基于物聯(lián)網(wǎng)的智能護(hù)照管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

胡博雅 彭 炫 司盼召 程首林

新疆大學(xué)

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的逐漸發(fā)展，國(guó)際交流日益頻繁，持有和使用護(hù)照的人數(shù)大幅增多，造成事業(yè)單位和政府部門對(duì)護(hù)照集中管理變得困難。目前，各單位普遍采用的是人工對(duì)職工護(hù)照進(jìn)行集中登記管理，職工因出國(guó)需要申請(qǐng)和取回護(hù)照的過程復(fù)雜繁瑣。少數(shù)地方正開始推行電子護(hù)照，但電子護(hù)照未在全球范圍普及，紙質(zhì)護(hù)照仍是主流。因此，本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能護(hù)照管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)護(hù)照的智能化管理，方便使用者自助存取護(hù)照，提高了護(hù)照管理效率，簡(jiǎn)化護(hù)照存取流程。在智能護(hù)照管理系統(tǒng)中，使用者完成線上審批后，在護(hù)照存取終端刷身份證即可識(shí)別身份信息，然后將護(hù)照插入存取口，終端能智能管理護(hù)照，實(shí)現(xiàn)護(hù)照的自助存取。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

智能護(hù)照管理系統(tǒng)分為機(jī)械存取終端、系統(tǒng)控制電路和護(hù)照管理軟件3層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能護(hù)照管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

（1）機(jī)械存取終端，包括護(hù)照存放庫(kù)、護(hù)照進(jìn)出機(jī)構(gòu)、護(hù)照存取機(jī)構(gòu)和機(jī)械抓升降機(jī)構(gòu)4個(gè)部分。該裝置能按照存放要求將護(hù)照放入至指定的存儲(chǔ)倉(cāng)內(nèi)。

（2）系統(tǒng)控制電路，包括控制核心、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、身份證識(shí)別模塊和4G無線模塊，主要用于接收護(hù)照管理軟件指令，并控制底層機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的操作。

（3）護(hù)照管理軟件，主要用于人機(jī)交互，用戶通過手機(jī)App提出申請(qǐng)后，操作終端管理軟件自助存取護(hù)照。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

護(hù)照管理系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括護(hù)照存放庫(kù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示。護(hù)照存放庫(kù)設(shè)計(jì)為多層回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以存放500本護(hù)照。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括機(jī)械抓上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)、存儲(chǔ)倉(cāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和護(hù)照夾取機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能將插入的護(hù)照運(yùn)送至存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)指定的位置，或者將指定位置的護(hù)照從倉(cāng)庫(kù)取出。

圖2 智能護(hù)照管理終端機(jī)械結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)

智能護(hù)照管理系統(tǒng)主控核心采用STM32Rbt6單片機(jī)，具有成本低廉、功耗低、處理速度較快等特點(diǎn)。單片機(jī)片內(nèi)具有多組PWM脈沖輸出，可同時(shí)控制多路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成護(hù)照存取。單片機(jī)包含有3個(gè)USART通信接口，可同時(shí)與身份證識(shí)別模塊、終端控制電腦和無線模塊通信，讀取身份信息傳送至服務(wù)器，并獲取上位機(jī)控制指令。該單片機(jī)還具有豐富的GPIO接口，可獲取限位開關(guān)、紅外傳感器、接近開關(guān)等開關(guān)量信號(hào)。

4 控制軟件設(shè)計(jì)

智能護(hù)照管理系統(tǒng)軟件使用C#開發(fā)設(shè)計(jì)。該控制軟件通過串口與控制電路中的單片機(jī)連接，使用Modbus-Rtu協(xié)議控制護(hù)照管理終端；控制軟件作為TCP Client端連接云服務(wù)器上傳管理數(shù)據(jù)和獲取授權(quán)信息。用戶在護(hù)照管理終端點(diǎn)擊屏幕存取護(hù)照按鈕，在讀卡區(qū)域刷身份證即可完成護(hù)照的自助存取。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的護(hù)照智能管理系統(tǒng)解決了事業(yè)單位和政府部門對(duì)護(hù)照集中管理時(shí)流程復(fù)雜、操作繁瑣、效率低下等問題，降低了管理者的工作強(qiáng)度，節(jié)省了使用者的審批流程和存取護(hù)照的時(shí)間。該護(hù)照智能管理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、操作方便、使用簡(jiǎn)單，具有較高的推廣價(jià)值。