基于GPRs的公安交警移动警务系统设计与实现

随着我国城市建设规模的扩大，车辆日益增多，交通运输的经营管理和合理调度，警用车辆的指挥和安全管理，违章车辆实时处罚已成为公安、交通系统中的一个重要问题。以前的交通警务管理系统将车辆管理，驾驶员违章，事故积分等信息现场由交警进行记录，由交警将每天的工作上报到所在公安局，再录入到公安交警综合处理系统中，这样一种工作方式只能实现静态数据的处理，将车辆的管理工作人为分开，增加工作量，远远不能适应交警工作的移动性，突发性，实时性的特点。
    因此基于各种架构与技术的公安移动警务系统被提出并设计出来。本文以GPRS无线传输网络为依托，借助J2ME技术与Oracle 9i数据库设计开发了一套实时与公安系统数据中心进行数据交换的公安交警移动警务系统，最终通过手机终端进行了测试，该系统的使用将极大地提高一线交警管理和办案工作效率。

1 GPRS在公安警务工作的应用分析
    GPRS是通用分组无线业务的简称，是在现有的GSM系统上发展起来的一种新的承载业务。主要是在现有的GSM网络中增加一些节点：网关GPSRS支持节点GGSN，服务GPRS支持节点SGSN。GPRS网络实现了多时隙捆绑、数据压缩等各种有利于高速数据传输的功能。其主要网络单元功能分为以下几个部分：
    (1)分组控制单元(PCU)：主要用于完成无线数据块的转换，把分组业务送往SGSN，把话音业务送往MSC(移动交换中心)；
    (2)SGSN：执行移动性管理、安全功能、接入控制和路由选择等功能；
    (3)GGSN：负责提供GPRS PLMN(公用陆上移动通信网)与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制(如防火墙)；
    (4)边界网关(BG)：边界网关用于PLMN间GPRS骨干网的互联，它应具有基本的安全功能；
    (5)计费网关(CG)：通过与GPRS网络中的计费实体通信，用于收集各GSN(GPRS服务支持节点)发送的计费数据记录；
    (6)域名服务器(DNS)：负责提供GPRS网内部SGSN，GGSN等网络节点的域名解析以及APN(访问接入点)的解析。
    它在公安警务工作的应用特点主要体现在以下几个方面：
    (1)网络覆盖范围广：GPRS支持Internet上最广泛使用的IP协议和x．25协议，能够提供Internet和其他网络的随时随地全球无缝接入，真正实现公安人员移动办公。
    (2)资源利用率高：移动警务系统网络选择上，如果通过公安系统单独建立专用网络通道则成本过高。GPRS是在原有的GSM网络的基础上发展起来，引入分组交换的传输方式，使用者只有在发送或接收数据期间才占有资源，按实际通信的数据流量为计费标准，提高资源利用率。
    (3)数据带宽：采用内部的无线对讲网络不能满足网络的带宽要求，GPRS的数据传输速度可达57．6 Kb／s，最高可达171 Kb／s，能很好满足公安工作实时性和突发性要求。
    (4)传输安全可靠：数据传输过程中，IP数据包通过分组交换技术被分成若干片段，通过不同的路由以存储转发的方式传送到目的端，再组成完整的数据。数据包可连续发送，从而能够保证公安工作实时传输的可靠性。

2 系统设计
    公安交警移动系统功能主要分为以下部分：
    违章处罚系统 登记驾驶员违章信息及处罚信息，主要有罚款、记分、吊扣、拘留、撤销和强制措施等处罚管理，完全适应违章当场处罚程序和一般处罚程序以及强制措施的处理程序。
    手机拍照违章 根据违章信息，对车辆及个人进行拍照存储，记录其违章信息，通报对应违章车主，同时给予对应车辆驾驶员相应处罚，其处罚数据进入违章处罚系统中，实时打印罚单。
    对帐系统 将收款点交款和处罚存根罚款进行自动比对，已准确、迅速统计出违章交款情况；通过应交款统计、实交款统计及两者差值，方便对交款点的监督。
2．1 系统网络拓扑结构设计与实现
    公安交警移动警务通系统，基于跨无线移动平台，采用内外网分离架构，多通道内外网隔离技术，在数据高速传递的同时保证公安专网数据的安全性。系统由移动终端，移动通信网络，无线系统隔离局域网，公安内网4大部分组成：
    移动终端 具备一定计算、存储、传输功能的手机，PDA和移动设备，公安交警通过安装在移动终端的软件系统进行信息的采集、查询、比对。
    移动通讯网络 负责移动终端和无线系统隔离局域网之间的通信。移动终端发起无线请求，来自移动终端的数据经过基站后分流，通过SGSN完成移动台和GPRS骨干网之间的数据发送和接收。GGSN在GPRS网络和公用数据网之间起关口的作用，通过它与Internet网进行连接。再通过防火墙过滤进入公安外网。
    无线系统隔离局域网 由存储外网数据库的外网服务器，认证服务器和隔离／请求转发器及物理安全网闸构成。通过现有的GPRS网络和转发器将移动终端发出的数据请求接入到外网服务器，得到数据请求的结果通过XML数据格式实时返回给移动终端。物理隔离网闸连接公安内网服务器和外网服务器2个系统之间，不存在通信的物理连接，逻辑连接，信息传输协议，将外网服务器的数据包进行分解，重组为静态数据，并对静态数据进行安全审查，确认为安全的数据进入公安内网服务器。
    公安内网 是由公安内部的核心数据库(车辆信息管理库，被盗车辆信息库，三逃／高危人员信息库，流动人员信息库，常住人员信息库)，内网服务器，隔离／请求转发器及数据接口模块组成。通过安全隔离网闸，将公安内网的数据库与外网服务器内的数据库进行实时单向同步，将核心数据库信息传输到外网服务器，杜绝外部攻击公安内网的可能性。GPRS网络拓扑结构如图1所示。

