*智能化管理及安全防范系統
閱讀：2270發布時間：2015-1-19
一、監獄現狀
我國目前的監獄人員管理現狀，多數還停留在以獄警巡查加攝像機監視報警的階段，人工作業仍占絕大比重，信息化程度比較低，而信息采集仍然只是單純依靠手工輸入，無法將信息系統和在押人員真正的關聯起來。由于目前監獄信息化建設相對滯后，以致不斷導致一系列惡性事件的發生，如：河南監獄、陜西漢中、安徽界首、呼和浩特、湖南常德、防城港、阜陽市等等，給社會造成極大危害，為防止越獄事件的再次發生，防止*分子再次危害社會，使監獄的信息智能化建設變得易異常迫切。RFID技術在國內急速發展給監獄智能化建設帶來新的契機，為提高監區管理工作的信息化水平，推動監獄在押人員管理工作向制度化、規范化、實時化發展，確保監區安全穩定，逐步實現監區“智能化監管”奠定了堅實基礎。
二、系統設計方案
2.1系統建設指導思想和原則
系統建設以提高監區管理工作信息化水平、防止越獄事件發生為目的，以實現監區管理工作的實時、、科學為著眼點，以信息系統推廣及全面應用為核心，以低投入、益、重質量為目標，在數字信息化監區建設的總體框架內進行系統設計和總體規劃，按照“統籌規劃、分步建設、邊建邊用、逐步完善”的整體建設思路，全面推進監區在押人員管理和行政管理工作的信息化和現代化進程。
系統研發與建設遵循以下原則：
2.1.1注重整體規劃
在押人員智能化管控系統由在押人員基本情況管理、腕帶標簽管理、電子地圖范圍定位和在押人員考評管控4個子系統構成，它們分屬于數字監區總體支撐平臺的不同應用層次，其中在押人員基本情況管理和腕帶標簽管理屬于總體平臺的基礎數據層，與單位管理、字典庫管理、在押人員權限管理系統同屬于基礎平臺；電子地圖管理和人員考核管控系統屬于總體平臺的應用層。因此，要在數字監區總體支撐平臺的框架內進行系統規劃，作為數字監區建設的組成部分進行設計和開發。
2.1.2立足自主研發
系統建設的核心技術采用市場通用的標準2.4G及125K低頻觸發技術，2.4G傳輸效率達到了2Mbps，接收端和發射端之間并不需要連續性工作，從而大大降低了功耗、延長電池續航時間。同時為了避免27Mhz無線頻段容易出現互相干擾的現象，2.4G還采用了自動調頻技術，接收端和傳輸端能夠找到可用頻段。此外，更重要的是2.4G無線射頻技術為雙向傳輸模式，避免27Mhz單向傳輸容易出現信號斷續的情況。
2.4Ghz為公共頻段并不需要向任何組織或者個人交納費用，其成本相對其他無線網絡技術（如：WiFi/藍牙等）要低廉不少。采用2.4G無線模塊配合我公司自主研發設計輔助電路以及單片機加密處理程序，形成一套安全穩定的電子定位系統。
2.1.3著眼未來發展
在系統整體架構、服務設備選型、腕帶標簽類型、基礎數據采集等方面，均充分考慮后續功能的實現，兼顧設備的兼容性、系統的擴充性、功能的擴展性和應用的多樣性；
2.1.4強化系統規范
系統開發和資源建設符合統一的技術規范和表征體系，注重開發工作的連續性和共享性，注意為后續系統的研發、推廣留有規范的數據及控制接口。統一開發應用技術、數據存儲格式、信號傳輸制式、互聯接口模式等技術指標；
2.1.5發揮建設效益
系統開發與建設要結合監區現有實際情況，在現有系統基礎上進一步加強監區的管理工作；按照統籌規劃、邊建邊用、逐步完善的建設思路，充分發揮建設效益。
2.2系統原理
