基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统设计

张玉宣，张月霞，杨瑞琪，罗振宇

(1.北京信息科技大学 信息与通信工程学院，北京 100101; 2.北京信息科技大学 北京高动态导航技术重点实验室，北京 100101)

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统设计

张玉宣1,2，张月霞1,2，杨瑞琪1,2，罗振宇1,2

(1.北京信息科技大学 信息与通信工程学院，北京 100101; 2.北京信息科技大学 北京高动态导航技术重点实验室，北京 100101)

随着经济和社会的快速发展，服务行业的种类和业务量正在急剧增长，排队等候成为人们经常面临的问题，为了解决排队等候的秩序问题，设计了一种基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统;该系统可以通过APP预约软件可以进行远程预约排号，也可以通过服务大厅的固定取号端进行实时排队取号;通过APP预约软件使人们不必前往办事地点就可以进行排队取号，不仅方便了人们办理各种业务，节省了排队时间，而且在进行排队取号时不再受到时间和地点的限制;该系统在设计模式上采用了软硬件协同的方法进行设计，对系统的软硬件进行集成开发，各模块之间使用无线方式进行连接，简化了布线的复杂性，增强了系统的稳定性;该系统具有安装快捷，使用维护方便，成本低廉，便于扩展等特点。

智能排队叫号系统；TD-LTE；APP预约软件；软硬件协同设计

0 引言

近年来，随着我国科学技术与社会经济的快速发展，前往各种机构办理事务时的人工排队已经不能满足人们对于时间的要求，因此融合了计算机技术、嵌入式技术和通信技术的智能排队系统也就应运而生。智能排队叫号系统的诞生不仅节省了人们排队时间的时间，也方便、简单了办事的流程，对于建设“智慧城市”国家战略具有非常重要的意义[1]。

现有的智能排队叫号系统具有自动分流排队、打印票号、呼叫与显示等功能，实现了排队叫号系统的基本功能。而且有一些排队叫号系统还增加了许多增值功能，如员工安排、高端客户识别、窗口业务分析等，使得系统的服务功能越来越完善。但是这些排队叫号系统基本上都是采用固定取号机进行排队取号，也就是用户必须到办事服务大厅才能取号排队，这样用户取号后还要等待很长的一段时间才能办理业务[2]。另外，这些系统的各种设备之间均采用有线的连接方式，使得整个系统的布线复杂，成本较高。因此研究一种方便快捷、成本低廉的智能排队叫号系统成为当前研究的热点[3]。

本文设计了一种基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统，该系统由APP预约软件、固定取号终端、中心服务器、语音呼叫终端等组成。该系统采用软硬件协同设计，各模块之间均采用无线方式连接，简化了布线的复杂性。用户可以通过固定取号端进行排队取号，也可以通过APP预约软件进行预约排队。该系统简化了系统的复杂性，给人们排队带来便利，节约排队等待时间，提高办事效率。

1 系统功能与工作流程

1.1 系统功能

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统的主要功能主要包括预约、取号、排队、等待和叫号等。具体功能如下：

(1)用户可以在办理事务的地点使用固定取号端进行排队取号。

(2)用户可以使用APP预约软件进行远程预约取号。

(3)用户可以选择服务类型，并通过固定取号端打印票号信息。

(4)系统会通过中央显示屏实时滚动显示现在排队状态。

(5)系统会在工作人员按下叫号键时进行语音呼叫和屏幕显示提醒用户前往办理事务。

(6)系统具有叫号、重呼、清除、暂停等功能。

(7)工作人员可实时查看等待人数、正在服务号码。

1.2 工作流程

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统工作流程如图1所示，用户在确定办事地点之后，首先确定是通过APP预约软件进行预约排队，还是前往办事地点排队等待。如果采用预约软件进行预约排队，用户可以使用软件向中心服务器发送服务类型，服务器接收到信息后向用户返回预约信息，包括服务类型、预约号码、预约密码和队列信息等。用户前往办事地点，在固定取号端上输入预约密码进行预约信息打印，即可等待工作人员语音呼叫。如果用户选择直接进行取号排队，则需要在固定取号端输入要办理的业务类型，然后系统会打印出用户所在队列信息以及号码，最后只需等待语音呼叫进行业务办理。

图1 系统工作流程图

2 系统设计方案

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统主要由APP预约软件、固定取号端、中心服务器、语音呼叫端组成。如图2所示，各个部分功能如下。

