基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統設計

張玉宣，張月霞，楊瑞琪，羅振宇

(1.北京信息科技大學 信息與通信工程學院，北京 100101; 2.北京信息科技大學 北京高動態導航技術重點實驗室，北京 100101)

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統設計

張玉宣1,2，張月霞1,2，楊瑞琪1,2，羅振宇1,2

(1.北京信息科技大學 信息與通信工程學院，北京 100101; 2.北京信息科技大學 北京高動態導航技術重點實驗室，北京 100101)

隨著經濟和社會的快速發展，服務行業的種類和業務量正在急劇增長，排隊等候成為人們經常面臨的問題，為了解決排隊等候的秩序問題，設計了一種基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統;該系統可以通過APP預約軟件可以進行遠程預約排號，也可以通過服務大廳的固定取號端進行實時排隊取號;通過APP預約軟件使人們不必前往辦事地點就可以進行排隊取號，不僅方便了人們辦理各種業務，節省了排隊時間，而且在進行排隊取號時不再受到時間和地點的限制;該系統在設計模式上采用了軟硬件協同的方法進行設計，對系統的軟硬件進行集成開發，各模塊之間使用無線方式進行連接，簡化了布線的復雜性，增強了系統的穩定性;該系統具有安裝快捷，使用維護方便，成本低廉，便于擴展等特點。

智能排隊叫號系統；TD-LTE；APP預約軟件；軟硬件協同設計

0 引言

近年來，隨著我國科學技術與社會經濟的快速發展，前往各種機構辦理事務時的人工排隊已經不能滿足人們對于時間的要求，因此融合了計算機技術、嵌入式技術和通信技術的智能排隊系統也就應運而生。智能排隊叫號系統的誕生不僅節省了人們排隊時間的時間，也方便、簡單了辦事的流程，對于建設“智慧城市”國家戰略具有非常重要的意義[1]。

現有的智能排隊叫號系統具有自動分流排隊、打印票號、呼叫與顯示等功能，實現了排隊叫號系統的基本功能。而且有一些排隊叫號系統還增加了許多增值功能，如員工安排、高端客戶識別、窗口業務分析等，使得系統的服務功能越來越完善。但是這些排隊叫號系統基本上都是采用固定取號機進行排隊取號，也就是用戶必須到辦事服務大廳才能取號排隊，這樣用戶取號后還要等待很長的一段時間才能辦理業務[2]。另外，這些系統的各種設備之間均采用有線的連接方式，使得整個系統的布線復雜，成本較高。因此研究一種方便快捷、成本低廉的智能排隊叫號系統成為當前研究的熱點[3]。

本文設計了一種基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統，該系統由APP預約軟件、固定取號終端、中心服務器、語音呼叫終端等組成。該系統采用軟硬件協同設計，各模塊之間均采用無線方式連接，簡化了布線的復雜性。用戶可以通過固定取號端進行排隊取號，也可以通過APP預約軟件進行預約排隊。該系統簡化了系統的復雜性，給人們排隊帶來便利，節約排隊等待時間，提高辦事效率。

1 系統功能與工作流程

1.1 系統功能

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統的主要功能主要包括預約、取號、排隊、等待和叫號等。具體功能如下：

(1)用戶可以在辦理事務的地點使用固定取號端進行排隊取號。

(2)用戶可以使用APP預約軟件進行遠程預約取號。

(3)用戶可以選擇服務類型，并通過固定取號端打印票號信息。

(4)系統會通過中央顯示屏實時滾動顯示現在排隊狀態。

(5)系統會在工作人員按下叫號鍵時進行語音呼叫和屏幕顯示提醒用戶前往辦理事務。

(6)系統具有叫號、重呼、清除、暫停等功能。

(7)工作人員可實時查看等待人數、正在服務號碼。

1.2 工作流程

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統工作流程如圖1所示，用戶在確定辦事地點之后，首先確定是通過APP預約軟件進行預約排隊，還是前往辦事地點排隊等待。如果采用預約軟件進行預約排隊，用戶可以使用軟件向中心服務器發送服務類型，服務器接收到信息后向用戶返回預約信息，包括服務類型、預約號碼、預約密碼和隊列信息等。用戶前往辦事地點，在固定取號端上輸入預約密碼進行預約信息打印，即可等待工作人員語音呼叫。如果用戶選擇直接進行取號排隊，則需要在固定取號端輸入要辦理的業務類型，然后系統會打印出用戶所在隊列信息以及號碼，最后只需等待語音呼叫進行業務辦理。