2．2 系统软件结构设计与实现
    移动无线交警系统软件端由客户端软件设计，服务器端软件设计，模块管理系统及后台数据库组成。
客户端软件采用J2ME来设计，J2ME充分利用Java语言的平台无关性跨平台运行，支持HTTP，TCP等网络协议，可以直接访问Internet。支持高效率的分布式计算，有利于充分利用移动设备上的资源。J2ME提供MIDP 2．O规范，它要求所有的MIDP设备实现HttpConnection接口，这样所有遵从MIDP规范的设备在HTTP协议下都可以相互通信。通过这个接口，客户端程序实时与服务端发生通信。为了减少与服务器端的交互，将数据字典信息存储在客户端，提高了系统的性能。
    客户端的软件复杂度较大，界面多，因此需考虑到软件的重用性，而且目前系统还只是交警版，将来会扩展到火警版，民警版，采用以前简单的模式设计将有可能导致系统的效率低下。因此，系统的设计模式采用MVC(model view controller)模式，将系统的应用分成3个层即模型层，视图层和控制层，模型层。模型层封装了系统的核心数据，系统的功能。视图层解释模型层，并将数据及系统的功能通过界面显示，控制层定义应用程序行为，协调模型和视图。将这3个层分离，有利于不同模块的分工负责，提高程序的扩展性和健壮性。
    服务器端程序的开发选择选择SerVlet，JaVaBean。Servlet通过HTTP建立起与客户端基于主求与回应的动态模式。客户端通过GPRS无线通信网络向服务端发送HTTP请求，服务器端接收请求响应调用相应的JavaBean业务逻辑模块，通过JDBC访问移动交警后台数据库，并将查询处理结果通过Servlet返回给客户端显示。
    移动交警系统客户端频繁请求数据库连接，不但占用系统资源，而且有可能导致系统崩溃，因此，服务器端建立了数据库连接池，将一定数量的连接预先放入，需要时从连接池中取，这样实现多个请求共享资源，提高数据库的访问效率。
    人物照片和车辆照片的采集和比对是公安工作重要的一环，服务器端对客户端发过来的图片以大对象(Blob)类型存储在数据库相应的字段，并在服务器端对图像进行相应的增强处理，公安民警根据需要可以现场通过蓝牙打印机打印车主证件，罚单信息，及查询和比对人物车辆照片，适应公安交警实时性，移动性的要求。
2．3 模块管理系统及后台数据库
    模块管理系统包括警员权限管理系统和系统更新模块，警员权限管理授予不同的警员对系统访问的不同权限。系统更新模块是当系统有模块功能改变，或增加新的功能时，通过此模块不同的警员可以实时下载不同的更新版本。后台数据库采用Oracle 9i数据库，Oraele 9i是一种引入面向对象的数据库系统，采用对象／关系模型，不仅处理传统的表结构信息，而且支持其他多媒体数据类型，如文本，视频，图形等。采用高级网络技术和分布式结构，可将数据和应用驻留在多台计算机上，同时保证计算机之间的通信是透明的。提供了自动备份和恢复功能，提高了良好的安全性。
2．4 系统实现
    系统通过中国移动的GPRS网络在Nokia N72进行了现场实测，并与有线模拟器进行对比，结果如表1所示。

    由实测结果可知，系统运行速度在可接受的范围内，可满足公安业务的功能需求，与原有的人工方式相比，省时又省力。使用界面友好，便于用户使用和对后期系统的维护升级，提高了公安交警与中心数据交换的效率。

3 结语
    本文所描述的移动警务系统在Nokia N72机型上通过测试。系统综合利用无线移动存储技术，嵌入式数据库技术，网络安全技术等。该系统具有实时查询车辆信息，被盗车辆查询，车主信息采集和查询，实时打印车主信息及罚单，交警管理等功能，系统提高了公安交警的工作效率。随着第三代移动通信(3G)的全面推广，网络传输速率将大大提高，系统的应用前景将十分广阔。