一種智能警用槍械安全裝置的設(shè)計(jì)

章 磊 熊 波 石長(zhǎng)浩 索珈順 白青崗

1(湖北理工學(xué)院電氣與電子信息工程學(xué)院 湖北 黃石 435003) 2(黃石市公安局 湖北 黃石 435003)

0 引 言

當(dāng)前，反恐形勢(shì)日益嚴(yán)峻，暴力犯罪在一定程度上長(zhǎng)期存在，公安民警配槍執(zhí)法已成常態(tài)。然而，槍支是一把“雙刃劍”，人民警察依法使用槍支可以有效地震懾犯罪，保護(hù)國(guó)家及公民的合法權(quán)益。反之，若管理不當(dāng)，落入不法分子手中，則會(huì)對(duì)社會(huì)和公民的財(cái)產(chǎn)、身體甚至生命造成傷害。根據(jù)2002年公安部印發(fā)《公安民警違反公務(wù)用槍管理使用規(guī)定行政處分若干規(guī)定》，公安民警致使公務(wù)用槍丟失、被盜、被搶?zhuān)瑢⒈唤o予警告直至記大過(guò)處分。隨著各級(jí)公安機(jī)關(guān)對(duì)違規(guī)使用槍支，槍支丟失等違規(guī)行為問(wèn)責(zé)的力度日益加大，少數(shù)民警害怕因槍支問(wèn)題受到追責(zé)，出現(xiàn)了“畏槍”思想；個(gè)別領(lǐng)導(dǎo)害怕受到連帶追責(zé)，為了確?！安怀鰡?wèn)題”，將槍支束之高閣，一存了之[1-2]。除了在管理、問(wèn)責(zé)制度上確保槍支安全外，還需要一套辦法能時(shí)刻提醒、約束配槍民警，要槍不離身，槍支丟失后可以迅速定位、找回。

傳統(tǒng)槍綱是一種機(jī)械連接裝置，僅能利用掛鉤和繩索將槍支和攜槍者進(jìn)行機(jī)械綁定。在民警執(zhí)勤時(shí)，使用不便利，隱蔽性不強(qiáng)；若發(fā)生狀況，導(dǎo)致槍支與槍綱分離、或者槍支與槍綱一同離開(kāi)攜槍者，攜槍者難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)程的管理者也難以立刻獲得報(bào)警通知。因此，傳統(tǒng)槍綱的安全性和可靠性及實(shí)時(shí)性和可追溯性較低，難以滿(mǎn)足公安為了順應(yīng)公安裝備信息化的潮流的需求。為打消持槍民警和管槍領(lǐng)導(dǎo)的后顧之憂(yōu)，滿(mǎn)足智慧警務(wù)需求，黃石港公安分局委托本團(tuán)隊(duì)訂制、研發(fā)了一種“智能可穿戴式警用槍綱”。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖1所示，智能可穿戴式警用槍綱是基于3D打印技術(shù)、嵌入式技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)等先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款新型智能警用產(chǎn)品。本產(chǎn)品由智能槍托、智能手環(huán)、PC端槍械安全管理平臺(tái)、槍械安全管理APP四部分組成。

圖1 智能可穿戴式警用槍綱系統(tǒng)框圖

1.1 硬件電路設(shè)計(jì)

1.1.1 智能警用槍托

為了保證槍支的正常使用，我們?cè)O(shè)計(jì)的槍托內(nèi)部結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)槍托完全一致。槍托內(nèi)利用GPRS無(wú)線(xiàn)透?jìng)骷夹g(shù)將GPS北斗定位信息和槍支狀態(tài)發(fā)送到云服務(wù)器供后臺(tái)管理者使用。當(dāng)槍托和手環(huán)距離3 m以?xún)?nèi)時(shí)，兩者會(huì)自動(dòng)配對(duì)；當(dāng)超出3 m時(shí)，手環(huán)會(huì)振動(dòng)提醒民警槍支離身。為了便于產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用，我們首先基于常用的“六四”式警用手槍研發(fā)，因?yàn)槌Ｓ玫木谩捌咂呤健?、“九二式”手槍外形均比“六四式”大，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)難度更低。在“六四式”警用手槍研發(fā)成功后，可直接將本產(chǎn)品移植到以上槍支。

