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国家司法机关用RFID技术解决监狱管理问题

归档日期:05-28       文本归类:多关联处理机      文章编辑:爱尚语录

  监狱是国家司法机关的重要组成部分,担负着执行刑罚、教育改造犯人的重要使命。目前,各监狱单位都采用信息化技术构造监狱安防系统,逐步建立了以视频监控为核心并集成联动的安防体系,实现了基于物理环境的监管区域点、线、面的监控管理。

  监狱是国家司法机关的重要组成部分,担负着执行刑罚、教育改造犯人的重要使命。目前,各监狱单位都采用信息化技术构造监狱安防系统,逐步建立了以视频监控为核心并集成联动的安防体系,实现了基于物理环境的监管区域点、线、面的监控管理。

  按照监狱对服刑人员这一特定管理对象的监管安全的防范要求,需要确保服刑人员在规定的时间、规定的地点开展规定的活动(包括劳动、学习、娱乐休息),在建立相关管理制度条例和管控流程职责规范的前提下,主要通过现场管教民警的监督管理,来维持规范的监管改造秩序,约束服刑人员个体行为活动,如划分活动范围和禁区、按照规定间隔定时清点人数,记录和考核劳动或学习成果等。这些管控业务是处在一个管理区域动态化、管理目标对象个体化、管理时间连续化的管理环境下,依靠人工手段完成,因此带来管理风险和管控盲点,体现在以下方面:

  对服刑人员个体的管理,如人数清点采用“手工”方式,容易出现错点、漏点,记录不清晰,人数清点工作耗时量大,下层数据不能实时上传,上层监督不能实时到位。

  管理目标对象发生缺位、去向不明等情况后,无法实时全方位掌握其活动轨迹,无法进行状况分析为后续处置提供帮助。

  在监狱现有以视频监控为核心的安防系统中,对服刑人员的个体活动管理存在弱化环节,在应急事件下,缺乏处置机制所要求的快速有效的人员定位定性等信息支持。

  基于以上分析,建立一套以服刑人员及其关联物品(劳动工具等)为管理对象,以服刑人员的活动轨迹、关联物品状态为管控重点,基于流程化的智能识别管控体系,借助集监管环境与监管个体一体化的监狱立体式安全防范管理系统,实现监狱监管安全的管理执行环境,成为管理升级的迫切要求。

  省监狱管理局根据目前全省各监狱的数字化建设情况,并综合考虑各方面条件因素,决定本项目采取“先试点、后推广”的建设原则,逐步推进应用,在省沙洋监狱党委及领导的高度重视和极力支持下,选定沙洋监狱作为应用试点单位。

  依照监狱监管安全体系所确定的管控目标与管理规范,针对特定管理对象--服刑人员及其关联物品,利用智能识别技术及计算机网络技术,建立服刑人员清点定位、监管活动区域出入记录等活动轨迹管理及关联物品事务管理的管控平台系统,实现数据共享、业务协同式的业务管控。

  根据本项目的业务内容及业务范围并结合本项目使用的相关技术,本项目名称为:监狱RFID智能识别管理平台,为便于描述,以下简称iPZBS系统(Intranet Prison ZigBee System)。

  以监狱监管改造管理流程规范为依据,以提升监狱管理工作信息化水平为着眼点,以低投入、高效益、重实用、可扩展为建设目标,在监狱信息化建设总体框架内进行本系统的业务设计。在下一步深化设计阶段,将包含以下内容:

  iPZBS系统主要针对监管区内服刑人员及关联物品的清点定位与活动轨迹跟踪管理;监管区域指监狱服刑人员可涉及的生活劳动学习的区域,管理目标对象未来可扩展到监狱民警、监狱资产及监狱企业产品物资等。主要包含以下业务及管理方式。

