智慧监狱:监狱人员定位管理系统建设方案

   行业应用方案     2019-04-17     RFID世界网    700    0    
核心提示:在押人员智能化管控系统由在押人员基本情况管理、腕带标签管理、电子地图范围定位和在押人员考评管控4个子系统构成,它们分属于数字监区总体支撑平台的不同应用层次,其中在押人员基本情况管理和腕带标签管理属于总体平台的基础数据层,与单位管理、字典库管理、在押人员权限管理系统同属于基础平台;电子地图管理和人员考核管控系统属于总体平台的应用层。因此,要 在数字监区总体支撑平台的框架内进行系统规划,作为数字监区建设的组成部分进行设计和开发。
一、 监狱现状
我国目前的监狱人员管理现状,多数还停留在以狱警巡查加摄像机监视报警的阶段,人工作业仍占绝大比重,信息化程度比较低,而信息采集仍然只是单纯依靠手工输入,无法将信息系统和在押人员真正的关联起来。由于目前监狱信息化建设相对滞后,以致不断导致一系列恶性事件的发生,如:河南监狱、陕西汉中、安徽界首、呼和浩特、湖南常德、防城港、阜阳市等等,给社会造成极大危害,为防止越狱事件的再次发生,防止犯罪分子再次危害社会,使监狱的信息智能化建设变得易异常迫切。RFID技术在国内急速发展给监狱智能化建设带来新的契机,为提高监区管理工作的信息化水平,推动监狱在押人员管理工作向制度化、规范化、实时化发展,确保监区安全稳定,逐步实现监区“智能化全方位监管”奠定了坚实基础。

二、 系统设计方案
2.1 系统建设指导思想和原则
系统建设以提高监区管理工作信息化水平、防止越狱事件发生为目的,以实现监区管理工作的实时、高效、科学为着眼点,以信息系统推广及全面应用为核心,以低投入、高效益、重质量为目标,在数字信息化监区建设的总体框架内进行系统设计和总体规划,按照“统筹规划、分步建设、边建边用、逐步完善”的整体建设思路,全面推进监区在押人员管理和行政管理工作的信息化和现代化进程。

系统研发与建设遵循以下原则:
2.1.1注重整体规划
在押人员智能化管控系统由在押人员基本情况管理、腕带标签管理、电子地图范围定位和在押人员考评管控4个子系统构成,它们分属于数字监区总体支撑平台的不同应用层次,其中在押人员基本情况管理和腕带标签管理属于总体平台的基础数据层,与单位管理、字典库管理、在押人员权限管理系统同属于基础平台;电子地图管理和人员考核管控系统属于总体平台的应用层。因此,要
在数字监区总体支撑平台的框架内进行系统规划,作为数字监区建设的组成部分进行设计和开发。

2.1.2立足自主研发
系统建设的核心技术采用市场通用的标准2.4G及125K低频触发技术,2.4G传输效率达到了2Mbps,接收端和发射端之间并不需要连续性工作,从而大大降低了功耗、延长电池续航时间。同时为了避免27Mhz无线频段容易出现互相干扰的现象,2.4G还采用了自动调频技术,接收端和传输端能够找到可用频段。此外,更重要的是2.4G无线射频技术为双向传输模式,避免27Mhz单向传输容易出现信号断续的情况。

2.4Ghz为公共频段并不需要向任何组织或者个人交纳专利费用,其成本相对其他无线网络技术(如:WiFi/蓝牙等)要低廉不少。采用2.4G无线模块配合我公司自主研发设计辅助电路以及单片机加密处理程序,形成一套安全稳定的电子定位系统。

2.1.3着眼未来发展
在系统整体架构、服务设备选型、腕带标签类型、基础数据采集等方面,均充分考虑后续功能的实现,兼顾设备的兼容性、系统的扩充性、功能的扩展性和应用的多样性;
2.1.4强化系统规范
系统开发和资源建设符合统一的技术规范和表征体系,注重开发工作的连续性和共享性,注意为后续系统的研发、推广留有规范的数据及控制接口。统一开发应用技术、数据存储格式、信号传输制式、互联接口模式等技术指标;
2.1.5发挥建设效益
系统开发与建设要结合监区现有实际情况,在现有系统基础上进一步加强监区的管理工作;按照统筹规划、边建边用、逐步完善的建设思路,充分发挥建设效益。