图2 系统组成框图

(1)APP预约软件：用于进行远程预约排队，并接收预约信息。

(2)固定取号端：用于进行现场取号排队，并具备排队信息打印功能。

(3)中心服务器：负责整个系统的数据处理与控制，完成与各个模块的信息交互。

(4)语音呼叫端：用于进行语音呼叫，并显示呼叫信息。

3 系统硬件实现

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统硬件电路是由单片机电路、RNF无线传输电路、语音呼叫电路、按键电路、TD-LTE接口和液晶显示电路等，以及所包含了外置设备构成。系统的硬件电路如图3所示。

图3 系统硬件电路图

(1)单片机电路。

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统主要是由AT89S52单片机来完成所有的数据处理与控制[4]。单片机电路所实现的主要功能是分析处理APP软件与固定取号端的输入信号，判断是否有排队取号发生，且判断办理业务的类别。然后判断是否有语音呼叫按键输入信号，如果有按键叫号，则输出语音叫号信号，并且在液晶屏上显示叫号的队列种类以及其队列排队号数。

(2)NRF无线传输电路。

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统中无线通信模块选用的是由Nordic公司出品的NRF2401单芯片无线收发芯片，芯片工作于2.4～2.5 GHz的全球免申请(ISM)频率，包括一个完全集成的频率合成器，功率放大器，晶体振荡器和调制器，它具有小体积、宽电压、低功耗等特点[5]。使用NRF可实现无线传输的方式，在距离、场地宏大的地方，可以避免不必要的布线等作业，为配置装备节省了更多的资源，也便于日后的设备护理等。

(3)语音呼叫电路。

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统中语音呼叫模块选用的是SC8013系列芯片，该芯片是Winbond推出的单片优质语音录放芯片，并提供多项新功能，包括内置的多信息管理系统，新信息提示，双运作模式，以及可定制的信息操作指示音效[6]。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。该芯片通过无线传输模块与单片机相连，当工作人员按下呼叫键后芯片会接收到单片机发出的呼叫指令，把信息转换成电压信号传送给扬声器进行语音呼叫，它具有音质好、宽电压应用灵活等特点。

(4)液晶显示电路。

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统中液晶显示模块选用的是LCD1602显示屏，它是典型的一种工业字符型液晶显示屏，能够同时显示32个字符(16列2行)[7]。LCD1602的数据线与控制线分别与单片机相应的管脚相连，并连接一个上拉电阻使检测信号由不确定电平状态拉到5V电平，这样单片机就能准确地判断是不是有信号变化了。单片机通过控制线与数据线控制液晶显示屏显示当前排队号数或是当前叫号号码。

(5)按键电路。

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统所使用的按键由固定取号端的2个按键(两种业务选择按键)和两个语音呼叫端的叫号按键组成，一共是4个按键[8]。固定取号端的2个按键的主要功能是负责不同业务用户排队队列的取号工作。而语音呼叫端的2个按键主要功能是负责不同窗口通过语音呼叫通知用户其前来办理业务，且在液晶显示屏上显示出来。

(6)TD-LTE接口。

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统中TD-LTE接口主要是通过使用移动运营商的4G网络来实现通信。TD-LTE接口不仅可以支持4G网络还可以向下兼容2G/3G，支持TD-SCDMA/WCDMA/ EDGE/GPRS/GSM/CDMA1X/EVDO 等模式，这样就可以在用户使用不同制式的移动通信网络时依旧可以有效地进行预约排队，该接口具有通信速度快、频谱宽、通信灵活等特点[10]。

4 系统的软件实现

基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统的软件设计主要是中心服务器中收发与控制信息的设计，分别从APP预约软件预约、预约信息打印、固定取号端取号和语音呼叫4个方面进行软件规划，中心服务器软件程序的设计过程如图4所示。

图4 中心服务器软件流程图

系统首先进行自检，然后服务器检测是否接收到预约短信，若检测到预约短信，则提取预约短信中的业务类别，中心服务器根据实时队列信息分配队列号码并生成预约密码，最后返回预约信息。

若系统未收到预约短信，或是预约短信已经受理完成，则判断是否接收到预约信息打印指令，当接收到预约信息打印指令后，则根据用户输入的预约密码查询预约信息，然后返回到固定取号端进行打印。

若系统未收到预约信息打印指令，或是预约信息打印已经受理完成，则判断是否接收到固定取号指令，当接收到固定取号指令后，中心服务器根据用户选择的业务类别与实施队列状态分配队列号码，然后返回到固定取号端进行打印。