  清点定位(俗称点名)管理是指监狱值班民警按照监管规定在规定的时间间隔内对服刑人员进行人数清点,快速确认当前监管区域的实际人数并进行异常处置的管理行为。通常服刑人员必须按要求佩戴识别标识(胸卡/服装颜色或标识),以监区行政组织为基本单元开展活动。

  手动点名:在生产车间、服刑人员活动场所、监舍等监管场所,由值班民警持采集设备,对当前监管区域的服刑人员逐一采集(扫描其佩戴的标识),并将采集结果传递至后台管理系统,由后台管理系统完成点名情况记录、比对分析、预(报)警的操作。

  自动点名:服刑人员进入、离开各建筑物楼层通道门、建筑物入口门时,安装在楼层通道门、建筑物入口门处采集设备自动记录服刑人员的出入情况,并实时将数据上传至后台管理系统,实现实时点名。

  监狱服刑人员点名管理采用手动点名与自动点名结合应用的方式,实现不同范围区域的管理。手动点名主要应用于劳动等其他场所内规定时间间隔内的点名,以清点服刑人员人数;自动点名主要应用于各楼层、建筑物出入口出,以记录服刑人员出入情况,进而确定其活动轨迹。

  1、值班民警持采集设备对当前监管区域内的服刑人员逐一采集(扫描其佩戴的标识);

  4、后台应用服务器接收采集设备上传的数据,执行业务逻辑处理(如记录本次清点人数,执行核对比较),对异常点名信息执行报警提示;

  1、服刑人员进出各建筑物楼层、出入口大门时,采集设备实时读取其佩戴的标识信息,并上传至后台服务器;

  2、后台应用服务器接收识别设备上传的数据,根据点名业务规则,并结合手工点名结果,执行业务逻辑处理,对异常点名信息执行报警提示;

  活动轨迹管理是指利用手持采集设备和安装在各建筑物楼层出入口、建筑物大门出入口的固定采集设备自动读取服刑人员佩戴的识别设备信息,记录其在监管区域内各楼层、各建筑物的出入情况,并根据各采集设备的位置点信息,按照时序,进而形成其在监管区内的活动轨迹。

  1、服刑人员进出各建筑物楼层、建筑物出入大门时,安装于出入口处的采集设备采集电子标签数据,并上传至后台管理系统;

  2、后台管理系统接收采集设备上传的数据,并根据该采集设备的安装位置信息、识别设备与服刑人员的对应信息,确定服刑人员的出入位置

  3、后台管理系统以服刑人员信息、采集点信息、时间(序)为要素,并根据在各建筑物的出入情况,勾画出其在监管区内的活动轨迹,以地图(图示)或列表方式表现。

  服刑人员关联物品包括服刑人员所触及或使用的劳动工具、学习用具、生活器具等,其管理内容主要是针对关联物品的领取、归还、使用等事务处理及按照相关规定的物品应有状态管理和报警处置。以劳动工具为例:

  1)值班民警持采集设备扫描劳动工具的电子标签,采集数据,以标识本次领用的工具,并做本地存储;

  2)值班民警持采集设备扫描服刑人员佩戴的识别设备,采集数据,以确认领用人,并在本地存储;

  对于由于坏损、无法使用等原因,需要对已领用的工具进行调换时,需执行工具调换操作。

  其业务流程由“工具归还”、“工具领用”两个步骤组成,具体业务过程参见上述描述。

  通过安装于各楼层出入口、各建筑物大门出入口处的采集设备记录劳动工具在监管区内的活动轨迹并进行非法携带报警处置。

  智能识别技术是运用识别装置,通过被识别目标对象和识别装置之间的接近活动,自动地获取被识别目标对象的相关信息,并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。智能识别技术包含生物识别(如指纹识别、虹膜识别、静脉识别等)、条形码技术、RFID技术等多种,各种识别技术有其不同应范围与应用方式,主要包括目标对象的标识、识别装置、通讯协议、数据及业务逻辑处理等。下面以条形码技术与RFID技术为例进行介绍。