2.2 系统原理
监狱智能化管理及安全防范系统通过RFID电子标签的应用,以电子标签作为目前最先进的标识码,它具备不易破损、数据可靠、使用周期长、有效通讯距离远等特点,是替代条形码、红外线标识的最佳选择。将其安装在受控目标上,作为目标的唯一标识进行追踪和定位。工作时,管理人员通过联网的无线识别基站进行追踪和定位目标。

2.2.1电子标签工作原理
电子标签(RFID)技术是一种无线射频自动识别技术,是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别,系统中通过电子标签技术研发、制作出电子腕带和狱警卡两种产品。
射频识别系统一般由三个部分组成,即电子标签、阅读器、后台管理软件。应用中,电子标签附着在待识别的物品、设备、人员上,当附着电子标签的待识别物品、设备、人员进入阅读器读取范围时,阅读器自动以无线的方式将电子标签中的约定识别信息接收或将特定的信息写入,从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

2.2.2 RFID自动识别技术原理
RFID与短程通信设备组成的系统主要包含智能RFID、RFID的读写设备(Read-Write Units,简称RWU)两部分,读写设备RWU和RFID之间的无线通信实现信息管理系统与RFID之间的信息交流。
读写设备RWU是RFID的读写控制器,由微处理器、安全模块和微波通讯控制器和RS232、485、TCP/IP等通讯接口等组成,以短程通讯协议和微波无线传递手段,实现RWU与RFID的之间安全可靠的信息交换目的,RWU通过RS232、485、WIFI、GPRS、TCP/IP等与上位机连接,从上位机接收控制命令和数据并返回数据。

2.2.3. 区域定位跟踪原理
A B C为阅读器,接收范围恒定,腕带标签为同一参数且增益型标签。增益自动可循环(分别为0db 1db 2db 3db)。在发射数据时候同时可发送本身的天线增益数据。

示意图:
监狱人员定位管理系统
当腕带标签增益最大为3db时,ABC阅读器都能接收到信号
当腕带标签增益最大为1db时,AC阅读器能接收到信号
当腕带标签增益最大为0db时,A阅读器能接收到信号
由此可以通过软件计算出腕带标签最靠近A,即把腕带标签定位在A附近,实现区域定位

2.3 系统组成部分
系统有三部分组成:监狱智能化管理及安全防范系统软件、RFID数据采集系统和视频报警联动系统
监狱智能化管理及安全防范系统软件主要有三个部分组成:
1) 监狱智能化管理及安全防范系统采集端:接收数据系统,后台运行,无操作界面。
2) 监狱智能化管理及安全防范系统服务器:仅放在管理中心,由管理员登陆,可进行基础数据维护,并显示所有楼层定位信息。
3) 监狱智能化管理及安全防范系统客户端:放在客户端,由一般用户登陆,显示当前楼层的定位信息。
监狱智能化定位系统服务器的主要功能包括:基本信息配置(字典表管理,基站管理,用户管理)、区域管理(楼层信息,区域信息)、档案管理(标签管理,档案管理)、查询历史记录、实时定位、定位回放、实时点名、特殊事件处理、求助报警功能等

RFID数据采集系统主要有以下几个部分组成:
1)2.4G阅读器(定向读写器、全向读写器)
定向阅读器:主要应用于监狱围墙被激活腕带标签的信号接收及空旷区域信号的大范围覆盖和大区域的定位。
全向阅读器:主要应用于监狱生产区、生活区、餐厅等区域的定位,同时也接收监狱室内被激活标签的信号。
2)125K低频触发器(门禁触发器、周界触发器)
门禁触发器:主要运用于监狱各监区在押人员出入门禁方向判断,通过该门禁激活器可实现在押人员、狱警的远距离开放式考勤并实时记录出入时间,也可通过门禁激活器实现大区域的精确定位;
周界触发器:主要运用于监狱围墙的控制及较宽门禁人员进出的判断,通过周界触发器,可以防止监狱在押人员从大门、围墙逃窜,防止越狱时间的发生。

