發布日期：2022-05-20 點擊率：28
巡更是單位值班人員在晚上對所看管的場所定時進行巡視的安全保護措施。對于大型物流、公交企業，因為其庫房多、分散且范圍廣，巡更既是重點，也是難點。因為值班人員巡更時，既要按計劃進行，還要隨時服從監控中心的臨時安排；既要巡查到指定的位置，還要落實重點區域。通常情況下，巡更時使用非接觸式的手持式巡更機，完成巡更任務后，直接使用PC機采集數據并進行處理。在這個過程中，并沒有使用巡更主機。但是，這樣的實施方案存在一定的缺點。如果在巡更值班室放置PC機，配置PC機的費用較高，還很不安全，而且巡更員文化水平普遍較低，操作PC機會有一定困難。另外，如果不及時把數據傳到監控中心，則不能及時處理一些特殊情況。在巡更值班室使用巡更主機，可以即時采集數據并與監控中心通訊，增強了實時性的同時，還可以降低成本，具有很強的經濟實用性。
1 智能巡更系統方案
巡更系統的主要功能是要求巡更員按照規定的時間，到指定的地點進行查看，并可以進行數據的統計匯總。最傳統的方式是在指定的地點放置登記表格，巡更員巡查到該地方后，進行時間等數據的登記。隨著電子技術的發展，登記表格更新為電子識別設備，巡更員使用手持式的電子閱讀工具，把巡更地點的識別信息采集到手持設備中。后一種方式可以保證數據的真實有效，已經為大多數巡更系統所采用。
在后臺數據處理方面，很多系統直接使用PC機采集手持設備的數據。但是對于復雜的巡更系統，使用巡更主機具有更強的實時性。系統原理示意圖如圖1所示。
圖1 智能巡更系統原理示意圖
每個場點的巡更員使用手持巡更機進行巡更，每次巡更任務完成后，把數據傳送到巡更主機中，再由巡更主機通過網絡傳輸到監控中心服務器。
1.1 監控中心服務器
監控中心主要負責對巡更情況的匯總處理，制定并通知新的巡更計劃，接收并處理巡更點的報警信息。對所有巡更點完成巡查后，巡更員通過巡更主機把手持巡更機采集的信息傳送到監控中心服務器。服務器接收到巡更數據后，與計劃數據相比較，落實巡更的情況，如果出現巡更點遺漏的，及時通知巡更主機，要求巡更員進行補巡。同時，監控中心還會把新的巡更計劃，即新的巡更時間以及地點發送給巡更主機。另外，服務器還對每輪巡更情況進行匯總分析，如出現某個巡更點沒有及時巡更等異常情況，及時報警提示。
1.2 巡更主機
巡更主機主要起到傳輸巡更數據和對巡更手持機進行管理的作用。手持式巡更機一般體積較小，不好實現網絡通信、數據存儲等功能。巡更主機首先是采集手持巡更機的數據，然后把數據通過網絡傳送到監控中心服務器。巡更主機與監控中心服務器傳輸的數據可以是巡更情況，也可以是巡更計劃、報警提示等信息。
巡更主機還可以對巡更手持機進行初始化、設置時鐘、設置工作狀態等操作。
1.3 巡更手持機
巡更手持機是巡更員執行巡更任務時，用來對巡更點的電子標志進行識別的手持式設備，同時可以提供照明功能。巡更手持機還需要提供與巡更主機通訊的功能，通過巡更主機與監控中心的通訊，保證監控中心能夠實時掌握巡更情況。
2 巡更主機系統設計
巡更主機主要起到傳輸數據和對巡更手持設備進行管理的作用，因此它需要由以下功能模塊構成：網絡通訊、顯示、按鍵、串行口通訊、實時時鐘和大容量數據存儲。
2.1 巡更主機硬件系統
在系統的各個模塊中，網絡通訊是個重點。因為各個巡更場點并不是在同一個地方，要把巡更手持機的數據及時地傳送到監控中心服務器，必須使用網絡傳輸。而在每個巡更場點都鋪設線路進行有線的網絡傳輸，成本很高，也不好實施，因此系統使用MCU控制GPRS通訊模塊來實現無線數據傳輸。
GPRS（通用分組無線服務，General Packet Radio Service）是利用“包交換”（Packet-Switched）的概念所發展出的一套無線傳輸方式[1]。GPRS模塊一般是指帶有GPRS功能的 GSM模塊，可以利用GPRS網進行數據通信，其中比較常見的有法國Wave公司和西門子公司的產品系列。西門子公司的MC55模塊接口簡單、使用方便且功能非常強大，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串行口進行通信的，通信速率最快可以達到115 200bps。模塊與控制器間的通信協議使用標準AT命令集[2]。