  条形码简称条码,条码是由一组按一定编码规则排列的条、空符号,用以表示一定的字符;条形码技术是利用条形码作为识别标识,利用扫描设备作为识别工具,通过条形码的反射光来识别物体的技术。条形码技术主要包含条码规则、条码识别技术。

  条形码编码规则:条形码的编码由国际物品编码协会统一制定,具有唯一性、永久性的特点。

  条形码识别技术:条形码的识别利用条码扫描器完成,扫描器利用自身光源照射条形码,再利用光电转换器接受反射的光线,将反射光线的明暗转换成数字信号,以获取条码信息。

  RFID技术:即无线射频识别技术(RFID是Radio Frequency Identification的简称),是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速活动目标对象并可同时识别多个标识(签),操作快捷方便。主要由电子标签、阅读器(分为固定式、手持式)、天线等部件组成,通常可借助数据传输网络实现数据实时处理分析和信息共享。

  标签(Tag):由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象

  阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)标签信息的设备,可设计为手持式或固定式;

  RFID技术的工作原理为:电子标签接收阅读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息;阅读读取信息并解码后,送至后台信息系统进行有关数据处理。

  条形码技术与RFID技术作为一种识别技术存在功能上存在一定的相似性,如可唯一标识物体,快速、非接触式识别等,但这两种技术又存在很大的差异:

  读取方式 直视标签,读取时需要光线 不需特定方向与光线米甚至更远(依频率与功率而定)

  监狱管理工作的特殊性要求识别载体具备一定抗破坏能力,同时要求能同时处理多个识别对象(服刑人员),还需考虑读取设备能适应不同场所的应用(活动区域、出入口),根据这一系列管理要求并结合上述对条形码技术与RFID的比较分析情况,我们选用RFID技术作为本项目的设备技术路线。

  目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品,而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器(电子标签)有无源和有源两种方式,无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用有不同。

  超高频系统(工作频率为860MHz到960MHz之间),通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快,但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远,无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。

  总体来讲,通信组网方式可以灵活部署,也可以根据情况调整,软件系统将满足不同通信方式下的数据逻辑处理。

  以平台,使用C#开发语言,应用中间件技术和统一资源模型,采用Asp.Net技术,以C/S、B/S混合模式为展现风格,构建iPZBS系统

  iPZBS系统分为前端应用与后台管理两部分,用于完成业务处理过程不同的逻辑功能。

  前端应用:部署在手持式阅读器、固定式阅读器等前端设备,通过设备厂商提供的SDK编程接口,完成电子标签信息数据的采集并通过手动方式将采集的数据信息上传至后台管理应用程序,以实现业务逻辑处理。

  后台管理:部署在监狱内网的应用服务器上,用于接收固定阅读器在线式上传的数据信息与手持式阅读器手动式上传的数据信息,并对接收到数据根据系统设置与业务处理逻辑执行业务计算,并将计算结果作持久化处理,保存在应用服务器中。

  监狱RFID管理系统主要由前端识别、数据采集接入、数据传输、后台应用管理四部分组成,如下图所示意:

  数据传输:通过监狱局域网络传输由数据采集设备——阅读器采集的电子标签信息至后台管理系统;

  后台应用管理:接收由局域网传输的电子标签数据,根据业务逻辑执行后台业务处理;

  本系统设备由识别标识(电子标签)设备、采集设备(阅读器)、传输设备(无线AP,局域网交换机等)三部分组成,实现了利用采集设备采集标识设备信息、通过传输设备上传数据至后台管理系统功能。

  传输设备(无线AP、交换机):提供通讯链路,在采集设备与后台系统之间实现采集数据上传和业务数据下载。

  iPZBS系统建立在统一、成熟的基础构件上,以服刑人员及关联物品为管理对象,以围绕其在监管区域内的活动为环节,建立基于业务流程的业务管理信息系统。

  前端应用主要部署于手持式移动阅读器、固定式阅读器上,主要用于数据采集、数据上传等操作。

  对涉及资源定义中的生产工具的相关业务环节进行流程化管理。具体涉及以下业务环节:

