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GIS 在巡邏管理上的應用
行政院海岸巡防署教育訓練中心科長 洪淑姿
銳俤科技協理 林維崗
壹、簡介
時至今日,地理資訊系統(GIS)已經從以往的專業系統,到目前普遍應用在大眾
的日常生活中,各種新的應用日新月異,對海岸巡防之任務可大幅提升了管理與決策
的效率與效能,也促進了使用上的便利性。巡邏是為保衛家園、財產、人員等所衍生
的一種防禦動作,若能確實執行,可有效預防例如犯罪、偷渡與走私…等問題的發
生;但傳統的巡邏管理方式不彰,無法強制每個巡邏員均能克盡職責,也因此暴露出
許多安全上的漏洞。是以本文針對此點,思考整合GIS、RFID、窄帶無線電傳輸技術,
搭配巡邏員隨身攜帶的無線電對講機,提出新一代的巡邏與管理方式,使到點資料能
即時傳回與管控,以增進管理效率,落實巡邏勤務。
貳、傳統巡邏管理
一、紙本式的巡邏管理
傳統的巡邏方式是在各個巡邏點設置簽到簿,由到達該點的巡邏員簽上姓名、到
達時間等資訊;所攜帶的無線電對講機,僅供通報資訊或緊急聯絡使用。而管理方式
則受限於裝備與技術,無法即時瞭解巡邏情況,只能事後透過定期收回這些簽到簿來
考核巡邏員是否有確實到點。
這樣的方式由來已久,不管是警察、軍隊、大樓保全…等等,都是採用這種方
式,但這種方式有幾個主要問題:
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(一)代簽補簽不易被發現:
若有不盡責的巡邏員,怠忽職守,應到未到,卻委託他人代簽,或者是事後
才予以補簽,或彼此串通等,除非仔細比對所有簽名筆跡,否則很難查到這
個弊端。而這個時候就算是配有無線電對講機,透過無線電呼叫,因為在視
線範圍之外,也只能聽巡邏員的一面之詞,來得知他目前的位置,換言之,
就算是謊報位置,控制中心端也無可奈何,因此可以說在巡邏過程中控制中
心對巡邏員是完全失去掌控的。
(二)簽名時為巡邏安全空窗期:
簽名時注意力必須轉移至紙本上一段時間,此時為巡邏員安全上的一大漏
洞,若遭有心人士突襲,則將措手不及,甚至賠上寶貴的性命。
(三)紙本收回、檢核、建檔、保存耗時費工:
大多數巡邏點沒有供書寫之處,因此很難書寫的工整,且許多人的簽名本就
是龍飛鳳舞,辨識不易,再加上一些破損、潮濕的情形,這些書面的資料處
理起來有相當的難度,也連帶使得代簽補簽的人敢肆無忌憚的一犯再犯。
二、改良式的巡邏管理
紙本式的巡邏管理方式弊病很多,也因此有幾種改良式的方法出來,但是這些方
式在實際運用時還是有問題及其不足之處:
(一)在巡邏點設置讀卡機,巡邏員持卡到巡邏點將卡片資料讀進讀卡機。此種方
式需考慮讀卡機供電問題,在戶外巡邏點並不實用,且設備維護也是個大問
題。
(二)在巡邏點設置卡片,巡邏員攜帶 PDA 或讀卡機設備到各巡邏點讀取,巡邏
完畢後,將讀卡設備連接至電腦,上傳所有讀卡資料。此種方式只能在巡邏
完後做考核,巡邏中的狀況仍無法掌握;而額外攜帶 PDA 或讀卡機增加了
巡邏員的負擔,也使得設備的毀損機率大增,大幅增加了維護的支出。
參、新一代巡邏管理系統
一、新科技的整合
(一)地理資訊系統 (GIS):
地理資訊系統是一套用電腦科技來輔助地理資訊的輸入、儲存、擷取、分析
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及展示的資訊系統,是具有整合空間資訊及協助解決真實世界問題的決策支
援系統,而地理資訊就是將任何具備空間分佈特性的資料,經一定程序處理
後所得到的資訊。根據這個資訊,我們可以很容易去了解及認識發生在某一
特定地點的事物與事件。目前已廣泛用於國土計畫、都市與區域計畫、土地
使用與管制、水資源管理、商業市場分析、汽車導航系統…等等。
在新一代的巡邏管理系統中,GIS系統係用來呈現各巡邏路線、各巡邏點於
電子地圖或者建築物圖之上,輔以即時的巡邏人員資訊,巡邏點已巡邏、未
巡邏的標示,俾掌握人員即時動態,有助於調度派遣,及有效遏止巡邏員的
怠忽職守,真正落實巡邏任務。同時所有的標示與時間均會儲存在資料庫
中,可隨時調閱歷史資料,進行報表的印製、績效的考核或巡邏路線的修訂
等。
圖 1:巡邏管理系統畫面
(二)無線射頻識別技術(RFID):
RFID 是「Radio Frequency Identification」的縮寫,中文可以稱為「無線射頻
