交巡警移動勤務終端的研究與設計

劉洋

（重慶市公安局北碚區分局交巡警支隊 重慶 400070）

目前交巡警執行勤務時使用的設備功能單一，為保證勤務正常開展，必須攜帶多種設備，并且大多數移動設備都不具備實時通信功能，較難以有效及時地發現和制止預謀和潛在犯罪。因此交巡警勤務迫切地需要一款集成多種功能的在線移動勤務終端，震懾潛在犯罪分子，提高勤務執法效率。

1 系統功能

交巡警勤務終端基于嵌入式ARM Cortex-M3內核的STM32F107VC平臺，具有高性能、低成本、低功耗等特點。終端主要有常用信息查詢、交通信息查詢、身份核查、GPS定位、酒精測試等功能，通過GPRS-DTU模塊接入網絡并與遠端計算機或服務器實現實時通信，完成數據實時查詢、數據更新等。

1.1 GPS定位功能

交巡警移動勤務終端集成了GPS模塊，不僅可以實現GPS授時、定位、軌跡記錄功能，還可以將定位信息與身份核查、酒精測試相結合，可對特定人員進行軌跡分析，提高證據可驗證性。

1.2 酒精測試

酒后駕駛具有嚴重的社會危害性。大量統計研究結果表明，如果被測者深呼氣后以中等力度呼氣達3秒以上，這時呼出的氣就是從肺部深處出來的氣體，此時呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含量有如下關系：血液酒精濃度（mg/L）=呼氣酒精濃度（mg/L）×2 200，因此目前主要通過采集人體呼出的氣體來檢測血液里酒精含量以初步判斷駕駛員是否有酒駕行為。

圖1 系統功能框圖Fig.1 Block diagram of system functions

交巡警勤務終端使用的燃料電池型酒精傳感器MQ-3，該傳感器具有靈敏度高、線性度好驅動簡單等優點。MQ-3上電壓與吸入酒精氣體濃度關系表達式如下：

在上式中ΔV為傳感器電壓變化，R為摩爾氣體常數，T為工作溫度，F為法拉第常數（96485c），P為吸入酒精的分壓。

因此由（1）式可得出：在保證一定壓力值條件下，酒精傳感器MQ-3的輸出電壓變化近似與酒精濃度呈線性關系，且為了達到一定的反應速率，應保證較高的溫度。同時還應當配備壓力傳感器和溫度傳感器[1]。

1.3 身份核查

身份證核查是公安機關確定可疑人員真實身份的重要途徑，是打擊和預防犯罪、維護社會穩定的重要手段。

二代身份證是符合ISO14443 TYPE B標準的非接觸式IC卡，交巡警勤務終端通過內嵌的專用身份證安全控制模塊（SAM）以無線傳輸的方式與第二代居民身份證內專用芯片安全核驗認證后將芯片內的個人信息資料解讀和對應輸出顯示[2]，由執法人員目測核實，并可將身份信息發送到遠端服務器進行比對。確認核查人員的真實身份和相關信息。

1.4 車輛查詢

在交巡警勤務中經常需要進行車輛信息查詢，如車輛違規信息、車主信息、套牌車輛、盜搶車輛信息等，使用交巡警勤務終端，將車輛特征如車牌號、車輛識別號等信息直接發送到遠端服務器，通過遠端服務器查詢比對并反饋結果，以提高執法效率。

1.5 常用信息查詢

常用信息查詢包括了以TXT文件和BMP文件存儲在SD卡上的各種法律法規、急救知識、交通事故責任快速認定、協查通緝等信息便于在執行勤務中快速查詢。

2 系統硬件設計

交巡警移動勤務終端交巡警勤務終端的硬件分為核心部分和外圍設備兩部分。核心部分為系統提供基礎平臺，外圍設備實現各種擴展功能，并可根據需要自由裁剪。系統原理圖如圖2所示（實線框中為核心部分，虛線框中為外圍設備）。

