摘要：提出了一種監獄人員定位可視化管理系統的設計和實現方法。該系統基于WLAN的RTLS定位技術，實現對服刑人員、干警、訪客等人群的可視化定位管理。文章結合監獄的應用需求，首先給出了系統的總體設計原則；同時在總體原則約束下，對系統功能、總體實現方案、實現框圖、應用流程、網絡安全等部分進行闡述，給出了標簽軟硬件設計、定位管理系統的平臺選型和軟件架構；最后對設計的系統進行了測試。測試結果顯示，該可視化定位管理系統的定位精度達到了預期效果。在進一步優化和完善后，即可大規模推廣使用。關鍵詞：人員定位；可視化；物聯網；監獄信息化0 引言隨著監獄安防信息化建設步伐的推進，一些基于IT技術的安全防范系統開始進入監獄行業，在一定程度上實現了監獄安防信息化。但這種干警巡查加攝像機視頻監控報警模式還不能完全對服刑人旯進行有效的定位和管理，與監獄實際工作需要相比，還存在一定的差距。干警巡查屬于主動防御，很難做到實時巡查，尤其在夜間；視頻監控屬于被動式防御，主要用于提供視頻回放，無法做到事件與人員的關聯。 物聯網可以通過傳感技術，把現實世界的人與人、人與物、物與物進行關聯，通過網絡進行信號傳輸，并通過平臺軟件對這些關聯的信號進行分析，最后得出我們所需要的信息。將物聯網技術應用到監獄安防領域，打造主動防御+被動防御的新型安全防范管理模式，將有效地提高監獄安防管控能力和管理效率。 給每個服刑人員佩戴腕帶產品，使腕帶發射定位信號，并利用WLAN將信號上報到定位管理系統，結合SSSI和TDOA定位技術，推算出服刑人員的位置，并在地圖上標注。由于可以獲取服刑人員的位置信息，因而可根據預先規劃的區域對服刑人員進行管理。當發生人員越區、靠近邊界，不安規定路線行走等事件時，系統將提供聲光報警。這樣，利用監獄人員定位系統，管理干警就可實時掌握監所內各個受控區域內的服刑人員數量和信息以及周邊執勤干警信息，從而管理各種可疑事件及各種突發事件的報警，以便在發生突發事件時能夠迅速定位相關人員和執勤干警，并迅速查詢到人員在監所內的歷史行動軌跡。1 系統總體方案1．1 設計原則監獄人員定位系統建設要以提高監獄安防信息化水平、提升管理效率、防止越獄事件的發生為目的，要結合監獄信息化建設趨勢，以實現監區管理工作的實時、高效、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、高效益、重質量為目標，同時結合司法系統對監獄信息化建設的要求，規劃好集成接口。系統的設計和開發需遵循以下原則： (1)安全可靠 監獄屬于數據敏感行業，將WLAN作為監獄人員定位系統的傳輸網絡，首先要確保網絡的安全。防止非授權用戶登錄網絡，防止不正當的攻擊。其次要保證服刑人員佩戴的標簽產品安全。輻射應滿足國家相關標準、材質不能損傷皮膚，不能出現易拆卸的金屬配件。再次是系統要工作可靠，定位精度高，不能發生虛警事件和漏警事件。 (2)智能化管理 搭建統一管理平臺，實現對服刑人員、干警、訪客、重要器械等資產的統一管理。做到類別不同，控制策略不同。結合物聯網技術，實現智能的動態負載變化、自動頻道管理、實時的射頻自動監測功能，應具有網絡自康復能力。 (3)易維護管理和擴展 系統模塊設計采用分布式部署，要操作簡單，便于維護。還需要遵循相關技術標準，重視開發的延續性。監獄信息化建設將是一個互聯互通的大集成系統，各個子系統的開發都必須考慮規范化數據接口。1．2 總體實現框圖本文提出的人員定位可視化管理系統如圖1所示。該系統包含標簽、觸發器、WLAN網絡和定位管理系統等部分。系統各部分獨立運行，可借助于有線無線網絡技術進行通信。