監獄智能化管理及安全防范系統通過RFID電子標簽的應用，以電子標簽作為目前的標識碼，它具備不易破損、數據可靠、使用周期長、有效通訊距離遠等特點，是替代條形碼、紅外線標識的*選擇。將其安裝在受控目標上，作為目標的*標識進行追蹤和定位。工作時，管理人員通過聯網的無線識別基站進行追蹤和定位目標。
2.2.1電子標簽工作原理
電子標簽（RFID）技術是一種無線射頻自動識別技術，是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，實現對靜止的或移動中的待識別物品的自動機器識別，系統中通過電子標簽技術研發、制作出電子腕帶和獄警卡兩種產品。
射頻識別系統一般由三個部分組成，即電子標簽、閱讀器、后臺管理軟件。應用中，電子標簽附著在待識別的物品、設備、人員上，當附著電子標簽的待識別物品、設備、人員進入閱讀器讀取范圍時，閱讀器自動以無線的方式將電子標簽中的約定識別信息接收或將特定的信息寫入，從而實現自動識別物品或自動收集物品標識信息的功能。
2.2.2RFID自動識別技術原理
RFID與短程通信設備組成的系統主要包含智能RFID、RFID的讀寫設備(Read-WriteUnits，簡稱RWU)兩部分，讀寫設備RWU和RFID之間的無線通信實現信息管理系統與RFID之間的信息交流。
讀寫設備RWU是RFID的讀寫控制器，由微處理器、安全模塊和微波通訊控制器和RS232、485、TCP/IP等通訊接口等組成，以短程通訊協議和微波無線傳遞手段，實現RWU與RFID的之間安全可靠的信息交換目的，RWU通過RS232、485、WIFI、GPRS、TCP/IP等與上位機連接，從上位機接收控制命令和數據并返回數據。
2.2.3.區域定位跟蹤原理
ABC為閱讀器，接收范圍恒定，腕帶標簽為同一參數且增益型標簽。增益自動可循環（分別為0db1db2db3db）。在發射數據時候同時可發送本身的天線增益數據。
示意圖：
當腕帶標簽增益zui大為3db時，ABC閱讀器都能接收到信號
當腕帶標簽增益zui大為1db時，AC閱讀器能接收到信號
當腕帶標簽增益zui大為0db時，A閱讀器能接收到信號
由此可以通過軟件計算出腕帶標簽zui靠近A，即把腕帶標簽定位在A附近，實現區域定位
2.3系統組成部分
系統有三部分組成：監獄智能化管理及安全防范系統軟件、RFID數據采集系統和視頻報警聯動系統
監獄智能化管理及安全防范系統軟件主要有三個部分組成：
1）監獄智能化管理及安全防范系統采集端：接收數據系統，后臺運行，無操作界面。
2）監獄智能化管理及安全防范系統服務器：僅放在管理中心，由管理員登陸，可進行基礎數據維護，并顯示所有樓層定位信息。
3）監獄智能化管理及安全防范系統客戶端：放在客戶端，由一般用戶登陸，顯示當前樓層的定位信息。
監獄智能化定位系統服務器的主要功能包括：基本信息配置（字典表管理，基站管理，用戶管理）、區域管理（樓層信息，區域信息）、檔案管理（標簽管理，檔案管理）、查詢歷史記錄、實時定位、定位回放、實時點名、特殊事件處理、求助報警功能等
RFID數據采集系統主要有以下幾個部分組成：
1）2.4G閱讀器（定向讀寫器、全向讀寫器）
定向閱讀器：主要應用于監獄圍墻被激活腕帶標簽的信號接收及空曠區域信號的大范圍覆蓋和大區域的定位。
全向閱讀器：主要應用于監獄生產區、生活區、餐廳等區域的定位，同時也接收監獄室內被激活標簽的信號。
