wave公司和西門(mén)子公司的產(chǎn)品系列。西門(mén)子公司的MC55模塊接口簡(jiǎn)單、使用方便且功能非常強(qiáng)大，它與微控制器、SIM卡、電源之間的連接方便。GPRS模塊與微控制器間是通過(guò)串行口進(jìn)行通信的，通信速率最快可以達(dá)到115 200bps。模塊與控制器間的通信協(xié)議使用標(biāo)準(zhǔn)AT命令集[2]。

    因?yàn)檠哺殖謾C(jī)也需要使用串行口進(jìn)行通訊，要求MCU具有兩個(gè)串行口。綜合考慮采用Philips公司的P89C669[3]作為主控MCU，該芯片與普通89C51芯片完全兼容，此外，它擁有96K的在線可編程Flash程序存儲(chǔ)空間，2K的RAM，還有硬件的IIC總線。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片使用 PCF8563，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘和定時(shí)報(bào)警的功能。巡更數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)使用16K字節(jié)的串行EEPROM 24LC128。顯示屏使用192＊64的點(diǎn)陣式LCD，可以顯示多個(gè)巡更點(diǎn)的數(shù)據(jù)編號(hào)。鍵盤(pán)設(shè)置采集數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)、查詢、報(bào)警幾個(gè)按鍵即可。

    巡更主機(jī)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。 

圖2　巡更主機(jī)硬件原理框圖

 2.2　巡更主機(jī)軟件設(shè)計(jì)

    GPRS通訊部分是巡更主機(jī)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，從手持機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS傳送到監(jiān)控中心服務(wù)器，然后接收監(jiān)控中心返回的統(tǒng)計(jì)信息及新的巡更計(jì)劃。

    2.2.1 GPRS通訊模塊的初始化

    GPRS通訊模塊MC55在使用時(shí)，需要進(jìn)行通訊模塊的初始化設(shè)置，校驗(yàn)用戶名和密碼，設(shè)置TCP/IP的地址與端口等。初始化時(shí)，需要MCU通過(guò)串行口按順序給模塊發(fā)送以下AT指令，設(shè)置模塊及網(wǎng)絡(luò)工作參數(shù)：[4]

    at^sics=0,conType,GPRS0 //設(shè)置GPRS工作模式
    at^sics=0,user,cm //用戶名稱
    at^sics=0,passwd,gprs //密碼
    at^sics=0,apn,cmnet //網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商
    at^siss=1,srvType,socket // 設(shè)置服務(wù)類型為socket
    at^siss=1,conId,0 //I.D.
    at^siss=1,address,"socktcp://219.238.229.74:3000" //設(shè)置服務(wù)器地址及端口
    at^siso=1 //打開(kāi)端口，開(kāi)始工作

    當(dāng)模塊收到以上AT指令后，都返回“OK”，則初始化完成，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。

    2.2.2 通過(guò)GPRS發(fā)送數(shù)據(jù)

    通過(guò)GPRS發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)際上是通過(guò)串行口把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到GPRS通訊模塊，然后由GPRS模塊發(fā)送到指定的IP端口。發(fā)送時(shí)需要按照以下順序進(jìn)行操作[4]：

    寫(xiě)串口：at^sisw=0,10 // 使用通道0, 發(fā)送10字節(jié)的數(shù)字
    讀串口：^SISW: 0, 10 // 網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)
    寫(xiě)串口： // 發(fā)送數(shù)據(jù)
    讀串口：OK // 接收響應(yīng) OK
    讀串口：^SISW: 0, 1 //接收網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，收到則已經(jīng)發(fā)送成功

    2.2.3接收GPRS的數(shù)據(jù)

    接收GPRS的數(shù)據(jù)，即接收已經(jīng)連接上的服務(wù)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)串行口從GPRS模塊中讀取，按以下順序進(jìn)行操作[4]：

    讀串口：^SISR: 0, 1 //接收到該信息則準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)
    寫(xiě)串口：at^sisr=0,20 //發(fā)送需要接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
    讀串口：^SISR: 0, 20 //返回實(shí)際的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
    讀串口：12312312342342342345 //所接收的數(shù)據(jù)
    讀串口：OK　　　　//接收成功

    2.2.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    巡更主機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，主要圍繞數(shù)據(jù)的處理流程進(jìn)行。整個(gè)巡更系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程如圖3所示。 

圖3　智能巡更系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

    軟件設(shè)計(jì)中事件的觸發(fā)由鍵盤(pán)中斷引起，即巡更人員通過(guò)相應(yīng)的按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、上傳數(shù)據(jù)、查詢巡更計(jì)劃以及向監(jiān)控中心報(bào)警的功能。巡更主機(jī)與手持機(jī)的數(shù)據(jù)交換由RS232實(shí)現(xiàn)，與監(jiān)控中心的通訊通過(guò)GPRS進(jìn)行。

結(jié)束語(yǔ)

    在復(fù)雜巡更系統(tǒng)中使用巡更主機(jī)，可以更好地管理巡更手持機(jī)；巡更主機(jī)使用GPRS通訊，可以實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)通訊，更好地保證對(duì)巡更場(chǎng)點(diǎn)的安全監(jiān)控。

    參考資料
    [1] 欒昌海，王盟. 基于GPRS的嵌入式Internet設(shè)計(jì)研究［J］，微計(jì)算機(jī)信息，2006，6-2：94-96。
    [2] Siemens AG. 《MC55/56 Hardware Interface Description》. 2005
    [3] Philips Semiconductor.《P89C669 User Manual》. 2003.
    [4] Siemens AG. 《MC55 / MC56 AT Command Set》. 2003

    本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)：
    1、 在巡更系統(tǒng)中使用巡更主機(jī)，能夠把手持巡更設(shè)備與監(jiān)控中心很好地連接起來(lái)，組成一個(gè)有機(jī)的智能巡更系統(tǒng)。
    2、 巡更主機(jī)通過(guò)GPRS與監(jiān)控中心進(jìn)行通訊，更好地實(shí)現(xiàn)通訊的實(shí)時(shí)性。 

    作者簡(jiǎn)介： 楊瑞霞(1974)，女，河北吳橋人，山東省政法學(xué)院司法信息系講師，獲山東師范大學(xué)管理科學(xué)與工程專業(yè)碩士學(xué)位，主要研究方向：電子技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)。
    地址：山東省政法學(xué)院司法信息系　250014