王春才 孫媛媛 李英韜 楊玉東 張 瑜

(1.長(zhǎng)春理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130022；2.長(zhǎng)春市萬(wàn)易科技有限公司工程研究中心，吉林 長(zhǎng)春130000)

0 引言

本系統(tǒng)集成物聯(lián)網(wǎng)、GIS、北斗定位、無(wú)線跳頻通訊技術(shù)、加密認(rèn)證技術(shù)于一體，對(duì)貴重、限制類物品、監(jiān)視物體和指揮中心建立信號(hào)聯(lián)系，使指揮中心可以隨時(shí)查看貴重或限制類物品的具體位置、狀態(tài)。一旦發(fā)生貴重或限制類物品脫離監(jiān)視范圍，將進(jìn)行不同級(jí)別的報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)限制類物品安全管理的目標(biāo)。

本產(chǎn)品適用于固定的場(chǎng)所內(nèi)、車載運(yùn)輸過(guò)程中、開放的大范圍試驗(yàn)場(chǎng)地和人群聚集的場(chǎng)所中的貴重或限制類物品保護(hù)。

報(bào)警產(chǎn)品是最早進(jìn)入中國(guó)民用市場(chǎng)的安防產(chǎn)品之一，可從來(lái)沒有像硬盤錄像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)一樣火爆過(guò)。在上世紀(jì)八十年代和九十年代初，人們安全意識(shí)并不強(qiáng)，市場(chǎng)也不大，報(bào)警產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展比較緩慢；現(xiàn)在處于安防市場(chǎng)快速增長(zhǎng)期，又被監(jiān)控產(chǎn)品的風(fēng)頭蓋過(guò)。甚至因?yàn)閳?bào)警產(chǎn)品受周邊環(huán)境影響較大而誤報(bào)率比較高，一些從事報(bào)警服務(wù)的企業(yè)把報(bào)警產(chǎn)品與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)查看報(bào)警情況的真假，達(dá)到降低出警成本目的。從市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，報(bào)警產(chǎn)品已經(jīng)成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一部分。然而，報(bào)警系統(tǒng)作為整個(gè)大安防系統(tǒng)中的基礎(chǔ)系統(tǒng)和核心系統(tǒng)，不可或缺。事實(shí)上，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)報(bào)警產(chǎn)品市場(chǎng)都是國(guó)際品牌、國(guó)內(nèi)知名品牌、地方品牌各自盤踞一方，割地封侯，占據(jù)不同層次市場(chǎng)，和監(jiān)控產(chǎn)品相比似乎能叫得出名字的報(bào)警品牌并不多。

基于物聯(lián)網(wǎng)的限制類物品定位跟蹤系統(tǒng)，作為報(bào)警類別產(chǎn)品，是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的全程可控信息化管理體系，將極大提升相關(guān)領(lǐng)域的管理、管控水平，可以做到將限制類物品在統(tǒng)一模式管理之下，做到實(shí)時(shí)跟蹤、實(shí)時(shí)管理、即時(shí)補(bǔ)救，第一時(shí)間預(yù)防事故發(fā)生，有效降低人為失誤和人為過(guò)錯(cuò)，避免限制類或貴重物品的重大損失。

1 利用MapX構(gòu)建地圖應(yīng)用

1.1 圖層控制和匹配

MapX中載入的地圖是在其自帶的圖層管理工具GeosetManager中創(chuàng)建的*.gst文件，該文件實(shí)質(zhì)上包含了一個(gè)圖層組，規(guī)定了組中各個(gè)圖層的名稱、屬性及它們的疊加順序。圖層組中的圖層既可在設(shè)計(jì)階段存在*.gst文件中，又可在程序運(yùn)行階段利用MapX提供的圖層控制功能動(dòng)態(tài)進(jìn)行圖層的添加、刪除等各項(xiàng)操作。在進(jìn)行圖層匹配時(shí)，所有圖層必須使用一致地投影方式才能精確匹配。

1.2 編輯、查詢和空間分析

這是地圖應(yīng)用中最基本和最重要的功能。程序設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)MapX的一個(gè)稱為Feature的對(duì)象來(lái)訪問圖層中的空間對(duì)象。MapX提供了四種類型的Feature對(duì)象：區(qū)域、點(diǎn)、線、文本。編程人員通過(guò)Feature可以在地圖窗口中創(chuàng)建、修改或刪除區(qū)域、點(diǎn)、線和文本實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的編輯；MapX提供了多種標(biāo)準(zhǔn)工具，要在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的縮放、瀏覽、選擇等功能，只需要引用MapX提供的相關(guān)的方法或?qū)傩员憧赏瓿蓪?duì)地圖的查詢，也可根據(jù)實(shí)際情況自已創(chuàng)建自定義工具，以完成特殊功能；對(duì)于地理信息的統(tǒng)計(jì)、空間分析，可用MapX提供的相關(guān)的方法或?qū)傩詠?lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于非地理信息則要根據(jù)實(shí)際情況利用程序開發(fā)語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.3 引用地理數(shù)據(jù)庫(kù)

