【摘要】本文通過對某監(jiān)獄的實地考察，結(jié)合監(jiān)獄管理的實際需求，將RFID技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)獄管理改造，設(shè)計了一套基于主動式RFID技術(shù)的監(jiān)獄管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于對監(jiān)獄內(nèi)所有人員進行管理，具有人員管理（包括管理人員、獄警、服刑人員）、生產(chǎn)區(qū)人員定位和實時視頻監(jiān)控等功能。有效的解決了在押量持續(xù)上升，警力不足等日益突出的問題，改變了過去以“人防”為主的勤務(wù)工作模式，對于保證監(jiān)獄管理正常高效運行和加快監(jiān)獄信息化建設(shè)具有重要的意義。

　　關(guān)鍵詞：RFID 監(jiān)獄管理定位

　　1 概述

　　近年來，隨著監(jiān)獄在押量持續(xù)上升，警力不足的問題目益突出，過去那種以“人防”為主的勤務(wù)工作模式，已遠遠不能適應(yīng)工作需要。傳統(tǒng)的監(jiān)獄管理主要依賴于人，科技的進步對現(xiàn)有的監(jiān)獄管理模式提出的新的挑戰(zhàn)。大力探索和發(fā)展監(jiān)獄信息化建設(shè)之路勢在必行。

　　監(jiān)獄信息化建設(shè)就是有效地利用計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)施，對監(jiān)獄系統(tǒng)的各項工作進行創(chuàng)新性結(jié)合，對傳統(tǒng)的監(jiān)獄系統(tǒng)管理機制、組織結(jié)構(gòu)、人員素質(zhì)等諸方面進行優(yōu)化、改造、重組，實現(xiàn)監(jiān)獄工作更科學(xué)、更公正、更安全、更高效地履行監(jiān)管改造的使命，滿足監(jiān)獄在安全防范、公正執(zhí)法、改造質(zhì)量、管理水平等方面需要，更好地發(fā)揮監(jiān)獄的本質(zhì)職能。

　　無線射頻識別RFID（RadioFrequencyIdentification），是一種利用射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。RFID最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中用于區(qū)分聯(lián)軍和納粹飛機的“敵我辨識”系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進步，RFID應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，并將成為未來信息社會建設(shè)的一項基礎(chǔ)技術(shù)。

　　RFID等自動識別技術(shù)作為物流信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)自動采集單元技術(shù)，是實現(xiàn)物流信息自動采集與輸入的重要手段。RFID利用無線電波對記錄媒體進行讀寫，并具有保密性，適用于非接觸數(shù)據(jù)采集和交換。

　　2 RFID系統(tǒng)概況

　　RFID技術(shù)是一種新興的非接觸式自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。埃森哲實驗室首席科學(xué)家弗格森認為RFID是一種突破性的技術(shù)：“第一，可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，儲存的信息量也非常大。”最基本的RFID系統(tǒng)由標(biāo)簽、讀寫器、天線三部分組成。

　　uRFID標(biāo)簽

　　標(biāo)簽(Tag)：由天線、調(diào)制解調(diào)器、編碼發(fā)生器、時鐘及存儲器組成（如圖1所示），通過電感耦合或電磁反向散射原理與讀寫器進行通信。每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，類似于條形碼，其地址空間足夠為地球上的每一顆沙粒分配一個唯一的編號，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。當(dāng)標(biāo)簽進入讀寫器的作用區(qū)域后，可以根據(jù)通信協(xié)議從存儲器中讀/寫信息，微控制器還可以進一步加入諸如密碼或防碰撞算法等復(fù)雜功能。某些主動式電子標(biāo)簽中還集成了MEMS(微型機電系統(tǒng))傳感器等擴展單元。

　　圖1RFID標(biāo)簽組成

　　uRFID讀寫器

　　讀寫器(Reader)：讀取/寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式。在很多的讀寫器中微處理器集成了嵌入式系統(tǒng)，可完成信號狀態(tài)控制、奇偶位錯誤校驗與修正等功能。

　　讀寫器一般由射頻模塊、讀寫模塊組成（如圖2所示）。

　　圖2 RFID讀寫器組成

　　uRFID天線

　　天線(Antenna)：是為標(biāo)簽和讀寫器提供射頻信號空間傳播的設(shè)備，它可以內(nèi)置于讀寫器中，也可以通過同軸電纜與讀寫器接口相連。在實際運用中，系統(tǒng)功率、天線的結(jié)構(gòu)以及環(huán)境因素是影響系統(tǒng)識別距離的主要因素。

