一種智能警用槍械安全裝置的設計

章 磊 熊 波 石長浩 索珈順 白青崗

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

0 引 言

當前，反恐形勢日益嚴峻，暴力犯罪在一定程度上長期存在，公安民警配槍執法已成常態。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，保護國家及公民的合法權益。反之，若管理不當，落入不法分子手中，則會對社會和公民的財產、身體甚至生命造成傷害。根據2002年公安部印發《公安民警違反公務用槍管理使用規定行政處分若干規定》，公安民警致使公務用槍丟失、被盜、被搶，將被給予警告直至記大過處分。隨著各級公安機關對違規使用槍支，槍支丟失等違規行為問責的力度日益加大，少數民警害怕因槍支問題受到追責，出現了“畏槍”思想；個別領導害怕受到連帶追責，為了確保“不出問題”，將槍支束之高閣，一存了之[1-2]。除了在管理、問責制度上確保槍支安全外，還需要一套辦法能時刻提醒、約束配槍民警，要槍不離身，槍支丟失后可以迅速定位、找回。

傳統槍綱是一種機械連接裝置，僅能利用掛鉤和繩索將槍支和攜槍者進行機械綁定。在民警執勤時，使用不便利，隱蔽性不強；若發生狀況，導致槍支與槍綱分離、或者槍支與槍綱一同離開攜槍者，攜槍者難以及時發現，遠程的管理者也難以立刻獲得報警通知。因此，傳統槍綱的安全性和可靠性及實時性和可追溯性較低，難以滿足公安為了順應公安裝備信息化的潮流的需求。為打消持槍民警和管槍領導的后顧之憂，滿足智慧警務需求，黃石港公安分局委托本團隊訂制、研發了一種“智能可穿戴式警用槍綱”。

1 系統設計

如圖1所示，智能可穿戴式警用槍綱是基于3D打印技術、嵌入式技術、互聯網云平臺等先進技術設計開發的一款新型智能警用產品。本產品由智能槍托、智能手環、PC端槍械安全管理平臺、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框圖

1.1 硬件電路設計

1.1.1 智能警用槍托

為了保證槍支的正常使用，我們設計的槍托內部結構與傳統槍托完全一致。槍托內利用GPRS無線透傳技術將GPS北斗定位信息和槍支狀態發送到云服務器供后臺管理者使用。當槍托和手環距離3 m以內時，兩者會自動配對；當超出3 m時，手環會振動提醒民警槍支離身。為了便于產品的推廣與應用，我們首先基于常用的“六四”式警用手槍研發，因為常用的警用“七七式”、“九二式”手槍外形均比“六四式”大，開發設計難度更低。在“六四式”警用手槍研發成功后，可直接將本產品移植到以上槍支。

槍托機械結構利用3D打印繪圖軟件Pro/Engineer設計，在保證內部結構與原裝槍托完全一致的情況下，將槍托外部兩側各加厚5 mm，并在兩側中間各設計出凹槽用于將我們設計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計出穿線孔，用于放置電池和控制電路板連接的導線。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。我們將槍托內控制電路的PCB電路板設計成槍托的形狀，以充分利用槍托內部空間，PCB電路圖如圖4所示。

圖4 槍托內部集成電路板PCB圖

在槍托中植入的控制電路主要包括藍牙4.0模塊[3-6]、MC20定位模塊[7]、STM32單片機[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單片機作為主控芯片，一方面通過和藍牙連接的IO口讀取來自藍牙的連接、斷開的信息，另一方面使用串口。發送AT指令控制MC20模塊，并通過串口讀取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模塊的無線透傳功能以指定的格式將上述信息上傳到服務器。

1.1.2 智能警用手環

我們設計開發了一個和智能槍托配對的智能手環，其外觀同樣利用3D打印繪圖軟件Pro/Engineer設計，手環和槍托通過藍牙4.0通信，當手環與槍支超過3 m的距離時，手環會震動提醒民警槍支離身。

手環內部主要由藍牙4.0模塊、振動馬達、電源管理充放電電路、3.3伏降壓電路、USB充電口、指示燈、開關這幾部分組成。其中藍牙4.0模塊的型號為HC-08，內部的主控芯片為CC2540，通過BLE協議使之與槍托部分的藍牙無線連接。并且有一IO口和振動馬達電源口相連，當藍牙斷開連接時，IO口輸出高電平時振動馬達振動。

1.2 軟件平臺設計

基于項目的需求，我們開發了基于云平臺的槍械管理平臺和槍械管理APP。

在PC端的槍械管理平臺集槍械位置查詢、人槍分離警報提示、槍械領取管理、執勤人員管理、用戶資料及修改等界面為一體，能實時定位所有槍支的位置和實時獲取人槍狀態信息，并且對警用槍支的領取與歸還進行登記管理。圖5所示為槍械管理平臺的登錄界面，輸入賬號密碼即可登錄系統。如圖6所示為槍支領取管理界面，從此處可以領取、歸還槍支；如圖7所示為人員管理界面，從此處可以對持槍人員進行統一的管理。圖8所示為槍支位置、狀態信息界面，從此處可以看到槍支的位置信息和人槍狀態信息。

圖5 槍械管理平臺登錄界面

圖6 槍械管理平臺槍支領取管理界面圖

圖7 槍械管理平臺人員管理界面圖

圖8 槍支定位管理

槍械管理APP集槍械位置查詢、人槍分離警報提示、用戶登錄、用戶資料及修改等界面為一體。通過使用該APP，負責槍械管理的公安民警能夠在移動手機端實時了解槍支的位置信息、人槍狀態信息和槍支攜帶者的相關信息，比如攜帶槍支的民警的個人信息、責任領導和所屬部門等。如圖9所示為槍械管理APP的界面，當在上方搜索欄填入槍支編號時，可以自動定位槍支的位置，并顯示責任領導、所屬派出所等信息。

圖9 槍械管理APP界面

2 系統測試

本產品由黃石市公安局黃石港分局委托項目組訂制開發，公安民警全程參與本產品的開發與測試環節，本產品由黃石市公安局黃石港分局委托項目組訂制開發，公安民警全程參與本產品的開發與測試環節。

測試智能槍托時，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，且使用時手感良好。當智能槍托和手環距離3 m以內時，配對成功，此時人槍狀態正常。打開槍械管理平臺和槍械管理APP，可以準確地顯示槍支的位置和槍支的狀態，正常狀態下槍械管理平臺和槍械管理APP內槍支狀態圖如圖10和圖11所示。

圖10 正常狀態下的槍械管理平臺

圖11 正常狀態下的槍械管理APP

當我們將手環拿開，手環距離槍支3 m以外時，手環發生振動，此時打開槍械管理平臺和槍械管理APP，可以看到提醒人槍分離的信息，并且能將槍支的位置準確顯示。人槍分離狀態下槍械管理平臺和槍械管理APP內槍支狀態圖如圖12和圖13所示。

圖12 人槍分離狀態下的槍械管理平臺(PC端)

圖13 人槍分離狀態下的槍械管理平臺(APP)

3 結 語

本文提供了一種智能警用槍械安全裝置的設計方法。本產品相比于傳統槍綱在安全性、智能性、可追溯性、實時性方面都有著巨大的優勢，能充分滿足當代智慧警務的需求。本設計榮獲2018年全國公安基層技術革新獎一等獎。