識別系統」。 通常是由感應器(Reader)和 RFID 標籤(Tag)所組成的系
統,其運作的原理是利用感應器發射無線電波,觸動感應範圍內的 RFID 標
籤,藉由電磁感應產生電流,供應 RFID 標籤上的晶片運作並發出電磁波回
應感應器。
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在我們的設計構想中,所採用的是一般廣泛用於各單位門禁管制的被動式低
頻率感應卡(125KHz),讀取速度雖較慢,但已足夠,而且其不需供電、不
受潮濕環境影響、無法複製、可彩色印刷文字相片、大量生產成本低廉的特
性,更適合這項應用。
在新一代的巡邏管理系統中,共採用兩種 RFID 卡:一種是厚卡,要求的是
堅固耐用,用於各巡邏點以取代舊有的巡邏簽到簿,稱為簽到感應卡(PLC);
另一種是薄卡,要求的是輕便易攜帶,用來作為各巡邏員的識別之用,稱為
巡邏員卡(PIC)。
圖 2:簽到感應卡與巡邏員卡
(三)無線電傳輸:
無線電通信早已廣泛被使用,諸如員警、軍方、保全等均配置有專用的VHF/
UHF手持無線電對講機,作為即時的聯絡工具,而無線電的基礎建設,如中
繼台、基站、控制中心等也相當完備,若能整合利用這種通信網絡,不僅系
統會更加可靠,還能節省龐大的通訊費用,巡邏員身上也不需增添昂貴的讀
卡裝備。但這種無線電屬於窄帶無線電,它的特性是速率低、半雙工、傳輸
誤碼率高、頻率共用,因而使得窄帶無線電傳輸不容易作為可靠的資料傳輸
媒介。
在新一代的巡邏管理系統中,在這個部分加強了糾錯與檢錯的能力,同時輔
以一套儲存重傳及防碰撞的機制,克服了這樣的問題。使在巡邏點讀取的
RFID 卡片資料,可以正確無誤的回傳到控制中心,也因此才能達到系統即
時性處理的需求。整合這些處理機制以及 RFID 讀取器,將其設計在外觀類
似手持麥克風的裝置中,這個裝置稱為巡邏讀取器(PRU),PRU運用對講
機的喇叭、麥克風、PTT等接點與對講機連接,同時具備一啟動讀卡按鈕,
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啟動後會發出聲響提示,將其靠近卡片 7~10公分,即可讀取卡片資料,接
著 PRU會自動啟動對講機 PTT,將資料發射出去。
由於無線電傳輸回來的資料是類比的,要轉入電腦處理必須是數位的,同樣
的如果電腦端要下達命令到 PRU 端時,則需要將數位轉成類比,因此在控
制中心的無線電基站之後,進入電腦之前,必須要有一個裝置負責類比與數
位之間的轉換,以及對收到的資料做糾錯及檢錯,以確保資料的正確性,這
個裝置我們稱為基站資料處理器(BDU)。有了巡邏讀取器與基站資料處理
器,就可以讓資料可以更正確可靠的透過窄帶無線電傳輸。
圖 3:巡邏讀取器 圖 4:基站資料處理器
二、新的巡邏方式
整合了前一章所提的各項新技術,新的巡邏方式系統架構如下圖:
圖 5:系統架構圖
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首先舊有的紙本簽到簿全部改用 PLC取代,PLC可用黏貼或其他方式固定,但須
注意不能固定在金屬表面,否則會影響卡片的感應。
巡邏員在出發前將巡邏讀取器(PRU)與無線電對講機連接及做好固定,開啟對
講機,PRU會同步開啟,接著啟動讀卡,先讀取自己的巡邏員卡,以告知系統哪一位
巡邏員將出發巡邏,接著將無線電對講機保持於待機狀態。
巡邏員到達各巡邏點時,啟動PRU讀卡,靠近該巡邏點的 PLC,讀取PLC識別碼
資料後,經過 PRU 內部處理,接著 PRU 會自動啟動無線電對講機,立即將此識別碼
資料依特定格式送出。在確認系統端收到後,PRU會自動清除剛才所讀取的巡邏點資
料。在簽到過程中,不再需要手寫,PRU會以聲音提示目前的狀態,所以巡邏員的注
意力可以完全專注在周遭環境的狀況。接著依序第二巡邏點、第三巡邏點…,至巡邏
完最後一點,回到單位後,巡邏員再讀取一次巡邏員卡(PIC),以告知系統巡邏結束。
三、新的管理方式
首先系統在建置時,各巡邏點的所在位置與資料必須要建置於資料庫中,並對應
於一張簽到感應卡(PLC)的識別碼,因此即可由PLC的識別碼得知為哪一個巡邏點。
接著是各巡邏員的資料也需要進資料庫,如姓名、所屬單位、照片等,並對應於一張
巡邏員卡(PIC),也因此憑 PIC卡號就可以知道是哪位巡邏員。
在巡邏過程中,從各巡邏員出發的回報,以及到達巡邏點位置的回報,控制中心