　　2.1RFID系統(tǒng)工作原理

　　RFID系統(tǒng)的基本工作流程如下：（如圖3所示）

　　(1)讀寫器將設(shè)定數(shù)據(jù)的無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射；

　　(2)當(dāng)RFID標(biāo)簽進入發(fā)射天線的工作區(qū)時，RFID標(biāo)簽被激活后即將自身信息代碼經(jīng)天線發(fā)射出去；

　　(3)系統(tǒng)的接收天線接收到RFID標(biāo)簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳給讀寫器，讀寫器對接到的信號進行解調(diào)解碼，送后臺電腦控制器；

　　(4)電腦控制器根據(jù)邏輯運算判斷該RFID標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)的動作。

　　(5)執(zhí)行機構(gòu)按電腦的指令動作。

　　(6)通過計算機通信網(wǎng)絡(luò)將各個監(jiān)控點連接起來，構(gòu)成總控信息平臺，根據(jù)不同的項目可以設(shè)計不同的軟件來完成要達到的功能。

　　圖3 RFID工作原理示意

　　2.2主動式RFID系統(tǒng)

　　主動式和被動式技術(shù)有時能相互配合，共同完成某項應(yīng)用的實施，但在本項目中，主動式RFID技術(shù)是必然的選擇。被動式RFID技術(shù)只能完成簡單的近距離識別，無法實現(xiàn)主動式RFID技術(shù)的多項重要功能，包括人員定位、大范圍人員管理等極具創(chuàng)新意義和應(yīng)用價值的功能。

　　從技術(shù)本質(zhì)來說，主動式RFID技術(shù)的性能遠遠超過被動式RFID，我們分成以下幾個方面來分別闡述：

　　l標(biāo)簽與讀寫器的感應(yīng)距離

　　主動式RFID技術(shù)下，讀寫器和標(biāo)簽的感應(yīng)距離可以輕松做到100米，經(jīng)過改進和增強，可以達到200米以上。而被動式技術(shù)下，其最佳的感應(yīng)距離在6米左右，而且必須要有理想的識別環(huán)境和方式。一些被動式廠商通過放大讀寫器輸出天線的功率勉強做到10米，其實這還是以損害讀寫器元器件為代價的，而且此時，輸出功率過大會對人體以及所要識別的目標(biāo)物品造成損害，尤其在以人員識別為主，同時人流量極大區(qū)域，這一輻射問題將非常嚴(yán)重。

　　l標(biāo)簽與讀寫器的互動能力

　　主動式RFID技術(shù)下，標(biāo)簽可以作為一個簡單的“遙控器”使用?？ㄆ砻嬖O(shè)計的鍵盤可供用戶輸入相關(guān)信息和作出功能選擇。這為需要開展自助餐式的用戶互動活動提供了便利條件。同時可以加載更多的功能，比如求助呼叫、報警等。

　　l防沖突能力

　　所謂防沖突能力是指當(dāng)大批人員同時通過某個識別區(qū)域時，讀寫器一秒鐘內(nèi)能夠有效、可靠地處理標(biāo)簽所攜帶信息的最大標(biāo)簽數(shù)量。主動式技術(shù)下，防沖突能力在200個標(biāo)簽以上，經(jīng)過改良的處理芯片能夠?qū)⑦@個數(shù)字提高到10倍，即2000個標(biāo)簽。但即使是200個標(biāo)簽的防沖突能力，也已經(jīng)足以應(yīng)付單個識別區(qū)域的信息處理。而在被動式技術(shù)下，系統(tǒng)的防沖突能力一般在50個標(biāo)簽以下，在一些環(huán)境干擾比較嚴(yán)重的情況下，實際能力在20個標(biāo)簽以下，這對于處理大流量的時候顯然能力不足。

　　l克服人體、金屬和液體影響的能力

　　RFID技術(shù)從根本上來說是一種無線電技術(shù)，無線電技術(shù)的應(yīng)用有兩個無法逾越的問題，一是金屬物品的電波反射問題，二是水質(zhì)液體的電波吸收問題。這兩種物質(zhì)對于RFID技術(shù)造成的應(yīng)用障礙雖原理不同，但后果基本一致：讀寫器無法讀取或者無法可靠讀取標(biāo)簽信號。