槍托機(jī)械結(jié)構(gòu)利用3D打印繪圖軟件Pro/Engineer設(shè)計(jì)，在保證內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原裝槍托完全一致的情況下，將槍托外部?jī)蓚?cè)各加厚5 mm，并在兩側(cè)中間各設(shè)計(jì)出凹槽用于將我們?cè)O(shè)計(jì)的控制電路板和鋰電池分別植入，最后在槍托底部靠邊位置設(shè)計(jì)出穿線(xiàn)孔，用于放置電池和控制電路板連接的導(dǎo)線(xiàn)。槍托的CAD圖、3D圖分別如圖2、圖3所示。

圖3 槍托3D圖

為了讓改裝后的智能槍托盡量薄，以接近于原裝槍托。我們將槍托內(nèi)控制電路的PCB電路板設(shè)計(jì)成槍托的形狀，以充分利用槍托內(nèi)部空間，PCB電路圖如圖4所示。

圖4 槍托內(nèi)部集成電路板PCB圖

在槍托中植入的控制電路主要包括藍(lán)牙4.0模塊[3-6]、MC20定位模塊[7]、STM32單片機(jī)[8-10]、電源管理充放電電路、3.3伏降壓電路、SIM卡卡座、USB充電口。STM32單片機(jī)作為主控芯片，一方面通過(guò)和藍(lán)牙連接的IO口讀取來(lái)自藍(lán)牙的連接、斷開(kāi)的信息，另一方面使用串口。發(fā)送AT指令控制MC20模塊，并通過(guò)串口讀取MC20返回的定位信息。之后把上述信息處理后，用AT指令控制MC20模塊的無(wú)線(xiàn)透?jìng)鞴δ芤灾付ǖ母袷綄⑸鲜鲂畔⑸蟼鞯椒?wù)器。

1.1.2 智能警用手環(huán)

我們?cè)O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)和智能槍托配對(duì)的智能手環(huán)，其外觀(guān)同樣利用3D打印繪圖軟件Pro/Engineer設(shè)計(jì)，手環(huán)和槍托通過(guò)藍(lán)牙4.0通信，當(dāng)手環(huán)與槍支超過(guò)3 m的距離時(shí)，手環(huán)會(huì)震動(dòng)提醒民警槍支離身。

手環(huán)內(nèi)部主要由藍(lán)牙4.0模塊、振動(dòng)馬達(dá)、電源管理充放電電路、3.3伏降壓電路、USB充電口、指示燈、開(kāi)關(guān)這幾部分組成。其中藍(lán)牙4.0模塊的型號(hào)為HC-08，內(nèi)部的主控芯片為CC2540，通過(guò)BLE協(xié)議使之與槍托部分的藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)連接。并且有一IO口和振動(dòng)馬達(dá)電源口相連，當(dāng)藍(lán)牙斷開(kāi)連接時(shí)，IO口輸出高電平時(shí)振動(dòng)馬達(dá)振動(dòng)。

1.2 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于項(xiàng)目的需求，我們開(kāi)發(fā)了基于云平臺(tái)的槍械管理平臺(tái)和槍械管理APP。

在PC端的槍械管理平臺(tái)集槍械位置查詢(xún)、人槍分離警報(bào)提示、槍械領(lǐng)取管理、執(zhí)勤人員管理、用戶(hù)資料及修改等界面為一體，能實(shí)時(shí)定位所有槍支的位置和實(shí)時(shí)獲取人槍狀態(tài)信息，并且對(duì)警用槍支的領(lǐng)取與歸還進(jìn)行登記管理。圖5所示為槍械管理平臺(tái)的登錄界面，輸入賬號(hào)密碼即可登錄系統(tǒng)。如圖6所示為槍支領(lǐng)取管理界面，從此處可以領(lǐng)取、歸還槍支；如圖7所示為人員管理界面，從此處可以對(duì)持槍人員進(jìn)行統(tǒng)一的管理。圖8所示為槍支位置、狀態(tài)信息界面，從此處可以看到槍支的位置信息和人槍狀態(tài)信息。