GIS中的數(shù)據(jù)庫(kù)有兩種：地理數(shù)據(jù)庫(kù)(存儲(chǔ)地理信息)和非地理數(shù)據(jù)庫(kù)(存儲(chǔ)非地理信息)。需要強(qiáng)調(diào)的是，不需要把所有的數(shù)據(jù)都與地理信息相匹配，存儲(chǔ)于地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，有些數(shù)據(jù)可以獨(dú)立存儲(chǔ)為非地理數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于非地理數(shù)據(jù)庫(kù)，則可用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)其的訪問、控制。

2 系統(tǒng)功能

基于物聯(lián)網(wǎng)的限制類物品定位跟蹤系統(tǒng)，作為報(bào)警類別產(chǎn)品，是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的全程可控信息化管理體系，將極大提升相關(guān)領(lǐng)域的管理、管控水平，可以做到將限制類物品在統(tǒng)一模式管理之下，做到實(shí)時(shí)跟蹤、實(shí)時(shí)管理、即時(shí)補(bǔ)救，第一時(shí)間預(yù)防事故發(fā)生，有效降低人為失誤和人為過(guò)錯(cuò)，避免限制類或貴重物品的重大損失。使貴重物品具備實(shí)時(shí)跟蹤、定位、回放和報(bào)警等功能，以及相應(yīng)準(zhǔn)確、完整的地理信息。實(shí)時(shí)更新的電子地圖等需求成為亟待解決的問題。地圖控制是車輛監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)和最終表現(xiàn)形式。圖1是以長(zhǎng)春市地圖為例的監(jiān)控系統(tǒng)在地圖中添加物體、設(shè)備實(shí)時(shí)位置的監(jiān)控操作界面。

本系統(tǒng)從物品監(jiān)控的基本要求出發(fā)，具備了以下主要功能：

圖1 以長(zhǎng)春市地圖為例的監(jiān)控系統(tǒng)在地圖中添加物體、設(shè)備實(shí)時(shí)位置的監(jiān)控操作界面Fig.1 The operation interface in the supervised system of the example about the map in Changchun added goods,instrument real time position

圖2 設(shè)備圖元進(jìn)行監(jiān)控界面Fig.2 The supervised interface of instrument feature

2.1 地圖基本功能

電子地圖能夠?qū)崿F(xiàn)基本的地圖放大、縮小、漫游、刷新、顯示經(jīng)緯度等功能。

1）地圖放大功能

點(diǎn)擊“放大”按鈕，光標(biāo)會(huì)呈現(xiàn)放大鏡狀。此后，當(dāng)鼠標(biāo)在地圖上某一點(diǎn)單擊時(shí)，地圖會(huì)以該點(diǎn)為中心放大一倍比例尺顯示；當(dāng)鼠標(biāo)在地圖上成一矩形框放大時(shí)（即按下鼠標(biāo)左鍵并移動(dòng)光標(biāo)到適當(dāng)位置），屏幕將以無(wú)級(jí)縮放的形式顯示矩形框指定范圍內(nèi)的地圖。拉出的框長(zhǎng)寬比可能與顯示屏長(zhǎng)寬比不一致，但顯示時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整到最佳狀態(tài)。隨著地圖不斷放大，可顯示的層數(shù)將逐漸增多，電子地圖內(nèi)容也會(huì)越來(lái)越豐富。這樣，通過(guò)調(diào)整放大的級(jí)別，達(dá)到在計(jì)算機(jī)屏幕上對(duì)大范圍的縱觀全局以及細(xì)查局部的效果；當(dāng)然，地圖也不是越大越好的，為實(shí)現(xiàn)最佳顯示效果，地圖放大若干倍后就不宜再放大了。點(diǎn)擊右鍵，地圖放大功能取消。

2）地圖縮小功能

點(diǎn)擊“縮小”按鈕，光標(biāo)將會(huì)呈現(xiàn)縮小鏡狀。在地圖上任一位置單擊鼠標(biāo)左鍵，地圖將以該點(diǎn)為中心縮小一倍比例尺顯示。隨著地圖的不斷縮小，可顯示的圖層數(shù)和地物內(nèi)容也會(huì)相應(yīng)的減少，當(dāng)?shù)貓D縮小到比全圖顯示還要在小時(shí)就不會(huì)再縮小了。若地圖偏離窗口中央，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將地圖拉回到窗口中央顯示。