　　主動式標(biāo)簽盡管也受到這兩種物質(zhì)的干擾，但就實際應(yīng)用來看，影響不是非常明顯，最根本的原因還在于主動式標(biāo)簽?zāi)軌颡毩⒐ぷ?，它不需要讀寫器的能量供給，自然也就很少受到讀寫器信號無法到達所造成的制約，所以對隨身攜帶的識別將非常通暢。

　　被動式標(biāo)簽則不一樣，它需要讀寫器信號的激活才能工作，當(dāng)標(biāo)簽放在人體上后，讀寫器信號被反射或者被吸收，那被動式標(biāo)簽就像一個多余的貼紙。

　　l加載傳感技術(shù)的能力

　　在很多應(yīng)用中，RFID技術(shù)已經(jīng)超過原先規(guī)劃的自動識別作用，有時它還作為收集物品所處環(huán)境信息的傳輸手段，比如環(huán)境的溫度、濕度和振動等等?？萍拣^內(nèi)的有些展品所處環(huán)境的溫度不能太高，濕度不能太大，振動不能過于激烈等等。采用主動式標(biāo)簽的一大好處是它能加載傳感元器件，將這些溫濕度及其他信息采集上來傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)，實現(xiàn)對某些重要環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控功能。

　　l數(shù)據(jù)安全

　　數(shù)據(jù)安全評估是任何軍用信息系統(tǒng)不可或缺的環(huán)節(jié)，任何優(yōu)良的信息化系統(tǒng)，如果離開嚴(yán)格的安全論證體系，或者不能自我建立一套高度安全的數(shù)據(jù)報文交換協(xié)議，再好的技術(shù)也不會在軍方得到采用。主動式標(biāo)簽由于獨立工作，可以在標(biāo)簽內(nèi)部建立強大安全論證機制，防止外部數(shù)據(jù)竊取和鏈路竊聽，并且，建立這些機制后幾乎不影響原有數(shù)據(jù)交換功能的距離、速度等基本性能。而這些安全機制是無法在被動式標(biāo)簽內(nèi)實現(xiàn)的，被動式標(biāo)簽最多是傳遞一個ID號碼，其主要著眼點在于快速、唯一的標(biāo)識特定物品，至于數(shù)據(jù)安全，只能寄希望于讀寫器和后臺軟件系統(tǒng)，標(biāo)簽本身是無法建立安全機制的。相對于有線傳輸，由于無線傳輸這種固有的不安全性，被動式標(biāo)簽非常容易遭到鏈路竊聽，從而對系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全漏洞。

　　l其他

　　除了上述優(yōu)勢，采用主動式標(biāo)簽還能給用戶帶來很多其他好處。比如，主動式標(biāo)簽可以嵌入外部傳感器或LED燈等器件，用戶需要尋找特定目標(biāo)人員或物品時可提供視覺上的便利等等。

　　2監(jiān)獄管理系統(tǒng)總體設(shè)計

　　3.1設(shè)計原則

　　監(jiān)獄管理系統(tǒng)涉及計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)，涵蓋了RFID人員管理系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)、主動探測系統(tǒng)，是一龐大、復(fù)雜、集成度高的系統(tǒng)工程，其系統(tǒng)建設(shè)和設(shè)計必須遵循如下原則：

　　a)標(biāo)準(zhǔn)化原則：必須依據(jù)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)程等進行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，做到數(shù)據(jù)的接口定義和傳輸格式標(biāo)準(zhǔn)化，必要時采用廠家的相同型號軟硬件產(chǎn)品，便于系統(tǒng)集成。

　　b)安全性和可靠性原則：系統(tǒng)運行的安全性、可靠性必須優(yōu)先考慮，方案中所選擇的每個元件和設(shè)備必須滿足系統(tǒng)運行要求。系統(tǒng)應(yīng)能及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障并能自動報警，避免發(fā)生事故。

　　c)先進性原則：當(dāng)今世界高新技術(shù)日新月異，系統(tǒng)設(shè)計者應(yīng)把握傳感器技術(shù)、最新電子控制技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展方向，并盡量選用同行業(yè)內(nèi)先進成熟的技術(shù)設(shè)備和軟硬件平臺，采用先進體系結(jié)構(gòu)，盡力營造高起點的系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用環(huán)境，使系統(tǒng)能隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展不斷平滑升級。

　　d)開放性和可擴展性原則：本系統(tǒng)的開放性和可擴展性一定要很好的適應(yīng)該管理系統(tǒng)未來梯級控制的需求?？筛鶕?jù)用戶的要求留有擴充現(xiàn)場控制單元、外圍設(shè)備和系統(tǒng)通信的接口。

　　e)易于實施和可維護性原則：土建工程應(yīng)易于施工，布線應(yīng)合理，安裝設(shè)備應(yīng)具有較好的可維護性?？刂苽鬏?shù)仍O(shè)備應(yīng)有利于系統(tǒng)設(shè)置、故障監(jiān)測和功能恢復(fù)。軟件系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該方便操作員操作并易于維護。

