一种智能警用枪械安全装置的设计

2019-04-15石长浩索珈顺白青岗

计算机应用与软件 2019年4期

章磊熊波石长浩索珈顺白青岗

1(湖北理工学院电气与电子信息工程学院湖北黄石 435003) 2(黄石市公安局湖北黄石 435003)

0 引言

当前，反恐形势日益严峻，暴力犯罪在一定程度上长期存在，公安民警配枪执法已成常态。然而，枪支是一把“双刃剑”，人民警察依法使用枪支可以有效地震慑犯罪，保护国家及公民的合法权益。反之，若管理不当，落入不法分子手中，则会对社会和公民的财产、身体甚至生命造成伤害。根据2002年公安部印发《公安民警违反公务用枪管理使用规定行政处分若干规定》，公安民警致使公务用枪丢失、被盗、被抢，将被给予警告直至记大过处分。随着各级公安机关对违规使用枪支，枪支丢失等违规行为问责的力度日益加大，少数民警害怕因枪支问题受到追责，出现了“畏枪”思想；个别领导害怕受到连带追责，为了确保“不出问题”，将枪支束之高阁，一存了之[1-2]。除了在管理、问责制度上确保枪支安全外，还需要一套办法能时刻提醒、约束配枪民警，要枪不离身，枪支丢失后可以迅速定位、找回。

传统枪纲是一种机械连接装置，仅能利用挂钩和绳索将枪支和携枪者进行机械绑定。在民警执勤时，使用不便利，隐蔽性不强；若发生状況，导致枪支与枪纲分离、或者枪支与枪纲一同离开携枪者，携枪者难以及时发现，远程的管理者也难以立刻获得报警通知。因此，传统枪纲的安全性和可靠性及实时性和可追溯性较低，难以满足公安为了顺应公安装备信息化的潮流的需求。为打消持枪民警和管枪领导的后顾之忧，满足智慧警务需求，黄石港公安分局委托本团队订制、研发了一种“智能可穿戴式警用枪纲”。

1 系统设计

如图1所示，智能可穿戴式警用枪纲是基于3D打印技术、嵌入式技术、互联网云平台等先进技术设计开发的一款新型智能警用产品。本产品由智能枪托、智能手环、PC端枪械安全管理平台、枪械安全管理APP四部分组成。

图1 智能可穿戴式警用枪纲系统框图

1.1 硬件电路设计

1.1.1 智能警用枪托

为了保证枪支的正常使用，我们设计的枪托内部结构与传统枪托完全一致。枪托内利用GPRS无线透传技术将GPS北斗定位信息和枪支状态发送到云服务器供后台管理者使用。当枪托和手环距离3 m以内时，两者会自动配对；当超出3 m时，手环会振动提醒民警枪支离身。为了便于产品的推广与应用，我们首先基于常用的“六四”式警用手枪研发，因为常用的警用“七七式”、“九二式”手枪外形均比“六四式”大，开发设计难度更低。在“六四式”警用手枪研发成功后，可直接将本产品移植到以上枪支。

枪托机械结构利用3D打印绘图软件Pro/Engineer设计，在保证内部结构与原装枪托完全一致的情况下，将枪托外部两侧各加厚5 mm，并在两侧中间各设计出凹槽用于将我们设计的控制电路板和锂电池分别植入，最后在枪托底部靠边位置设计出穿线孔，用于放置电池和控制电路板连接的导线。枪托的CAD图、3D图分别如图2、图3所示。

图3 枪托3D图

为了让改装后的智能枪托尽量薄，以接近于原装枪托。我们将枪托内控制电路的PCB电路板设计成枪托的形状，以充分利用枪托内部空间，PCB电路图如图4所示。

图4 枪托内部集成电路板PCB图

在枪托中植入的控制电路主要包括蓝牙4.0模块[3-6]、MC20定位模块[7]、STM32单片机[8-10]、电源管理充放电电路、3.3伏降压电路、SIM卡卡座、USB充电口。STM32单片机作为主控芯片，一方面通过和蓝牙连接的IO口读取来自蓝牙的连接、断开的信息，另一方面使用串口。发送AT指令控制MC20模块，并通过串口读取MC20返回的定位信息。之后把上述信息处理后，用AT指令控制MC20模块的无线透传功能以指定的格式将上述信息上传到服务器。

1.1.2 智能警用手环

我们设计开发了一个和智能枪托配对的智能手环，其外观同样利用3D打印绘图软件Pro/Engineer设计，手环和枪托通过蓝牙4.0通信，当手环与枪支超过3 m的距离时，手环会震动提醒民警枪支离身。

手环内部主要由蓝牙4.0模块、振动马达、电源管理充放电电路、3.3伏降压电路、USB充电口、指示灯、开关这几部分组成。其中蓝牙4.0模块的型号为HC-08，内部的主控芯片为CC2540，通过BLE协议使之与枪托部分的蓝牙无线连接。并且有一IO口和振动马达电源口相连，当蓝牙断开连接时，IO口输出高电平时振动马达振动。

1.2 软件平台设计

基于项目的需求，我们开发了基于云平台的枪械管理平台和枪械管理APP。

在PC端的枪械管理平台集枪械位置查询、人枪分离警报提示、枪械领取管理、执勤人员管理、用户资料及修改等界面为一体，能实时定位所有枪支的位置和实时获取人枪状态信息，并且对警用枪支的领取与归还进行登记管理。图5所示为枪械管理平台的登录界面，输入账号密码即可登录系统。如图6所示为枪支领取管理界面，从此处可以领取、归还枪支；如图7所示为人员管理界面，从此处可以对持枪人员进行统一的管理。图8所示为枪支位置、状态信息界面，从此处可以看到枪支的位置信息和人枪状态信息。

图5 枪械管理平台登录界面

图6 枪械管理平台枪支领取管理界面图

图7 枪械管理平台人员管理界面图

图8 枪支定位管理

枪械管理APP集枪械位置查询、人枪分离警报提示、用户登录、用户资料及修改等界面为一体。通过使用该APP，负责枪械管理的公安民警能够在移动手机端实时了解枪支的位置信息、人枪状态信息和枪支携带者的相关信息，比如携带枪支的民警的个人信息、责任领导和所属部门等。如图9所示为枪械管理APP的界面，当在上方搜索栏填入枪支编号时，可以自动定位枪支的位置，并显示责任领导、所属派出所等信息。

图9 枪械管理APP界面

2 系统测试

本产品由黄石市公安局黄石港分局委托项目组订制开发，公安民警全程参与本产品的开发与测试环节，本产品由黄石市公安局黄石港分局委托项目组订制开发，公安民警全程参与本产品的开发与测试环节。

测试智能枪托时，我们将枪托装在六四式手枪上，智能枪托和64式警用手枪可以完美匹配，保证枪支的正常安全使用，且使用时手感良好。当智能枪托和手环距离3 m以内时，配对成功，此时人枪状态正常。打开枪械管理平台和枪械管理APP，可以准确地显示枪支的位置和枪支的状态，正常状态下枪械管理平台和枪械管理APP内枪支状态图如图10和图11所示。