圖1 系統工作流程圖

2 系統設計方案

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統主要由APP預約軟件、固定取號端、中心服務器、語音呼叫端組成。如圖2所示，各個部分功能如下。

圖2 系統組成框圖

(1)APP預約軟件：用于進行遠程預約排隊，并接收預約信息。

(2)固定取號端：用于進行現場取號排隊，并具備排隊信息打印功能。

(3)中心服務器：負責整個系統的數據處理與控制，完成與各個模塊的信息交互。

(4)語音呼叫端：用于進行語音呼叫，并顯示呼叫信息。

3 系統硬件實現

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統硬件電路是由單片機電路、RNF無線傳輸電路、語音呼叫電路、按鍵電路、TD-LTE接口和液晶顯示電路等，以及所包含了外置設備構成。系統的硬件電路如圖3所示。

圖3 系統硬件電路圖

(1)單片機電路。

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統主要是由AT89S52單片機來完成所有的數據處理與控制[4]。單片機電路所實現的主要功能是分析處理APP軟件與固定取號端的輸入信號，判斷是否有排隊取號發生，且判斷辦理業務的類別。然后判斷是否有語音呼叫按鍵輸入信號，如果有按鍵叫號，則輸出語音叫號信號，并且在液晶屏上顯示叫號的隊列種類以及其隊列排隊號數。

(2)NRF無線傳輸電路。

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統中無線通信模塊選用的是由Nordic公司出品的NRF2401單芯片無線收發芯片，芯片工作于2.4～2.5 GHz的全球免申請(ISM)頻率，包括一個完全集成的頻率合成器，功率放大器，晶體振蕩器和調制器，它具有小體積、寬電壓、低功耗等特點[5]。使用NRF可實現無線傳輸的方式，在距離、場地宏大的地方，可以避免不必要的布線等作業，為配置裝備節省了更多的資源，也便于日后的設備護理等。

(3)語音呼叫電路。

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統中語音呼叫模塊選用的是SC8013系列芯片，該芯片是Winbond推出的單片優質語音錄放芯片，并提供多項新功能，包括內置的多信息管理系統，新信息提示，雙運作模式，以及可定制的信息操作指示音效[6]。芯片內部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大器、揚聲器驅動線路、振蕩器與內存等的全方位整合系統功能。該芯片通過無線傳輸模塊與單片機相連，當工作人員按下呼叫鍵后芯片會接收到單片機發出的呼叫指令，把信息轉換成電壓信號傳送給揚聲器進行語音呼叫，它具有音質好、寬電壓應用靈活等特點。

(4)液晶顯示電路。

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統中液晶顯示模塊選用的是LCD1602顯示屏，它是典型的一種工業字符型液晶顯示屏，能夠同時顯示32個字符(16列2行)[7]。LCD1602的數據線與控制線分別與單片機相應的管腳相連，并連接一個上拉電阻使檢測信號由不確定電平狀態拉到5V電平，這樣單片機就能準確地判斷是不是有信號變化了。單片機通過控制線與數據線控制液晶顯示屏顯示當前排隊號數或是當前叫號號碼。

(5)按鍵電路。

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統所使用的按鍵由固定取號端的2個按鍵(兩種業務選擇按鍵)和兩個語音呼叫端的叫號按鍵組成，一共是4個按鍵[8]。固定取號端的2個按鍵的主要功能是負責不同業務用戶排隊隊列的取號工作。而語音呼叫端的2個按鍵主要功能是負責不同窗口通過語音呼叫通知用戶其前來辦理業務，且在液晶顯示屏上顯示出來。

(6)TD-LTE接口。

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統中TD-LTE接口主要是通過使用移動運營商的4G網絡來實現通信。TD-LTE接口不僅可以支持4G網絡還可以向下兼容2G/3G，支持TD-SCDMA/WCDMA/ EDGE/GPRS/GSM/CDMA1X/EVDO 等模式，這樣就可以在用戶使用不同制式的移動通信網絡時依舊可以有效地進行預約排隊，該接口具有通信速度快、頻譜寬、通信靈活等特點[10]。