　　3.2系統(tǒng)需求分析

　　通過與監(jiān)獄管理人員的溝通，監(jiān)獄管理系統(tǒng)應(yīng)該是專門為監(jiān)獄管理而設(shè)計開發(fā)的一套軟硬件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)，是一種安全可靠的區(qū)分、識別管理人員、工作人員、在押人員，將管理系統(tǒng)中每個人的信息和現(xiàn)實中的每個人一一對應(yīng)的智能化管理系統(tǒng)，從真正意義上實現(xiàn)監(jiān)所管理自動化、信息化，步入“向科技要警力”的途徑。該系統(tǒng)可使管理人員實時掌握監(jiān)獄內(nèi)各個受控區(qū)域在押人員的詳細信息及數(shù)目，有效防止在押人員的出逃，減少罪犯結(jié)黨鬧事的幾率，秘密監(jiān)控高危在押人員，追查及跟進暴力事件的發(fā)生，最大限度的保障管理人員和在押人員的人身安全。另外，系統(tǒng)還能實現(xiàn)自動點算指定區(qū)域內(nèi)人數(shù)及周邊執(zhí)勤干警信息，對外出人員進行全程動態(tài)監(jiān)控，大大降低監(jiān)獄管理人員的工作強度，在遇到突發(fā)事件時能夠迅速定位執(zhí)勤干警的所在位置。具體功能要求如下：

　　u功能一、門禁管理

　　對監(jiān)獄大門、二道門、監(jiān)舍、監(jiān)區(qū)、監(jiān)獄醫(yī)院，監(jiān)獄工廠等重要單位實時門禁管理，出入人員實時錄像，自動記錄通過人員信息、時間，未授權(quán)人員通過時實現(xiàn)報警。

　　u功能二、實時監(jiān)控管理

　　在室內(nèi)外勞動場所、重點監(jiān)舍、醫(yī)院病房、衛(wèi)生間、放風(fēng)區(qū)等區(qū)域進行信號覆蓋，實時監(jiān)視。系統(tǒng)每隔2~30秒（可設(shè)定）對區(qū)域內(nèi)犯人進行點名當(dāng)犯人脫離指定區(qū)域時，系統(tǒng)立即告警，并顯示告警位置及違規(guī)人員信息；

　　u功能三、警員崗哨定位

　　崗哨位置，允許進入的值班人員在離開崗位一定距離時，系統(tǒng)提出警告并在后臺進行信息記錄；非允許人員進入崗哨位置一定距離時，系統(tǒng)提出警告信息并在后臺進行記錄。

　　u功能四、監(jiān)獄工廠管理

　　要求監(jiān)獄工廠內(nèi)服刑人員工作期間，不得離開其工作位置，各小組須按照分配的工作任務(wù)，在其工位工作。工作期間全程視頻錄像，對擅自離開工位，離開工廠區(qū)的人員，實現(xiàn)報警，并記錄其信息。

　　u功能五、外出勞動管理

　　在押人員在農(nóng)田，礦場等開闊區(qū)域進行勞動改造，可通過手持設(shè)備，對外出人員進行全程監(jiān)控，防止外出勞動人員逃脫事件發(fā)生。監(jiān)獄監(jiān)控中心也可以通過監(jiān)控終端隨時了解外出人員情況，出現(xiàn)異常情況可立即采取措施。

　　u功能六、視頻監(jiān)視與控制

　　主要是對監(jiān)獄圍墻周界實時圖像遠程監(jiān)控，并可根據(jù)優(yōu)先級分別控制監(jiān)視裝置的云臺、鏡頭、雨刷等設(shè)備，控制相關(guān)照明和音響系統(tǒng)。

　　u功能七、邊界和周界管理

　　邊界管理主要用于輔助RFID系統(tǒng)進行邊界界定；周界管理采用主動探測技術(shù)，對地上和地下區(qū)域進行探測，防止逃逸事件發(fā)生。

　　3.3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和功能

　　在監(jiān)獄管理信息化的大環(huán)境下，根據(jù)監(jiān)獄管理部門的具體要求，設(shè)計了本監(jiān)獄管理系統(tǒng)。

　　1)、按照系統(tǒng)層次看，整個系統(tǒng)為四層結(jié)構(gòu)，包括管理層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、過程控制層、實施層。（如圖4）