圖2 系統硬件原理圖Fig.2 Hardware schematic of system

2.1 核心部分

終端的核心部分是采用ST公司基于ARM Cortex-M3內核推出的STM32F107VC微處理器芯片，該芯片具有豐富的外設，有價格低廉開發方便等優點[3]。

終端核心部分使用了SPI FLASH和SD卡作為存儲器。SPI FLASH用于存儲一些不需要經常修改的數據如字庫等。SD卡作為主存儲設備，用于海量存儲系統文件和各種數據。使用FAT16文件系統管理后，可以以文件格式存儲數據，方便系統與計算機間的數據通信和管理。

為了實現良好的人機界面，采用了320×240TFT彩色液晶顯示器和觸屏控制器，以實現移動勤務終端基本輸入輸出功能。

終端通過UART端口經過PL2303轉換成USB協議與計算機通信，實現調試、程序燒錄等功能[4]。

2.2 外圍設備

酒精測試模塊由酒精傳感器、氣壓傳感器、溫度傳感器和信號調理電路組成，信號調理電路將采集到的信號經限幅、濾波等處理后送往微處理器ADC進行轉換。

GPRS DTU模塊和GPS模塊使用UART端口與微處理器通信。

終端使用了韓國Jcom公司的C-370GPS模塊，該模塊基于SiRFstarIII GPS結構，具有很高的靈敏度，模塊使用5 V供電，功耗約為44 mA，內置了備用電池，支持“熱機”尋星，即終端在斷電后備用電池給GPS模塊供電，使終端開機后能極短的時間內實現定位。

身份核查模塊由身份證安全控制模塊 （SAM）、讀卡芯片、接收/發送電路和天線組成[5]。

3 系統軟件設計

終端上電后成各種硬件初始化、文件系統加載、從GPS獲取初始時間，等初始化工作后，從SD卡中系統文件夾內讀取以BMP格式存儲界面文件并顯示在液晶屏幕上，通過觸摸主界面圖標以選擇使用不同的功能。

酒精測試功能，通過對呼出氣體的檢測，判斷被測者血液酒精含量，開機第一次使用時需要對傳感器預熱，以保證測試精度。如果確認為醉酒或飲酒駕駛，將通過GPRS通信將相關信息發送到遠端服務器登記，并可通過打印機打印處罰通知單[6]。

身份核查的主要方式為讀取二代身份證信息并將相關信息顯示實現人工比對，如需進一步核查，將查詢條件通過網絡發送到遠端服務器查詢，并返回相關信息。

如果二代身份證內電路失效，導致信息無法讀出也可通過手動方式輸入查詢條件進行查詢。

交通信息查詢分為機動車信息查詢和駕駛人信息核查，通過網絡將查詢條件發送到遠端服務器，并將返回相關信息。

圖3 軟件流程圖Fig.3 Flow chart of software

4 結 論

針對交巡警勤務特點設計的交巡警移動勤務終端，使用了STM32F107VC嵌入式微處理器，將交巡警勤務相關功能通過GPRS-DTU通信模塊接入網絡，提升了勤務實時性，并具有便攜、擴展能力強等優點，經理論分析和實驗測試，可極大提高交巡警執法效率。

[1]顧偉軍，史曉東，彭亦功.基于電化學原理的燃料電池型酒精傳感器技術與設計 [C]//第八屆工業儀表與自動化學術會議論文集，北京：中國儀器儀表學會，2007.

[2]黎妹紅，楊東凱，張其善.基于第二代身份證的無線手持式設備的研究[J].電子技術應用，2004（10）：61-62.

LI mei-hong，YANG Dong-kai，ZHANG Qi-shan.The research of the mobile device based on second-generation ID cards[J].Application of Electronic Technique，2004（10）：61-62.

[3]STMicroelectronics.STM32F107XXdatasheet[EB/OL].[2009-09].http：//cn.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/303544/STMICROELECTRONICS/STM32F107xx.html.

[4]Alientec.STM32 Dev-board User Guide.[EB/OL][2011-01-14]-http：//www.openedv.com/posts/downloadAttach/257.htm

[5]中華人民共和國公安部.GA450-2003.臺式居民身份證閱讀器通用技術要求.[S].北京.中華人民共和國公安部治安管理局，2003.

[6]中華人民共和國公安部.GA307-2001.呼出氣體酒精含量探測器[S].北京.中華人民共和國公安部交通管理局，2001.