可以透過巡邏管理系統,隨時掌握最新動態,瞭解各線目前巡邏進度,並可以透過電
子地圖清楚掌握各巡邏員相對位置,若臨時有特殊狀況,即可立即進行調度。同時系
統可設定延遲告警,若巡邏員未能於指定時間內到達下一巡邏點,系統端即自動發出
警示音,主動告知控制中心作適當處置。
圖 6:以電子地圖顯示巡邏狀態
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因為所有回傳的資料都會儲存於資料庫,因此可以非常容易的從系統中調出指定
時間,指定巡邏員的資料,可以看到何時出發、何時到達各巡邏點、各點間隔時間等
詳盡的資料,並可以報表列印輸出,不管作為績效考核,或者是路線調整的參考依
據,都非常的快速精確。
圖 7:巡邏報表
具備各巡邏員即時的到點資料後,透過軟體的設計,還可以做出更多滿足不同管
理決策需求的功能,令許多以往不可能做到的,現今都變成可能。
四、優點與挑戰
新一代的巡邏管理有許多的優點,在此列舉幾項主要特點,例如:
(一)即時性:
此為最大特點,到達巡邏點即時回報,使過去不可能掌握的巡邏中動態變為
可能,不僅讓控制中心端得以即時調度派遣,而巡邏員也因此在外的安全多
了一層保障,並使得巡邏員不敢再單方面的謊報位置,怠忽職守,直接就全
面提升了巡邏的品質,無形中已達到了巡邏管理,大大減輕了管理人員的負
擔。
(二)高效率:
電子數位化的處理,省去巡邏員手寫簽名,以及省去管理人員事後收集、整
理、檢核紙本的龐大工作量,同時巡邏點搭配電子地圖的呈現,使所有動態
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一目了然。事後的歷史報表更大幅節省了以往的作業時間,因此此方式大幅
提高了巡邏以及管理的效率。
(三)低成本:
要真正的能普及應用,價格是非常重要的因素。零通訊費、沿用原無線電設
備、感應卡價格低廉,使新的巡邏管理方式有更低的成本,卻有更強的功
能。一般若要達到即時性,多採用 GPRS 或 3G 的無線通訊方式,龐大的通
訊費用會使用戶卻步,而此一系統走的是窄頻無線電,是既有的無線電資
源,所以通訊費用是零;另外沿用原有的無線電通訊設備,更是省去了一大
筆新設備的採購、安裝、教育訓練費用;而感應卡採用的是最廣泛使用的類
型,價格低廉,容易購置或更換。
(四)易安裝:
簽到感應卡不需電源,可以很容易的取代原有的紙本方式。巡邏讀取器隨插
即用,只需連接上對講機固定後即可使用;而因為使用原有的無線電通信設
備,省去了許多的安裝工作,像中繼台等設備連設定值均不需異動即可使用。
(五)易維護:
安裝於戶外的簽到感應卡不怕風吹、日曬、雨淋,使用壽命長,若損壞或遭
破壞,因其價格低廉,容易安裝,可以很容易補上,若巡邏路線經常異動調
整,也很容易因應。
新的巡邏管理方式有許多的優點,但在實際規劃使用時還有一些要考慮的問題,
有良好的規劃才能讓系統運作有最好的效果:
(一)對講機的不同:
市面上不同廠牌的對講機非常多,所提供的介面與接頭形式不盡相同,沒辦
法加以標準化,而且各家對講機的特性不同,所以對應不同的廠牌,PRU均
需要做一些先期的調校,才能確保通訊的效果。
(二)無線電通訊盲區:
若無線電設備建置時沒有做良好的規劃與實測,則可能在巡邏區域內有些地
方是無法通話的,也連帶會使得到點簽到的資料無法即時傳回,雖 PRU 有
設計儲存重傳機制,但即時性卻會因此打折扣,因此遇到這樣的情況時,需
要檢討原有無線電設備的規劃,以及檢討巡邏點的設定。
(三)系統容量:
窄帶無線電資源有限而珍貴,因此在規劃系統時必須要考慮話音溝通與資料
傳遞的資源分配,要考量同一段時間同時在巡邏的人數,與使用話音溝通的
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人數與通話頻率與時間,有多少頻率可供使用等因素,綜合這些因素作一整
體考量,才能讓系統運作最有效率。
肆、結論
本文提供了一個新的巡邏管理方法,整合了 GIS、RFID、無線電傳輸等技術,就
實務上確實對海岸巡防、警察勤務或森林之巡守員等可有效提升巡邏與巡邏管理的效
率,而且即時的到點簽到回報,除了使得巡邏員的安全受到多一層的保障,也使控制
中心可以更快速的臨時調派,無形中直接遏止了巡邏員怠忽職守的念頭,讓巡邏能夠
確實地依規劃的時間、規劃的路線進行,使人員、生命、財產得到最佳的保障。