3)防拆卸监狱腕带标签(防拆卸、防水、防冲击、可更换电池)
防拆卸监狱腕带标签:该腕带融合了125K&2.4G两个频段,若客户有需要可再复合一张IC卡以实现门禁考勤、食堂就餐、超市购物的功能;该腕带主要功能是给监狱在押人员佩戴,防止或者杜绝监狱在押人员通过围墙、门禁逃狱;
4)狱警电子标签(具有求助、报警功能)
狱警电子标签:狱警电子标签有监狱狱警佩戴,主要起到保护自身生命安全的作用,当
狱警遇到监狱在押人员围攻或者有发现有在押人员聚众斗殴、逃狱等发生时,可通过狱
警标签按钮及防拆卸挂链实现求助报警,避免严重事故的发生;

5)手持式阅读器
手持式阅读器主要作用:狱警对保外就医的在押人员监控(在押人员离开狱警一定区域,手持机及时报警并通过手持机GPRS远传功能将手持机GPS或者警车GPS坐标信息及特殊求助信号信息发回到后台的指挥中心,以方便指挥中心采取应急处置措施,避免事故发生;
6)计算机网络设备
计算机网络设备包括计算机服务器、显示器、网络交换器、集线器、网络机柜等;
视频报警联动系统的组成:
视频报警联动系统主要有摄像机、云台、防护罩、镜头、报警控制器、声光报警器等组成

三、系统总体架构
3.1 系统总体设计图纸
监狱人员定位管理系统
监狱系统整体设计图纸
备注:整个监狱的设计包括监狱围墙周界区域、生产车间及生活区等内部区域、围墙内非房间内区域三个部分,三个部分互为独立又密切关联,共同形成了三道监狱安全防范体系。

3.2 软件系统架构
监狱人员定位管理系统
软件系统架构
四、系统功能
1) 受控目标实时跟踪监测及突发事件按钮求助,位置自动显示;
2) 实时查询、打印当前及某时间段内受控目标数量(生产区、生活区、休闲区等)、 活动轨迹及分布情况;
3) 在押人员擅闯禁区后台自动报警。有些区域为限制区域(围墙警戒区、危险品源区等),不经授权的在押人员非法闯入后台系统自动报警并弹出事发点视频窗口;在监狱重要关口,可事先设定通过权限及时间段权限,未经授权人员出入关口将自动引发报警;

4)非授权离位报警,生活区、生产区、监舍、狱警岗哨区等特定区域的在押人员或者狱警未经授权不得擅自离开该区域,一旦非法离开,系统自动报警,离开人员身份信息、位置信息自动显示;
5) 轨迹回放,监狱管理人员及有权限领导根据自己的权限可以查询某一监狱在押人员或者某一批在押人员在某段时间的运动轨迹;
6) 在押人员脱离看管后台自动报警,狱警佩戴手持机与在押人员腕带通过后台授权,可实现互相之间通讯,两者之间的距离超出允许的范围,后台自动启动报警装置;

7) 紧急报警求助,紧急求助分两种情况:第一、狱警在受到在押人员围攻或者狱警发现某些在押人员有不良企图,可按下狱警卡按钮或者扯断防拆卸挂链进行紧急求助;第二、监狱在押人员遇到围殴情况或者其它威胁自身安全情况时,可按动腕带标签求助按钮求救;
8) 一卡通功能,监狱电子腕带内置了非接触一卡通芯片。狱警卡可以实现门禁、电子门锁、巡检、考勤和内部消费功能,在押人员电子腕带可以实现就餐、内部消费等功能;
9) 查询统计和报表功能,管理系统能自动生成符合管理者日常管理所使用的各种图表
包括:柱状图、饼图、曲线图、列表等。这些图表可方便的帮助监狱管理者分析统计一段
时期以来的各类人员的工作情况、活动情况,以及各类报警事件的发生情况、发生频率、
发生地点、发生原因等监狱管理所必需的各类因素。

10) 武警及其离位报警,对于未经领导授权的武警及枪械,被强行带出哨岗监控区域,将会立刻触发报警器进行报警;
11) 视频联动,现场实时在线;哨岗、监舍、生产区、生活区、休闲区等安装监控探头,探头全天候工作,信息实时存储在硬盘存储器内。当阅读器接收到特殊ID(狱警枪支非法离身、在押人员闯入未授权区域、狱警被围殴等)时,发一条指令给后台服务管理器,从而在软件上弹出视频框,管理人员可即时查询发生异常情况位置及现场情形,避免险情出现;