2）125K低頻觸發器（門禁觸發器、周界觸發器）
門禁觸發器：主要運用于監獄各監區在押人員出入門禁方向判斷，通過該門禁激活器可實現在押人員、獄警的遠距離開放式考勤并實時記錄出入時間，也可通過門禁激活器實現大區域的定位；
周界觸發器：主要運用于監獄圍墻的控制及較寬門禁人員進出的判斷，通過周界觸發器，可以防止監獄在押人員從大門、圍墻逃竄，防止越獄時間的發生。
3）防拆卸監獄腕帶標簽（防拆卸、防水、防沖擊、可更換電池）
防拆卸監獄腕帶標簽：該腕帶融合了125K&2.4G兩個頻段，若客戶有需要可再復合一張IC卡以實現門禁考勤、食堂就餐、超市購物的功能；該腕帶主要功能是給監獄在押人員佩戴，防止或者杜絕監獄在押人員通過圍墻、門禁逃獄；
4）獄警電子標簽（具有求助、報警功能）
獄警電子標簽：獄警電子標簽有監獄獄警佩戴，主要起到保護自身生命安全的作用，當
獄警遇到監獄在押人員圍攻或者有發現有在押人員聚眾斗毆、逃獄等發生時，可通過獄
警標簽按鈕及防拆卸掛鏈實現求助報警，避免嚴重事故的發生；
5）手持式閱讀器
手持式閱讀器主要作用：獄警對保外就醫的在押人員監控（在押人員離開獄警一定區域，手持機及時報警并通過手持機GPRS遠傳功能將手持機GPS或者警車GPS坐標信息及特殊求助信號信息發回到后臺的指揮中心，以方便指揮中心采取應急處置措施，避免事故發生；
6）計算機網絡設備
計算機網絡設備包括計算機服務器、顯示器、網絡交換器、集線器、網絡機柜等；
視頻報警聯動系統的組成：
視頻報警聯動系統主要有攝像機、云臺、防護罩、鏡頭、報警控制器、聲光報警器等組成
三、系統總體架構
3.1系統總體設計圖紙
監獄系統整體設計圖紙
備注：整個監獄的設計包括監獄圍墻周界區域、生產車間及生活區等內部區域、圍墻內非房間內區域三個部分，三個部分互為獨立又密切關聯，共同形成了三道監獄安全防范體系。
3.2軟件系統架構
軟件系統架構
四、系統功能
1）受控目標實時跟蹤監測及突發事件按鈕求助，位置自動顯示；
2）實時查詢、打印當前及某時間段內受控目標數量（生產區、生活區、休閑區等）、活動軌跡及分布情況；
3）在押人員擅闖禁區后臺自動報警。有些區域為限制區域（圍墻警戒區、危險品源區等），不經*的在押人員非法闖入后臺系統自動報警并彈出事發點視頻窗口；在監獄重要關口，可事先設定通過權限及時間段權限，未經*人員出入關口將自動引發報警；
4）非*離位報警，生活區、生產區、監舍、獄警崗哨區等特定區域的在押人員或者獄警未經*不得擅自離開該區域，一旦非法離開，系統自動報警，離開人員身份信息、位置信息自動顯示；
5）軌跡回放，監獄管理人員及有權限領導根據自己的權限可以查詢某一監獄在押人員或者某一批在押人員在某段時間的運動軌跡；
6）在押人員脫離看管后臺自動報警，獄警佩戴手持機與在押人員腕帶通過后臺*，可實現互相之間通訊，兩者之間的距離超出允許的范圍，后臺自動啟動報警裝置；
7）緊急報警求助，緊急求助分兩種情況：*、獄警在受到在押人員圍攻或者獄警發現某些在押人員有不良企圖，可按下獄警卡按鈕或者扯斷防拆卸掛鏈進行緊急求助；第二、監獄在押人員遇到圍毆情況或者其它威脅自身安全情況時，可按動腕帶標簽求助按鈕求救；
8）一卡通功能，監獄電子腕帶內置了非接觸一卡通芯片。獄警卡可以實現門禁、電子門鎖、巡檢、考勤和內部消費功能，在押人員電子腕帶可以實現就餐、內部消費等功能；
