基于网络与嵌入式查询终端的城市非机动车辆管理系统

目前，城市中的非机动车辆(包括自行车、电动车和三轮车等)因数量多、价值低，一直处于管理不利的状态，进而造成非机动车辆失窃严重、破案率低等不良后果。课题组和所在城市非机动车辆管理部门一起,就建立城市非机动车辆管理系统、实现非机动车辆科学有效管理的可行性进行了广泛的调研,学习借鉴了部分城市的管理办法[1-3]，利用网络和嵌入式技术，并辅之必要管理制度，设计并实现了城市非机动车辆管理系统。从而对非机动车辆实行有效的全过程管理，降低车辆的失窃率和提高被盗后的破案率有积极的作用。
1 系统设计
    为了加强对各种非机动车管理，提高非机动车业务管理的科学性和规范性，提高信息管理的安全性、可靠性、及时性和有效性，需要依托公安网络建立一个全市集中的计算机管理信息系统。
1.1 设计目标
    非机动车辆管理系统运行模式一般是，首先非机动车辆购置后到非机动车管理部门办理手续，领取已写入车辆、所有人基本信息的智能车辆牌照，并安装在车辆规定位置处。然后车辆管理数据库子系统录入车辆及其所有人的详细信息。依据系统管理办法，车辆必须全牌照行驶。车辆丢失、被盗、变更所有人、报废等需到派出所等设有网络终端处备案。将车辆、所有人变化情况输入信息系统以及时反映车辆的当前状态。对于网络暂时无法到达的检查点，设想使用手持式查询终端进行检查。查询终端中保存被盗车辆的基本信息，被盗车辆的数据定期从数据管理子系统中下载更新。由此可见，所要建立的非机动车辆管理系统主要目标如下：
    (1)采用无线射频识别技术(RFID)制作射频标签嵌入车牌内，取代传统的车牌，形成新一代智能车牌；
    (2)实现对车辆的信息化管理，使非机动车处于可控制状态；
    (3)为执法部门提供便携式执法工具，即信息查询终端。其应具备查询效率高、成本低、携带方便等特点；
    (4)车辆管理网络化，借助现有的公安网络建立覆盖整个城市的非机动车辆管理信息系统。
1.2 系统架构
    本文结合城市非机动车辆管理系统的运行模式和建设目标，通过研制基于嵌入式技术的非机动车查询终端(PDA)，在网络环境下形成基于网络和查询终端的城市非机动车辆管理系统。系统方案体系结构如图1所示。

    由图1可以看出系统由两部分组成：基于网络的上位机车辆信息管理系统和基于嵌入式技术的下位机车辆查询终端。其中，上位机车辆信息管理系统的主体基于公安网络。同时，考虑到目前城市的实际情况，允许部分社会点代办自行车上牌业务，办理的信息通过互联网传输到车辆管理所，然后由人工形式将数据导入非机动车数据库中，其主要目的是确保公安网络的安全。而系统的下位机主要由查询终端和电子车牌等模块组成。系统在实际运行时，客户端负责非机动车辆的登记注册、转移过户、失窃登记并上传、失窃信息更新并形成下载文件等任务。数据库服务器存放本城市所有非机动车辆的信息，汇总客户端上传的车辆信息，并通过网络更新每个客户端的车辆信息库。
2 系统实现
2.1 车牌设计
    车辆牌照的结构设计为抽插式子母卡，母卡安装在车辆的规定位置，子卡可插入母卡内，亦可抽出[4]。非机动车管理办法要求车主离开车辆时抽出子卡，使母卡上的车牌号不能形成完整的数字，且很难从母卡剩余的部分数字猜出车牌号码，如图2所示。这样即使车辆被盗，偷窃者也很难复制出正确车牌号的子卡，从而提高车辆的防盗性。另外，车牌内的电子标签为该车的ID号，通过与数据库中的信息关联将很快确定车辆的当前状态(正常、被盗、报废等)以及车辆所有人的信息[4-5]。