五、 系统总体设计
整体规划是监狱智能化管理及安全防范系统建设的重中之重,我司对近几年越狱事件的进行了详细调查,又根据监狱狱警工作流程、监狱在押人员活动规律,将监狱智能化管理及安全防范系统的建设分为三个部分:监区智能化管理系统、监区外医疗服务机构智能化管理系统、保外就医中途智能化管理,三部分相辅相成,共同构筑了监狱智能化管理及安全防范系统。
以下我们将从监狱智能化管理及安全防范系统三个组成部分详细讲解:

5.1 监区智能化管理系统
监区智能化管理系统的建设主要包括以下几部分:1、监狱围墙、生产区、生活区等周界管理系统; 2、生活区、生产区、餐厅、监舍等门禁、区域实时定位系统;3、岗哨和武警枪支管理系统;
1)监狱围墙、生产区、生活区等周界管理系统

监狱围墙
监狱围墙是监狱智能化管理及安全防范系统的最后一道安全保障,是防止监狱在押
人员逃狱最重要的关卡,对整个监狱系统的安全起着决定性的作用,因此对于设备的稳定性、时效性、抗干扰性等要求极高,为保证系统运行的稳定,在方案设计方面我方都予以了周全考虑。
监狱围墙周界管理系统组成:2.4G 定向阅读器+125K 周界式激活器+125K 揽式天线,设备安装布置示意图如下:监狱人员定位管理系统
监狱周界功能:防止在押人员越狱;当在押人员靠近电子围墙3米左右位置(误差不超过50厘米),台报警装置将自动启动报警,同时大屏幕会显示事发地点场景-闯入禁区在押人员身份信息、位置

信息并通过视频联动功能在线查看现场情况;
监狱周界安装方式:沿围墙中部或距离围墙30公分浅埋地下(周界缆式天线需套PVC管,以免天线弯曲变形、被水腐蚀等),每50米安装一台周界式激活器和一枚防水性测试电子标签(当激活器损坏后台可检测出来,以保证激活器的稳定工作)、每80米安装一台定向式阅读器作为信号接收机。

生产区、生活区等
生产区、生活区的边界也需安装定向读写器+周界激活器+周界缆式天线,以防止在押人员在未经允许的情况进入非法区域,防范意外事故的发生;监控中心狱警及监狱高层领导可以根据实际的需要,对边界进行设置,如:在押人员距离边界多远距离报警、在押人员在某段时间不允许进入某一区域、在押人员在某一时间段可以进入周界清理草坪等等;

2)岗哨、武警枪支管理系统
岗哨、武警枪支管理系统的建设包括两部分:
第一、岗哨武警枪支智能化监控子系统;
第二:周界狱警巡查实时跟踪定位管理子系统;

◇ 岗哨武警枪支智能化监管子系统
岗哨武警枪支智能化监控子系统建设规划图
建设规划图
每个岗哨内部或者顶部安装一台信号接收机和一台激活器,负责接收武警枪支电子标签及武警发出的紧急求助信号(在押人员抢夺枪支、在押人员斗殴、在押人员有异常举动等)并负责将信息通过RJ45网络传递给后台监控中心;武警枪支枪托安装专用电子标签,电子标签会实时发送电子标签信号给信号接收机,后台若在一段时间内(如:5秒、10秒等)检测不到电子标签发出的信息,监控中心报警系统、安防监控系统将自动启动,此时液晶显示屏会显示当前岗哨现场情况、值班武警身份信息、值班武警位置信息等,监控中心可根据实际情况派遣就近武警进行协助处理突发事件,以防范严重情况出现。
◇ 周界武警巡查实时跟踪定位管理子系统

周界武警巡查实时跟踪系统功能:
1) 区域定位,通过安装在围墙的激活器、信号接收机可以实现区域非精确定位
2) 枪支、武警离位报警
3) 武警持枪未按预订路线巡查,系统报警

4) 武警遇到紧急情况,报警求助
5) 武警、枪支轨迹回放
3)生活区、生产区、餐厅、监舍等门禁区域实时定位系统
生活区、生产区、餐厅、监舍等门禁区域实时定位系统包括两部分:第一、区域门禁管理系统;第二、区域实时定位系统;