　　圖4 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

 

 

　　管理層

　　管理層設(shè)置在監(jiān)控中心，由遠程監(jiān)控軟件、人員管理軟件、系統(tǒng)狀態(tài)顯示大屏幕以及硬件操作平臺構(gòu)成。管理人員可通過該部分功能，實現(xiàn)對監(jiān)獄各重要位置的遠程監(jiān)控、錄像，核對各區(qū)域人員情況，調(diào)配各哨崗警力，以及具體信息的查詢分析打印等功能。

　　數(shù)據(jù)服務(wù)層

　　數(shù)據(jù)服務(wù)層設(shè)置在監(jiān)控中心機房內(nèi)，主要有若干個視頻服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器組成。視頻服務(wù)器主要負責(zé)視頻信息流的轉(zhuǎn)發(fā)、云臺和攝像機等控制命令的發(fā)送、視頻圖像的存儲服務(wù)；同時可以在該視頻服務(wù)器上構(gòu)建Web服務(wù)器，為省監(jiān)獄管理機構(gòu)遠程瀏覽端提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)、視頻訪問服務(wù)及控制訪問服務(wù)等。數(shù)據(jù)服務(wù)器，主要負責(zé)人員管理系統(tǒng)的人員信息管理，門禁通過人員記錄，監(jiān)獄工廠人員定位服務(wù)，及報警信息記錄等功能。

　　控制層

　　控制層設(shè)置由視頻編碼器、門禁控制器、報警控制器、RFID讀寫器組成。視頻編碼器主要將攝像機采集到的圖像模擬信號數(shù)字化，同時把數(shù)字化圖像信息按照MPEG-4格式進行壓縮和傳送；對管理層發(fā)出的云臺、鏡頭、雨刷等控制命令進行響應(yīng)。門禁控制器，根據(jù)信息數(shù)據(jù)庫中通過權(quán)限的分配，控制門鎖的開閉。報警控制器，控制各報警點警鈴，完成系統(tǒng)報警觸發(fā)功能。RFID讀寫器，用于采集各主要通道、區(qū)域的人員信息，監(jiān)獄工廠人員定位數(shù)據(jù)，交由數(shù)據(jù)服務(wù)器分析，并做出相應(yīng)判斷。

　　實施層

　　實施層由現(xiàn)場具體設(shè)備構(gòu)成，主要包括門鎖、警鈴、RFID標(biāo)簽、以及各種攝像機。完成對管理層所需數(shù)據(jù)的采集和相應(yīng)命令的執(zhí)行。

　　2)、按照系統(tǒng)實現(xiàn)功能，系統(tǒng)可劃分為人員管理系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩大系統(tǒng)。其中人員管理系統(tǒng)由具體分為門禁管理管理子系統(tǒng)、監(jiān)獄工廠人員定位子系統(tǒng)、區(qū)域管理子系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)主要包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外線邊界系統(tǒng)、周界防逃逸系統(tǒng)（如圖5）。

　　圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

　　2 監(jiān)獄人員管理系統(tǒng)

　　監(jiān)獄人員管理系統(tǒng)按照系統(tǒng)功能可以分為門禁管理子系統(tǒng)、區(qū)域管理子系統(tǒng)、監(jiān)獄工廠人員定位子系統(tǒng)（如圖6示）。三大子系統(tǒng)相對獨立，分別完成監(jiān)獄人員在不同狀態(tài)下的管理需要，集傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)綜合應(yīng)用于一體。

　　圖6 各功能子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　4.1人員定位子系統(tǒng)

　　由于監(jiān)獄工廠工作環(huán)境、性質(zhì)和工作人員的特殊性，要求在保證服刑人員工作期間不外逃，不鬧事的前提下，還要對其工作范圍進行管理，即對服刑人員進行定位管理。