[!--empirenews.page--]2.2 查询终端
    手持式查询终端(PDA)是非机动车管理系统的执行端，也是整个系统的核心模块，其体系结构如图3所示。

    手持式终端基于实时操作系统RTOS运行，在RTOS调度下，通过SD存储卡从客户端PC获取车辆信息库中的更新数据（失窃车辆）文件。在使用中，手持PDA通过射频读卡器获取车辆牌照上的ID号，通过将ID号在SD卡中的数据检索情况，来查看该车的状态(例如是失窃还是正常)。
    各主要功能模块描述如下：
    (1)LPC2136 ARM7芯片。设计采用Philip公司的LPC系列ARM芯片，片上集成了32 bit微处理器ARM7TDMI-S、32 KB SRAM和256 KB Flash。在该芯片的体系结构中，ARM7局部总线(ARM7 Local Bus)为片上存储控制器提供接口；VPB（VLSI Peripheral）总线为片上功能模块提供接口；
    (2)RFID读卡模块。车辆牌照中嵌入的电子射频标签是基于ISO/IEC15693协议，工作频率为13.56 MHz(中频)只读被动式型无源标签。读卡模块采用独立的CR001模块，支持多种编码输出格式，其RS232 TTL读出数据格式如表1所示。

    (3)显示输出。显示输出采用了汉显HZ128-64D20模块，它具有12×12点阵汉字显示功能的液晶图形显示模块。该模块同时还内嵌了先进的Ｔ９拼音输入法，并采用ＵＡＲＴ方式与ＭＣＵ进行通信。
2.3 信息管理软件
    系统采用B/S结构，即以WEB方式来实现非机动车管理信息系统。由于JAVA技术在解决企业应用方面较为成熟，不仅具有跨平台的优点，而且还有大量的开放源码产品可供使用，故采用基于J2EE平台的架构来实现。
2.3.1 后台数据库
    经过分析，将机动车数据库设计成主表和副表形式，主表完成主要业务信息的存储，副表则存放其他相关信息。经设计后的非机动车数据库主表如表2所示。

2.3.2 业务功能模块的设计
    经过对非机动车管理信息系统运行模式、需求分析后确定整个系统由如图4所示的8个子功能组成。下面对主要的功能模块进行说明。

    (1)车辆管理基本业务功能模块。由于非机动车涉及多种不同类型的车辆，其业务办理的流程、采集的信息、打印的证件也有所不同。相关业务包括：注册登记、换牌、补牌/证、转移、注销、失窃登记等[5]。
    (2)数据查询模块。对于非机动车管理系统，由于其业务处理过程相对比较简单，而应用计算机管理最大的好处是便于查询、统计，再加之非机动车数据量比较大，因此建立强大、快速的查询功能至关重要。系统实现的查询主要包括以下几个方面：①按车辆类型、车辆牌照号或车辆钢印号的快速查询和检索；②按姓名或单位的检索；③按照多种条件进行模糊查询；④数据信息除可提供给公安网内部系统部门查询外,还能提供给市民通过“公网”即通过因特网来查询。
    (3)系统维护模块。非机动车系统维护主要指一些代码表、机动车参数表、业务流程以及上牌点的维护。系统中车辆类型以代码表的形式出现，这样可处理以后工作中车辆类型改变的情况，同时车辆参数也可根据用户要求进行增加或修改， 这样使系统具有很强的可扩展性。
    通过对本地区非机动车辆的调研，本文对非机动车辆管理政策做了定位和走向的分析，设计了依托公安网络构建的高集成度非机动车信息管理系统，并引入了查询终端，提出了基于网络和查询终端的系统运行模式和设计方案，从而方便执法人员在脱离网络的情况下进行现场的信息查询，形成了高效便捷的基于网络和查询终端的城市非机动车辆管理系统。