圖5 槍械管理平臺(tái)登錄界面

圖6 槍械管理平臺(tái)槍支領(lǐng)取管理界面圖

圖7 槍械管理平臺(tái)人員管理界面圖

圖8 槍支定位管理

槍械管理APP集槍械位置查詢(xún)、人槍分離警報(bào)提示、用戶(hù)登錄、用戶(hù)資料及修改等界面為一體。通過(guò)使用該APP，負(fù)責(zé)槍械管理的公安民警能夠在移動(dòng)手機(jī)端實(shí)時(shí)了解槍支的位置信息、人槍狀態(tài)信息和槍支攜帶者的相關(guān)信息，比如攜帶槍支的民警的個(gè)人信息、責(zé)任領(lǐng)導(dǎo)和所屬部門(mén)等。如圖9所示為槍械管理APP的界面，當(dāng)在上方搜索欄填入槍支編號(hào)時(shí)，可以自動(dòng)定位槍支的位置，并顯示責(zé)任領(lǐng)導(dǎo)、所屬派出所等信息。

圖9 槍械管理APP界面

2 系統(tǒng)測(cè)試

本產(chǎn)品由黃石市公安局黃石港分局委托項(xiàng)目組訂制開(kāi)發(fā)，公安民警全程參與本產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與測(cè)試環(huán)節(jié)，本產(chǎn)品由黃石市公安局黃石港分局委托項(xiàng)目組訂制開(kāi)發(fā)，公安民警全程參與本產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與測(cè)試環(huán)節(jié)。

測(cè)試智能槍托時(shí)，我們將槍托裝在六四式手槍上，智能槍托和64式警用手槍可以完美匹配，保證槍支的正常安全使用，且使用時(shí)手感良好。當(dāng)智能槍托和手環(huán)距離3 m以?xún)?nèi)時(shí)，配對(duì)成功，此時(shí)人槍狀態(tài)正常。打開(kāi)槍械管理平臺(tái)和槍械管理APP，可以準(zhǔn)確地顯示槍支的位置和槍支的狀態(tài)，正常狀態(tài)下槍械管理平臺(tái)和槍械管理APP內(nèi)槍支狀態(tài)圖如圖10和圖11所示。

圖10 正常狀態(tài)下的槍械管理平臺(tái)

圖11 正常狀態(tài)下的槍械管理APP

當(dāng)我們將手環(huán)拿開(kāi)，手環(huán)距離槍支3 m以外時(shí)，手環(huán)發(fā)生振動(dòng)，此時(shí)打開(kāi)槍械管理平臺(tái)和槍械管理APP，可以看到提醒人槍分離的信息，并且能將槍支的位置準(zhǔn)確顯示。人槍分離狀態(tài)下槍械管理平臺(tái)和槍械管理APP內(nèi)槍支狀態(tài)圖如圖12和圖13所示。

圖12 人槍分離狀態(tài)下的槍械管理平臺(tái)(PC端)

圖13 人槍分離狀態(tài)下的槍械管理平臺(tái)(APP)

3 結(jié) 語(yǔ)

本文提供了一種智能警用槍械安全裝置的設(shè)計(jì)方法。本產(chǎn)品相比于傳統(tǒng)槍綱在安全性、智能性、可追溯性、實(shí)時(shí)性方面都有著巨大的優(yōu)勢(shì)，能充分滿(mǎn)足當(dāng)代智慧警務(wù)的需求。本設(shè)計(jì)榮獲2018年全國(guó)公安基層技術(shù)革新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。