其中，觸發器應安裝在監獄進出口、重要崗哨和圍墻等位置。上電后要能發射RFID信號，用以激活在其信號覆蓋區域內的標簽。觸發器單向工作，發送數據包包含觸發器的ID、信號發送時間、管理員事先定義的消息等參數。 標簽要給服刑人員、干警、訪客和重要資產佩戴，工作在Wi-Fi和RFID雙模下。人員類別不同，佩戴的標簽也不同。干警需佩戴具備呼叫功能的標簽，掛在胸前或卡在腰帶上：服刑人員佩戴具備防拆卸的標簽，戴在手腕上或腳腕上：資產需要佩戴可吸附式的標簽，直接吸附在設備上。WLAN無線網絡是人員定位系統的數據傳輸網，用來接收標簽發來的定位數據，并將數據通過網絡平臺轉發給定位管理系統。 定位管理系統主要接收由WLAN網絡傳回的數據，測量信號強度，計算標簽所處位置，并將標簽位置顯示在地圖上。定位管理系統還需要實現部門管理、人員管理、事件管理、地圖管理、統計報表管理等幾大功能。1．3 系統功能結合監獄行業應用需求，人員定位管理系統主要提供以下功能： (1)人員定位跟蹤功能 在地圖上實時顯示人員位置信息、可跟蹤和追溯人員位置變化。當標簽觸發報警事件時，系統具備語音報警功能。配備給干警的標簽要具備按鍵報警功能。當發生緊急情況時，系統能支持干警按鍵報警和取消報警。 (2)實時點名功能 點名是監獄很重要的一項任務。系統可根據管理員設置的區域和時間進行實時點名，并上報點名結果。當然，也需要支持隨機點名。 (3)歷史軌跡查詢功能 系統能支持按人員名稱、時間范圍查看標簽的位置變化、規律路線、報警事件等。 (4)重點區域防范功能 在監獄圍墻、AB門、哨崗、警戒區、器械存放處等位置應安裝觸發器，當非授權人員接近該區域時，觸發器將激活標簽并立即上報位置信息，觸發報警事件。與視頻監控系統聯動后，在報警事件發生時，監獄視頻監控系統將立即切換監控界面到報警地點。 (5)報表統計功能 系統能實現對人員信息、位置變化、所屬部門、所屬區域、當前狀態等內容的統計報表。報表格式支持pdf、excel、word等。 (6)維護管理功能 系統能對標簽、資產、地圖、事件、用戶等進行管理，并包含添加、刪除、激活、分配等操作。 (7)集成接口功能 根據國家標準要求，要能提供標準的API接口。2 WLAN無線網絡部署本系統通過WLAN實現數據傳輸。相比于RFID和ZigBee技術，WLAN系統的業務應用較廣，它支持數據、語音、視頻業務，將來還可擴展用于監獄移動監管、無線視頻監控等，能避免基礎設施重建。系統工作在2.4 GHz的Wi-Fi信號在室內可傳輸30～50 m，在室外可傳輸150～300 m，覆蓋半徑較大，可減少系統的施工量。 WLAN AP一般工作在FIT AP模式下，由AC統一管理和認證。AC根據用戶接入情況自動分配AP的負載，調整AP的射頻參數；當AP發生故障時，重新啟動AP，恢復網絡工作狀態。圖2給出了系統實施過程中的WLAN網絡部署拓撲圖。

根據RSSI和TDOA定位原理，每個區域至少應安裝3個AP，3個AP的幾何位置呈銳角三角形。當該區域安裝AP數量多于3個時，則要求相鄰的3個AP安裝的幾何位置呈銳角三角形。Exciter用于區域管理。每當標簽靠近Exciter時，將觸發一條消息，通知標簽的位置。Exciter應安裝在監舍1層進出口、各樓層進出口、圍墻、操場、AB門等警戒區。 定位管理服務器通過測量標簽到3個AP的信號場強值(RSSI)來計算標簽的位置坐標。理論上，區域中AP部署越密集，標簽定位精度越高，但實際上，考慮到干擾因素，一個定位區域不宜部署過多的AP。經驗值是：標簽在某一位置可與3～4顆AP通訊為宜，且與這3顆AP的信號強度不低于-75 dBm，最好在-70 dBm以上。考慮到2.4 GHz WLAN信號的衰減速度，室外環境下，相鄰兩個AP的距離應控制在100～200 m；室內環境下，兩個AP的距離應控制在30～50 m。由于2.4 GHz和5．8 GHz兩個頻段信號的衰減速度不同，因此，本系統將AP的射頻工作頻段設定為2．4 GHz。 網絡安全包括用戶認證、權限控制管理、數據加密、物理隔離等幾個方面。為了保障監獄WLAN網絡的安全性，以下幾個安全措施需要同時設置： 關閉AP的數據傳輸功能，隱藏SSlD； 綁定MAC地址，啟動802．1x認證和EAP、WAP、WPA2訪問控制； 標簽-AP-AC之間的數據加密傳輸應采用WAPI認證機制； WLAN網絡與監獄內網之間應當設置防火墻。 另外，進一步集成H3C的EAD(End user Admission Domination)終端準入控制系統，可實現標簽用戶的身份認證、網絡安全認證和終端高效管理。

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