　　4.1.1定位系統(tǒng)方案

　　監(jiān)獄工廠有三個工作車間，每車間勞作工位為六個。工作期間服刑人員分六組，每組人員在其規(guī)定工位勞動，不得進入其他工位。同時系統(tǒng)要求具有區(qū)域點名、逃脫報警等功能。

　　根據(jù)管理要求，共設(shè)計兩套系統(tǒng)方案。

　　方案一、系統(tǒng)構(gòu)架類似于上一系統(tǒng)中的外出勞動管理（如圖7）。在每個工位上方安裝RFID便攜式讀寫器（30米可調(diào)），調(diào)節(jié)其閱讀距離，對本區(qū)域標(biāo)簽進行管理。工作原理為，服刑人員標(biāo)簽激活RFID讀寫器，RFID讀寫器對所管理工位的標(biāo)簽進行讀取，讀取數(shù)據(jù)與服務(wù)器數(shù)據(jù)進行比較，實現(xiàn)對工位內(nèi)標(biāo)簽點名，和非本工位標(biāo)簽進入的報警功能。

　　圖7 定位方案一示意

　　方案二、根據(jù)本論文第三章中基于主動式RFID的定位算法的研究，提出了一種經(jīng)典Landmarc算法的改進型定位系統(tǒng)（如圖8）。系統(tǒng)實現(xiàn)與區(qū)域管理中硬件設(shè)備相同，由RFID讀寫器（80米可調(diào)）和RFID標(biāo)簽實現(xiàn)。在每個車間安裝3臺RFID讀寫器，每個監(jiān)測工位安裝1個RFID參考標(biāo)簽。工作原理為，所有進入車間的RFID標(biāo)簽激活RFID讀寫器，3臺RFID讀寫器分別讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，根據(jù)定位算法計算標(biāo)簽位置，判定其所屬工位，對RFID標(biāo)簽進行定位。同時實現(xiàn)標(biāo)簽點名和報警功能。

　　圖8 定位方案二示意

　　兩方案比較看，方案一系統(tǒng)構(gòu)架簡單，定位準(zhǔn)確，功能易實現(xiàn)。但系統(tǒng)需要為每一工位安裝RFID讀寫器，系統(tǒng)造價高；當(dāng)工位位置變化后，系統(tǒng)構(gòu)架需做相應(yīng)改動，維護較麻煩。方案二，在降低系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，通過算法的改進，實現(xiàn)了系統(tǒng)定位要求。在工位位置改變后，只需改動參考標(biāo)簽即可，維護簡單方便。所以本系統(tǒng)采用方案二作為定位系統(tǒng)方案。

　　4.1.2系統(tǒng)硬件組成

　　本系統(tǒng)硬件組成簡單，由RFID讀寫器（80米可調(diào)）和RFID標(biāo)簽（參考標(biāo)簽使用卡片式標(biāo)簽）組成。

　　4.2區(qū)域管理子系統(tǒng)

　　監(jiān)獄管理中區(qū)域管理需求主要在區(qū)域服刑人員點名、獄警哨崗查崗、服刑人員外出勞動三大方面。區(qū)域服刑人員點名，服刑人員放風(fēng)、吃飯、勞動等人數(shù)密集區(qū)域，獄警需時刻掌握區(qū)域內(nèi)人員數(shù)量情況，對未按要求到達人員、離開人員隨時記錄；獄警哨崗查崗，除對服刑人員進行管理外，管理系統(tǒng)還要求對值班、巡邏警員在崗情況進行監(jiān)督和記錄，已保證監(jiān)獄安全；服刑人員外出勞動，在一些情況下，監(jiān)獄服刑人員將外出進行一些勞動，勞動區(qū)域較大，管理和記錄工作較難實現(xiàn)，這是監(jiān)獄管理相對薄弱環(huán)節(jié)。目前情況下這幾方面管理都是通過人工實現(xiàn)，管理過程受人員主觀因素影響較大。

　　4.2.1區(qū)域管理系統(tǒng)方案

　　區(qū)域服刑人員點名和獄警哨崗查崗功能的實現(xiàn)繼續(xù)沿用門禁系統(tǒng)中的RFID系統(tǒng)。硬件組成為RFID讀寫器和主動式RFID標(biāo)簽，工作原理為在所要監(jiān)控的區(qū)域安裝RFID讀寫器，當(dāng)服刑人員、獄警進入?yún)^(qū)域后，標(biāo)簽激活RFID讀寫器天線進行工作，并每隔10秒對區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽進行讀取，將讀取數(shù)據(jù)記錄，并與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)比對，從而實現(xiàn)點名和哨崗查詢功能（如圖9）。