9）查詢統計和報表功能，管理系統能自動生成符合管理者日常管理所使用的各種圖表
包括：柱狀圖、餅圖、曲線圖、列表等。這些圖表可方便的幫助監獄管理者分析統計一段
時期以來的各類人員的工作情況、活動情況，以及各類報警事件的發生情況、發生頻率、
發生地點、發生原因等監獄管理所必需的各類因素。
10）*及其離位報警，對于未經領導*的*，被強行帶出哨崗監控區域，將會立刻觸發報警器進行報警；
11）視頻聯動，現場實時在線；哨崗、監舍、生產區、生活區、休閑區等安裝監控探頭，探頭全天候工作，信息實時存儲在硬盤存儲器內。當閱讀器接收到特殊ID（在押人員闖入未*區域、獄警被圍毆等）時，發一條指令給后臺服務管理器，從而在軟件上彈出視頻框，管理人員可即時查詢發生異常情況位置及現場情形，避免險情出現；
五、系統總體設計
整體規劃是監獄智能化管理及安全防范系統建設的重中之重，我司對近幾年越獄事件的進行了詳細調查，又根據監獄獄警工作流程、監獄在押人員活動規律，將監獄智能化管理及安全防范系統的建設分為三個部分：監區智能化管理系統、監區外醫療服務機構智能化管理系統、保外就醫中途智能化管理，三部分相輔相成，共同構筑了監獄智能化管理及安全防范系統。
以下我們將從監獄智能化管理及安全防范系統三個組成部分詳細講解：
5.1監區智能化管理系統
監區智能化管理系統的建設主要包括以下幾部分：1、監獄圍墻、生產區、生活區等周界管理系統；2、生活區、生產區、餐廳、監舍等門禁、區域實時定位系統；3、崗哨和*管理系統；
1）監獄圍墻、生產區、生活區等周界管理系統
監獄圍墻
監獄圍墻是監獄智能化管理及安全防范系統的zui后一道安全保障，是防止監獄在押
人員逃獄zui重要的關卡，對整個監獄系統的安全起著決定性的作用，因此對于設備的穩定性、時效性、抗干擾性等要求*，為保證系統運行的穩定，在方案設計方面我方都予以了周全考慮。
監獄圍墻周界管理系統組成：2.4G定向閱讀器+125K周界式激活器+125K攬式天線，設備安裝布置示意圖如下：
監獄周界功能：防止在押人員越獄；當在押人員靠近電子圍墻3米左右位置（誤差不超過50厘米），臺報警裝置將自動啟動報警，同時大屏幕會顯示事發地點場景-闖入禁區在押人員身份信息、位置信息并通過視頻聯動功能在線查看現場情況；
監獄周界安裝方式：沿圍墻中部或距離圍墻30公分淺埋地下（周界纜式天線需套PVC管，以免天線彎曲變形、被水腐蝕等），每50米安裝一臺周界式激活器和一枚防水性測試電子標簽（當激活器損壞后臺可檢測出來，以保證激活器的穩定工作）、每80米安裝一臺定向式閱讀器作為信號接收機。
生產區、生活區等
生產區、生活區的邊界也需安裝定向讀寫器+周界激活器+周界纜式天線，以防止在押人員在未經允許的情況進入非法區域，防范意外事故的發生；監控中心獄警及監獄高層領導可以根據實際的需要，對邊界進行設置，如：在押人員距離邊界多遠距離報警、在押人員在某段時間不允許進入某一區域、在押人員在某一時間段可以進入周界清理草坪等等；
二、區域實時定位系統；
◇區域門禁管理系統
門禁管理現狀調查：在押人員由生活區至生產區上工、餐廳就餐或由生產區返回生活區，都由隊長帶隊，經過內外管門崗*通道進行登記進出。目前采用人工登記和清點人數的方式，獄警工作強度很高。通過區域門禁管理系統可以直接將點名的數據通過局域網或者WIFI、GPRS等傳送到獄警的PDA上或者后臺監控中心，從而減輕獄警的工作強度。