  实现对电子标签的发放、回收、更换等状态变化的管理,并将状态变化过程跟踪记录。

  实现对前端阅读器上传的点名数据的采集,并对采集的数据进行数据分析,形成本次点名结果,并做持久化保存。

  根据对固定式阅读器上传的采集数据进行统计分析,实现对服刑人员在监管区内多个建筑物的活动轨迹、劳动工具在监管区内的运行轨迹跟踪,形成基于电子点图的可视化活动轨迹展现。

  提供以月、按季、按年等为维度,以服刑人员点名情况、生产工具的领用、归还等业务数据为数据源的柱状图、饼图等展现方式的图形化数据分析

  基础构件包含系统框架中的通用设计部分,包含应用于数据持久化化的事务管理、业务对象的超类定义、系统权限管理等部分。

  采用AOP实现原理,基于第三方持久化组件,采用数据库连接池机制,用于管理与数据库的连接,保证任何一次的数据库交互操作都能正常的打开、关闭,并在连接异常时将异常信息反馈给前台。

  采用AOP实现原理,基于数据库事务的ACID机制,保证涉及数据库正确操作的正常写入,异常操作下的数据回滚,以保证数据库中业务数据的一致性。

  基于继承、多态的设计思想,实现分类树模式下得业务对象的超类定义、树节点的增、删、改、查业务功能的实现。

  基于继承、多态的设计思想,实现单表表单、主从表单、批量基础数据等不同业务类型业务对象的超类定义及增、删、改、查业务功能的实现。

  基于自定义的原则,实现软件系统功能模块、操作界面的自定义设置,如定义模块显示名称、界面标题名称、菜单显示顺序等。

  结合菜单定义功能,实现基于业务组织与业务角色的权限自定义配置,以保护系统数据安全。

  综上描述,基础构件实现了软件系统中通用的业务逻辑及处理过程,实现了代码的高度可复用,并大量减轻了具体应用开发时的编码量。

  资源定义实现系统中采用统一资源管理的思想,对软件中涉及人、物、环境相关资源进行统一描述,为业务应用提供数据支撑。

  行政组织:对监狱现有科层化的塔式组织机构进行描述,用于确定人员行政归属。

  业务组织:以业务执行过程为约束,定义业务过程中的承担具体业务内容的执行组织。

  对生产劳动过程中涉及的生产工具、机器设备进行定义,与电子标签结合匹配,以标识相关资源。

  对监狱监管区的各栋建筑物、楼层分布进行定义,用于与固定读卡器结合匹配,确定服刑人员的活动轨迹。

  本系统的应用建立在前端硬件设备、服刑人员基础档案库等软硬件环境上,涉及与前端设备、第三方软件产品相关接口,同时,可考虑与监狱已有综合安防管理平台对接,实现联动。涉及到相关接口实现遵循以下原则。

  1、识别设备(阅读器)厂商提供用于读取电子标签的SDK包和相关驱动程序。

  读取方式 调用SKD读取 基于数据库技术的数据交换 基于数据库技术的数据交换

  4、生产车间楼层出入口及大门出入口:每生产车间10个(1楼4个,2、3、4楼各2个)

  本系统基本原理是应用RFID技术,通过阅读器采取电子标签数据,并将采集的数据上传至后台管理应用服务器,实现业务管理功能。因此,系统部署涉及两大类:

  在各监舍、医院、禁闭室、入监队、习艺楼、生产车间、服刑人员食堂的每层楼配置移动式阅读器,用于活动场所内点名管理。

  在各监舍、医院、禁闭室、入监队、习艺楼、生产车间、服刑人员、接见楼、食堂的建筑物出入口出、层楼的出入口处、配置固定式阅读器,用于跟踪记录服刑人员在监管区内的活动轨迹。

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