　　圖9 區(qū)域管理功能示意

　　外出勞動管理功能的實現(xiàn)，由于其勞作地點的不確定性，硬件系統(tǒng)將采用便攜式RFID讀寫器（自帶讀寫器天線），和以上系統(tǒng)同樣的標(biāo)簽。工作原理為負責(zé)看管的獄警分為幾組，分別攜帶手持式RFID讀寫器對周圍的服刑人員標(biāo)簽進行讀?。蓪⒆x取間隔時間設(shè)置小一些，如3秒間隔），當(dāng)數(shù)據(jù)與讀寫器中所設(shè)置數(shù)據(jù)不符，即出現(xiàn)服刑人員標(biāo)簽未能讀取時進行報警通知，從而達到外出勞作管理功能的實現(xiàn)（如圖10）。

　　圖10 外出管理功能示意圖

　　4.2.2系統(tǒng)硬件組成

　　本系統(tǒng)硬件組要有RFID讀寫器和RFID標(biāo)簽組成。RFID標(biāo)簽使用門禁系統(tǒng)中同樣標(biāo)簽。RFID讀寫器為兩種80米可調(diào)和30米可調(diào)。

　　lRFID讀寫器（80米可調(diào)）主要技術(shù)性能如下：

　　識別速度100個標(biāo)簽/秒(僅限ID號)

　　防碰撞處理200個標(biāo)簽同時讀取

　　識別距離最遠80米

　　工作頻段2.4－2.48G

　　輸出功率≤3dBm（可軟件調(diào)整）

　　微波通訊檢錯CRC16循環(huán)冗余校驗

　　天線極化定向/全向

　　電源6～12VDC（MAX30mA）

　　通訊接口RS232/485/威根波特率：4800～115200

　　工作溫度-40℃～+80℃

　　保存溫度-60℃～+80℃

　　抗電磁干擾10V/m0.1～1000MHzAM調(diào)幅電磁波

　　可靠性MTBF≥70000小時

　　l手持RFID讀寫器（30米可調(diào)）主要技術(shù)性能如下：

　　識別速度100個標(biāo)簽/秒(僅限ID號)

　　防碰撞處理200個標(biāo)簽同時讀取

　　識別距離最遠30米（可調(diào)）

　　工作頻段2.4－2.48G

　　輸出功率≤3dBm（可軟件調(diào)整）

　　微波通訊檢錯CRC16循環(huán)冗余校驗

　　天線極化圓極化

　　通訊接口CF波特率：19200

　　工作溫度-40℃～+80℃

　　保存溫度-60℃～+80℃

　　抗電磁干擾10V/m0.1～1000MHzAM調(diào)幅電磁波

　　4.3系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　本系統(tǒng)的軟件部分主要包括人員管理軟件和數(shù)據(jù)庫兩部分，在WindowsXP系統(tǒng)平臺下，其中人員管理軟件采用VisualBasic6.0開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用微軟公司的SQLServer2000完成。

　　4.3.1軟件實現(xiàn)

　　系統(tǒng)軟件包括門禁管理模塊、人員定位模塊、區(qū)域管理模塊、通訊模塊、系統(tǒng)管理模塊（如圖11）。

　　圖11 系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)

　　1)、門禁管理模塊。實時記錄刷卡人員卡號、出入時間；記錄控制中心遠程開門命令時間；通過本模塊，對門禁控制器參數(shù)進行設(shè)置，設(shè)置相應(yīng)控制門允許通過卡號，從而實現(xiàn)門禁通過權(quán)限控制；對未授權(quán)刷卡用戶進行記錄，并進行報警處理。圖12為門禁功能軟件流程圖

　　圖12 門禁功能軟件流程圖

　　2)、人員定位管理模塊。監(jiān)獄工廠內(nèi)進行實時監(jiān)控，并對現(xiàn)場標(biāo)簽進行定位分組，顯示分組信息；與數(shù)據(jù)庫中分組信息比較，對分組錯誤信息和區(qū)域內(nèi)未檢測標(biāo)簽信息記錄，并進行報警處理。圖13為定位功能軟件流程圖