區域門禁管理系統功能：對在押人員從監獄生活區至工作生產區域、餐廳、牢房等經過門崗（大門）時進行實時點名及特定權限的設置（某在押人員只能在規定的時間內通過門禁，否則將引發報警），以加強監獄管理的規范化和安全性；
以生活區域到生產區為例說明，如下圖：
門禁監測圖
描述
l在生活區與生產區域通道安裝1-2套125K門禁激活器和信號接收機（現場環境決定），因該通道為所有在押人員進入生產區或返回生活區的*通道，每天人流量較大，為了系統可靠性更高，可采用雙天線門禁；
l對所有在押人員進出的信息（在押人員個人信息、數量、出入時間），系統都會自動記錄，并可與后臺系統規則自動匹配，當不符合通過規則的在押人員通過時，值班室立刻進行聲光報警，并對違規事件進行記錄。
◇區域實時定位系統
區域實時定位系統主要是對監獄生活區、工作區、活動區等大范圍區域的人員進行監控，通過全向定位器、定向閱讀器、邊界激活器的結合，針對生產區、活動區等進行位置監測，實時了解在押人員及獄警的詳細情況，可直觀了解到該區域人員實際的數量、人員信息等，通過軟件可對其一目了然，極大的減少了獄警的工作量，實現向科技要警力的途徑。
車間工作區示意圖
車間區域定位監測圖
監舍區示意圖
監舍區定位監測圖
【功能描述】
l在室內外勞動場所、重點監舍、衛生間、廣場等區域通過全向定位接收器及定向定位接收器結合實現信號覆蓋；
l系統每隔5~10秒（可設定）對區域內在押人員進行點名，當在押人員脫離區域時，系統立即告警，并顯示告警位置及違規在押人員信息。
l系統也可根據事件段對各個區域進行受控限制，如在受控時間段內，有人員進入該區域，系統立即進行聲光報警，通知就近獄警及時處理，極大的避免了意外情況的發生，受控時間的設置同監獄規定可以靈活更改。
5.2監區外醫療服務機構智能化建設
監獄智能化管理及安全防范系統的整體建設需要兼顧在押人員保外就醫醫療服務機構的智能化建設，zui近幾年囚犯借助保外就醫越獄事件時有發生，一次次慘痛的教訓告誡我們，不能忽視對在押在押人員看管的各個環節。
考慮到整個監獄人員智能化建設的成本費用及監區外醫療服務機構的特殊性，監區外醫療服務機構智能化建設，可采取重點布控、著眼未來、逐步完善的方針，如：大樓出入口、樓層間通道、電子圍墻、醫院大門出入口等安裝定位設備，以防止意外事故的發生；
5.3外出定位監控智能化建設
外出定位監控智能化建設主要是對在押人員外出勞動、保外就醫，針對臨時外出勞動區域及行駛車輛內部區域采取的一種遠程RFID監控定位跟蹤點名的方式實現向科技要警力的模式。
在警車車頂或者警車內部安裝一套全向閱讀器或PDA手持機，通過結合的方式對重疊區域進行實時監控，同時將監控信息通過GPRS網絡實時傳回到監獄信息中心。
見下圖：
在押人員監外勞動監控圖
GPRS網絡通訊圖
【功能描述】
l在保外就醫、外區勞動途時，讀寫器會實時將在押人員數量信息、身份信息、獄警信息等情況及時傳遞到監獄信息中心，以便信息中心隨時了解在押人員動向；
l在外勞動需首先通過警車設計邊界，當勞動改造人員接近周界時，系統告警，同時在車內終端進行顯示，并將相關信息傳送回監獄信息中心；
l勞動改造人員需在設定區域內工作，系統定時回報位置信息；
l獄警遇到緊急情況及時發送求助信號，信號通過GPRS網絡傳到后臺，防止發生意外事故；
系統按間隔區域設置定位器，定位器采用電池供電，可移動靈活的配置。
上海仁微電子科技有限公司