3）地圖漫游功能

點(diǎn)擊“漫游”按鈕，光標(biāo)呈手狀，將光標(biāo)移至某一位置按下鼠標(biāo)左鍵不放并移動(dòng)，地圖將向拖動(dòng)方向連續(xù)漫游，此時(shí)地圖顯示的比例尺和圖層數(shù)將保持不變。當(dāng)光標(biāo)在地圖上移動(dòng)到顯示窗口的邊界或四角時(shí)，光標(biāo)會(huì)變成方向箭頭狀，此時(shí)應(yīng)當(dāng)點(diǎn)擊光標(biāo)地圖向反方向移動(dòng)。

4）地圖刷新功能

用戶隨時(shí)可以刷新顯示電子地圖。

5）顯示經(jīng)緯度

可以直接顯示當(dāng)前鼠標(biāo)所在點(diǎn)的經(jīng)緯度大小。

6）距離量測(cè)功能

跟蹤用戶當(dāng)前鼠標(biāo)的拖動(dòng)過(guò)程，得到兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)之后可以方便的進(jìn)行計(jì)算得出距離。

2.2 地圖的監(jiān)控回放功能

1）定位監(jiān)控

車載上的GPS接收機(jī)通過(guò)全球定位衛(wèi)星獲得當(dāng)前物品、設(shè)備的定位信息，然后通過(guò)物品標(biāo)識(shí)器、個(gè)人攜帶器將經(jīng)緯度和車輛頻度信息發(fā)送給控制中心。中心可實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地獲得各物品或者設(shè)備的定位和頻度信息。

圖3 設(shè)備包括的物品列表監(jiān)控界面Fig.3 The supervised interface of instrument feature including goods lis

圖4 物品的回放滾跡監(jiān)控界面Fig.4 The supervised interface of the goods tracing pan

圖5 物品設(shè)置不同的時(shí)間間隔的回放軌跡監(jiān)控界面Fig.5 The supervised interface of the goods tracing pan about different time intervals

2）監(jiān)控查詢

可對(duì)物品、設(shè)備的監(jiān)控信息進(jìn)行查詢、修改、補(bǔ)充地圖中每一個(gè)Fearture對(duì)象的具體信息。

3）軌跡回放

物品、設(shè)備執(zhí)行完某一次行駛?cè)蝿?wù)后，其路線將被保存下來(lái)，可重新將該物品、設(shè)備軌跡及當(dāng)時(shí)的地理信息在電子地圖各種不同的圖層上重新顯示出來(lái)，通過(guò)設(shè)定時(shí)間，回放不同時(shí)間段的軌跡。 查找定位 可查找地圖中任一Fearture對(duì)象，并將該對(duì)象定位在地圖窗口的中央。

4）地圖控制及實(shí)現(xiàn)

圖層的各種操作 用戶可通過(guò)對(duì)圖層的操作瀏覽不同的地圖界面。由于圖層較多，一般使用時(shí)不會(huì)用得到所有圖層，而且所有圖層都顯示在地圖窗口中較混亂，所以一般是有選擇的讓某些圖層顯示在窗口中。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖2是對(duì)設(shè)備圖元進(jìn)行監(jiān)控界面，超出了區(qū)域邊界，進(jìn)行報(bào)警顯示，報(bào)警分為短信報(bào)警、聲音報(bào)警。圖3并報(bào)告此處設(shè)備包括的物品列表。

圖3并對(duì)此物品列表進(jìn)行提示。

圖4是物品的回放軌跡監(jiān)控界面。

圖5是物品設(shè)置不同的時(shí)間間隔的回放軌跡監(jiān)控界面

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

MapX地圖技術(shù)能很好的實(shí)現(xiàn)物品、設(shè)備的跟蹤定位、回放和報(bào)警等功能，獲得完整的地圖是本系統(tǒng)的難點(diǎn)。設(shè)備的精度也是本系統(tǒng)開發(fā)遇到的關(guān)鍵問題。本系統(tǒng)在獲得物品標(biāo)識(shí)器、個(gè)人攜帶監(jiān)視器的位置信息后因精度有限，獲得的位置與地圖上的位置有一定的差距，本系統(tǒng)采用線性擬合算法對(duì)經(jīng)緯度坐標(biāo)進(jìn)行校正，在滾跡回放時(shí)采用樣條插值算法對(duì)遺漏的點(diǎn)進(jìn)行插值，提高監(jiān)控物品的精度。本系統(tǒng)在對(duì)大量物品在區(qū)域范圍內(nèi)外進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，報(bào)警識(shí)別率能達(dá)到99%以上，誤判率為1%，物品的中心在區(qū)域邊界時(shí)，報(bào)警率顯著下降，為了提高報(bào)警率，在以后的工作中在邊界上要進(jìn)行邊界上的報(bào)警的研究。

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