4 系統的軟件實現

基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統的軟件設計主要是中心服務器中收發與控制信息的設計，分別從APP預約軟件預約、預約信息打印、固定取號端取號和語音呼叫4個方面進行軟件規劃，中心服務器軟件程序的設計過程如圖4所示。

圖4 中心服務器軟件流程圖

系統首先進行自檢，然后服務器檢測是否接收到預約短信，若檢測到預約短信，則提取預約短信中的業務類別，中心服務器根據實時隊列信息分配隊列號碼并生成預約密碼，最后返回預約信息。

若系統未收到預約短信，或是預約短信已經受理完成，則判斷是否接收到預約信息打印指令，當接收到預約信息打印指令后，則根據用戶輸入的預約密碼查詢預約信息，然后返回到固定取號端進行打印。

若系統未收到預約信息打印指令，或是預約信息打印已經受理完成，則判斷是否接收到固定取號指令，當接收到固定取號指令后，中心服務器根據用戶選擇的業務類別與實施隊列狀態分配隊列號碼，然后返回到固定取號端進行打印。

若系統未收到固定取號指令，或是固定取號已經受理完成，則判斷是否接收到語音呼叫指令，當接收到語音呼叫指令后，則根據工作人員所在的業務處理類別，查詢隊列狀態，然后返回隊列號碼到語音呼叫端進行呼叫。

5 系統測試結果

系統測試實物如圖5所示，將中心服務器打開進行功能配置，進行短信預約測試。如圖6所示，用戶在使用APP預約軟件發送字母“A”后，中心服務器會返回隊列號碼信息“Your number: 011”。

圖5 系統測試實物圖 圖6 短信預約圖

將中心服務器與固定取號端進行無線連接，進行固定取號測試。當用戶在固定取號端按下取號建后，固定取號端顯示屏會顯示取號信息“Welcome Your number: 001”。

將中心服務器與語音呼叫端進行無線連接，進行語音呼叫測試。當工作人員按下叫號鍵后，揚聲器將進行語音播報并通過屏幕顯示隊列信息“Welcome Current No.001”。

6 總結

本文設計了一種基于TD-LTE短信平臺的智能排隊叫號系統，該系統可以使用APP預約軟件通過TD-LTE短信平臺隨時隨地的進行預約排隊，還可以使用固定取號端準確為客戶進行自動排隊，整個系統實現了全無線連接，節省了布線的困擾。通過設計中心服務器，該系統可以保證在復雜信息場所也能夠快速、有效的為用戶服務，對于節省排隊時間，方便人們生活具有非常重要的意義。

[1] 曲 豪. 嵌入式智能排隊叫號系統的設計與實現[D]. 武漢：華中師范大學, 2009.

[2] 楊連國. 醫院智能排隊叫號系統的設計與實現[D]. 南京：東南大學, 2006.

[3] 劉 敏. 基于Android平臺銀行排隊系統的設計與實現[D]. 成都：電子科技大學, 2013.

[4] 張海兵，李敏.Protel電路設計實例與分析[M].北京:國防工業出版社，2008.

[5] 張 霞，周 克，何 威,等.基于MCS-51單片機的液晶顯示設計[J].現代機械，2014，(3):71-74.

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[7] 魏 萊. 醫院病房語音呼叫系統的設計與實現[D]. 成都：電子科技大學, 2015.

[8] 王洪濤，鞏志軍.LCD顯示器選型與設計[J].機電產品開發與創新，2010，23(2):63-64.

[9] 孫增圻，鄧志東，張再興.智能控制理論與技術(第二版)[M].北京:清華大學出版社，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。

北京市屬高等學校高層次人才引進與培養計劃項目(CIT&TCD201504058)、國家自然科學基金重點項目(51334003)、國家自然科學基金(61473039)、高動態導航北京市實驗室開放課題(HDN2014004)和北京市教委市屬高校創新能力提升計劃項目(PXM2013_014224_000093)。

張玉宣(1990-)，男，河北石家莊人，碩士研究生，主要從事衛星導航技術方向的研究。

1671-4598(2017)01-0137-04

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

TP3

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