若系统未收到固定取号指令，或是固定取号已经受理完成，则判断是否接收到语音呼叫指令，当接收到语音呼叫指令后，则根据工作人员所在的业务处理类别，查询队列状态，然后返回队列号码到语音呼叫端进行呼叫。

5 系统测试结果

系统测试实物如图5所示，将中心服务器打开进行功能配置，进行短信预约测试。如图6所示，用户在使用APP预约软件发送字母“A”后，中心服务器会返回队列号码信息“Your number: 011”。

图5 系统测试实物图 图6 短信预约图

将中心服务器与固定取号端进行无线连接，进行固定取号测试。当用户在固定取号端按下取号建后，固定取号端显示屏会显示取号信息“Welcome Your number: 001”。

将中心服务器与语音呼叫端进行无线连接，进行语音呼叫测试。当工作人员按下叫号键后，扬声器将进行语音播报并通过屏幕显示队列信息“Welcome Current No.001”。

6 总结

本文设计了一种基于TD-LTE短信平台的智能排队叫号系统，该系统可以使用APP预约软件通过TD-LTE短信平台随时随地的进行预约排队，还可以使用固定取号端准确为客户进行自动排队，整个系统实现了全无线连接，节省了布线的困扰。通过设计中心服务器，该系统可以保证在复杂信息场所也能够快速、有效的为用户服务，对于节省排队时间，方便人们生活具有非常重要的意义。

[1] 曲 豪. 嵌入式智能排队叫号系统的设计与实现[D]. 武汉：华中师范大学, 2009.

[2] 杨连国. 医院智能排队叫号系统的设计与实现[D]. 南京：东南大学, 2006.

[3] 刘 敏. 基于Android平台银行排队系统的设计与实现[D]. 成都：电子科技大学, 2013.

[4] 张海兵，李敏.Protel电路设计实例与分析[M].北京:国防工业出版社，2008.

[5] 张 霞，周 克，何 威,等.基于MCS-51单片机的液晶显示设计[J].现代机械，2014，(3):71-74.

[6] 徐庆庆. 基于AVR单片机的无线通信设计[D]. 青岛：山东科技大学, 2014.

[7] 魏 莱. 医院病房语音呼叫系统的设计与实现[D]. 成都：电子科技大学, 2015.

[8] 王洪涛，巩志军.LCD显示器选型与设计[J].机电产品开发与创新，2010，23(2):63-64.

[9] 孙增圻，邓志东，张再兴.智能控制理论与技术(第二版)[M].北京:清华大学出版社，2011.

[10] Chen S, Wang Y, Ma W, et al. Technical innovations promoting standard evolution: from TD-SCDMA to TD-LTE and beyond[J]. IEEE Wireless Communications, 2012, 19(1):60-66.

Design of Intelligent Queuing System Based on TD-LTE SMS Platform

Zhang Yuxuan1,2，Zhang Yuexia1,2，Yang Ruiqi1,2，Luo Zhenyu1,2

(1.School of Information and Communication Engineering, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100101, China; 2.Beijing Key Laboratory of High Dynamic Navigation Technology, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100101, China)

With the rapid development of economy and society, the types and volume of service industries has increased dramatically. Waiting in the queue is a problem that people often face. In order to solve the order problem of waiting in line, it designs an intelligent queuing system based on TD-LTE SMS platform which can remote arrange by APP reservation software or take a real-time number through the fixed client in service hall. People can take a number not have to access to the offices by APP reservation software. And it is convenient for people to handle a variety of business and can save time of queuing, also it is no longer limited by time and place when take a number. The system uses hardware and software co-design method and integrated development. The modules in the system connect each other by wireless connection, to simplify the problem of wiring complexity and enhance the stability of the system. The system has some advantages，such as quick installation, easy maintenance, low cost and easy to expand.

intelligent queuing system；TD-LTE；APP reservation software; hardware and software co-design

2016-07-05；

2016-09-13。

北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目(CIT&TCD201504058)、国家自然科学基金重点项目(51334003)、国家自然科学基金(61473039)、高动态导航北京市实验室开放课题(HDN2014004)和北京市教委市属高校创新能力提升计划项目(PXM2013_014224_000093)。

张玉宣(1990-)，男，河北石家庄人，硕士研究生，主要从事卫星导航技术方向的研究。

1671-4598(2017)01-0137-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.01.039

TP3

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