因為巡更手持機也需要使用串行口進行通訊，要求MCU具有兩個串行口。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程序存儲空間，2K的RAM，還有硬件的IIC總線。系統的實時時鐘芯片使用 PCF8563，實現時鐘和定時報警的功能。巡更數據的存儲使用16K字節的串行EEPROM 24LC128。顯示屏使用192＊64的點陣式LCD，可以顯示多個巡更點的數據編號。鍵盤設置采集數據、上傳數據、查詢、報警幾個按鍵即可。
巡更主機硬件設計框圖如圖2所示。
圖2 巡更主機硬件原理框圖
2.2 巡更主機軟件設計
GPRS通訊部分是巡更主機軟件設計的重點，從手持機采集的數據通過GPRS傳送到監控中心服務器，然后接收監控中心返回的統計信息及新的巡更計劃。
2.2.1 GPRS通訊模塊的初始化
GPRS通訊模塊MC55在使用時，需要進行通訊模塊的初始化設置，校驗用戶名和密碼，設置TCP/IP的地址與端口等。初始化時，需要MCU通過串行口按順序給模塊發送以下AT指令，設置模塊及網絡工作參數：[4]
at^sics=0,conType,GPRS0 //設置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 //網絡運營商
at^siss=1,srvType,socket // 設置服務類型為socket
at^siss=1,conId,0 //I.D.
at^siss=1,address,"socktcp://219.238.229.74:3000" //設置服務器地址及端口
at^siso=1 //打開端口，開始工作
當模塊收到以上AT指令后，都返回“OK”，則初始化完成，可以進行數據的收發。
2.2.2 通過GPRS發送數據
通過GPRS發送數據，實際上是通過串行口把數據寫入到GPRS通訊模塊，然后由GPRS模塊發送到指定的IP端口。發送時需要按照以下順序進行操作[4]：
寫串口：at^sisw=0,10 // 使用通道0, 發送10字節的數字
讀串口：^SISW: 0, 10 // 網絡響應
寫串口： // 發送數據
讀串口：OK // 接收響應 OK
讀串口：^SISW: 0, 1 //接收網絡響應，收到則已經發送成功
2.2.3接收GPRS的數據
接收GPRS的數據，即接收已經連接上的服務器發來的數據，可以通過串行口從GPRS模塊中讀取，按以下順序進行操作[4]：
讀串口：^SISR: 0, 1 //接收到該信息則準備接收數據
寫串口：at^sisr=0,20 //發送需要接收的數據長度
讀串口：^SISR: 0, 20 //返回實際的數據長度
讀串口：12312312342342342345 //所接收的數據
讀串口：OK //接收成功
2.2.4系統軟件設計
巡更主機的軟件設計，主要圍繞數據的處理流程進行。整個巡更系統的數據傳輸流程如圖3所示。
圖3 智能巡更系統數據流程
軟件設計中事件的觸發由鍵盤中斷引起，即巡更人員通過相應的按鍵來實現數據采集、上傳數據、查詢巡更計劃以及向監控中心報警的功能。巡更主機與手持機的數據交換由RS232實現，與監控中心的通訊通過GPRS進行。
結束語
在復雜巡更系統中使用巡更主機，可以更好地管理巡更手持機；巡更主機使用GPRS通訊，可以實現與監控中心的實時通訊，更好地保證對巡更場點的安全監控。
參考資料
[1] 欒昌海，王盟. 基于GPRS的嵌入式Internet設計研究［J］，微計算機信息，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
本文作者的創新點：
1、 在巡更系統中使用巡更主機，能夠把手持巡更設備與監控中心很好地連接起來，組成一個有機的智能巡更系統。
2、 巡更主機通過GPRS與監控中心進行通訊，更好地實現通訊的實時性。
作者簡介： 楊瑞霞(1974)，女，河北吳橋人，山東省政法學院司法信息系講師，獲山東師范大學管理科學與工程專業碩士學位，主要研究方向：電子技術與嵌入式系統。
地址：山東省政法學院司法信息系 250014
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