◇ 区域门禁管理系统
门禁管理现状调查:在押人员由生活区至生产区上工、餐厅就餐或由生产区返回生活区,都由队长带队,经过内外管门岗唯一通道进行登记进出。目前采用人工登记和清点人数的方式,狱警工作强度很高。通过区域门禁管理系统可以直接将点名的数据通过局域网或者WIFI、GPRS等传送到狱警的PDA上或者后台监控中心,从而减轻狱警的工作强度。
 
区域门禁管理系统功能:对在押人员从监狱生活区至工作生产区域、餐厅、牢房等经过门岗(大门)时进行实时点名及特定权限的设置(某在押人员只能在规定的时间内通过门禁,否则将引发报警),以加强监狱管理的规范化和安全性;

以生活区域到生产区为例说明,如下图:
监狱人员定位管理系统
门禁监测图
描述
在生活区与生产区域通道安装1-2套125K门禁激活器和信号接收机(现场环境决定),因该通道为所有在押人员进入生产区或返回生活区的唯一通道,每天人流量较大,为了系统可靠性更高,可采用双天线门禁;
 
对所有在押人员进出的信息(在押人员个人信息、数量、出入时间),系统都会自动记录,并可与后台系统规则自动匹配,当不符合通过规则的在押人员通过时,值班室立刻进行声光报警,并对违规事件进行记录。

◇ 区域实时定位系统
区域实时定位系统主要是对监狱生活区、工作区、活动区等大范围区域的人员进行全方位监控,通过全向定位器、定向阅读器、边界激活器的结合,针对生产区、活动区等进行全方位位置监测,实时了解在押人员及狱警的详细情况,可直观了解到该区域人员实际的数量、人员信息等,通过软件可对其一目了然,极大的减少了狱警的工作量,实现向科技要警力的途径。

车间工作区 示意图
监狱人员定位管理系统
监狱人员定位管理系统
监舍区定位监测图
功能描述
在室内外劳动场所、重点监舍、卫生间、广场等区域通过全向定位接收器及定向定位接收器结合实现信号覆盖;
系统每隔5~10秒(可设定)对区域内在押人员进行点名,当在押人员脱离指定区域时,系统立即告警,并显示告警位置及违规在押人员信息。
系统也可根据事件段对各个区域进行受控限制,如在受控时间段内,有人员进入该区域,系统立即进行声光报警,通知就近狱警及时处理,极大的避免了意外情况的发生,受控时间的设置同监狱规定可以灵活更改。

5.2 监区外医疗服务机构智能化建设
监狱智能化管理及安全防范系统的整体建设需要兼顾在押人员保外就医医疗服务机构的智能化建设,最近几年囚犯借助保外就医越狱事件时有发生,一次次惨痛的教训告诫我们,不能忽视对在押在押人员看管的各个环节。
考虑到整个监狱人员智能化建设的成本费用及监区外医疗服务机构的特殊性,监区外医疗服务机构智能化建设,可采取重点布控、着眼未来、逐步完善的方针,如:大楼出入口、楼层间通道、电子围墙、医院大门出入口等安装定位设备,以防止意外事故的发生;

5.3 外出定位监控智能化建设
外出定位监控智能化建设主要是对在押人员外出劳动、保外就医,针对临时外出劳动区域及行驶车辆内部区域采取的一种远程RFID监控定位跟踪点名的方式实现向科技要警力的模式。
在警车车顶或者警车内部安装一套全向阅读器或PDA手持机,通过结合的方式对重叠区域进行实时监控,同时将监控信息通过GPRS网络实时传回到监狱信息中心。
见下图:
监狱人员定位管理系统
在押人员监外劳动监控图
监狱人员定位管理系统
GPRS网络通讯图
功能描述
在保外就医、外区劳动途时,读写器会实时将在押人员数量信息、身份信息、狱警信息等情况及时传递到监狱信息中心,以便信息中心随时了解在押人员动向;
在外劳动需首先通过警车设计边界,当劳动改造人员接近周界时,系统告警,同时在车内终端进行显示,并将相关信息传送回监狱信息中心;
劳动改造人员需在设定区域内工作,系统定时回报位置信息;
狱警遇到紧急情况及时发送求助信号,信号通过GPRS网络传到后台,防止发生意外事故;
系统按间隔区域设置定位器,定位器采用电池供电,可移动灵活的配置。

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本文标题: 智慧监狱:监狱人员定位管理系统建设方案

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