　　圖13 定位功能軟件流程圖

　　3)、區(qū)域管理模塊。對區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽點名，并顯示區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽信息；查詢數(shù)據(jù)庫中該區(qū)域標(biāo)簽存儲數(shù)據(jù)，記錄不符數(shù)據(jù)，并進行報警處理。圖14為區(qū)域管理功能軟件流程圖

　　圖14為區(qū)域管理功能軟件流程圖

　　4)、系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理模塊是用于管理系統(tǒng)的基本信息，即系統(tǒng)登陸管理和人員操作管理。在工作人員使用本系統(tǒng)操作時，首先需要向系統(tǒng)輸入用戶名和密碼登陸信息系統(tǒng)。系統(tǒng)將根據(jù)用戶名的權(quán)限分配給予登陸人員相應(yīng)的操作權(quán)限。操作人員對系統(tǒng)所有操作過程，系統(tǒng)會自動記錄，如操作人、操作日期和操作內(nèi)容。系統(tǒng)可實時顯示各功能模塊數(shù)據(jù)，并提供數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)報表打印功能。

 

 

　　4.3.2數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)

　　a)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計

　　SQLServer是一種面向高端的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)中所使用的SQLServer2000是微軟公司推出的目前廣為使用的SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。其具有強大的數(shù)據(jù)管理功能，并提供豐富的管理工具，支持數(shù)據(jù)的完整性管理、安全性管理和并發(fā)控制，是新一代的關(guān)系型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計在本軟件系統(tǒng)中占有極其重要的位置，大多數(shù)的功能實現(xiàn)都是基于數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢完成。也就是說，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的成功與否直接關(guān)系著系統(tǒng)軟件的能否正常、高效率的運行。

　　1）系統(tǒng)E-R圖

　　概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵，通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立與具體數(shù)據(jù)庫管理的系統(tǒng)的概念模型（一般用E-R圖表示）。

　　根據(jù)系統(tǒng)功能實現(xiàn)要求，本系統(tǒng)設(shè)計中實體為：

　　服刑人員：卡號、犯人編號、姓名、身份證號、性別、監(jiān)區(qū)號、分監(jiān)區(qū)號、入獄時間、刑期、照片編號、備注。如圖15示

 

　　圖17卡信息E-R圖

　　系統(tǒng)操作員：卡號、姓名、用戶名、密碼、權(quán)限、備注。

　　門信息：門號、所屬區(qū)域、安全等級、備注。

　　定位信息：車間、工位號、定位時間、備注。

　　區(qū)域信息：區(qū)域號、所屬區(qū)域、備注。

　　聯(lián)系為進出門、定位、點名。圖18分別為進出門、定位、點名關(guān)系E-R圖

　　圖18進出門、定位、點名關(guān)系E-R圖

　　2）數(shù)據(jù)表建立

　　數(shù)據(jù)表建立的原則是：不遺漏、不重復(fù)?？紤]到系統(tǒng)各功能實現(xiàn)，將電子標(biāo)簽卡號設(shè)為主鍵，各表之間通過電子標(biāo)簽卡號構(gòu)成聯(lián)系。需要在數(shù)據(jù)庫建立的數(shù)據(jù)表為：服刑人員資料表、獄警資料表、卡信息表、操作人員資料表、門劃分資料表、區(qū)域劃分資料表、車間工位劃分資料表、各門禁記錄表、各區(qū)域點名記錄表、各區(qū)域獄警查崗記錄表、各工位定位記錄表、各門禁設(shè)置表、各區(qū)域點名設(shè)置表、各區(qū)域獄警崗位設(shè)置表、各車間工位設(shè)置表、各定位區(qū)域標(biāo)簽?zāi)芰繌姸缺?、各?biāo)簽?zāi)芰繌姸缺怼⒉僮魅藛T系統(tǒng)操作記錄表、報警記錄表、設(shè)備表等多個表單。

　　表1服刑人員資料表

      表2卡信息表

      表3某門禁記錄表

　　b)、數(shù)據(jù)庫訪問

　　數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)就是程序與數(shù)據(jù)庫的接口技術(shù)，通俗講就是如何才能使應(yīng)用程序方便快捷高效的與數(shù)據(jù)庫連接。使用VB訪問數(shù)據(jù)庫有很多方法，常用的主要為：ODBC(OpenDatabaseConnectivity開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián))、DAO(DatabaseAccessObject數(shù)據(jù)訪問對象)、OLEDB(ObjectLinkingandEmbeddingDatabase對象鏈接與嵌入數(shù)據(jù)庫)、ADO(ActiveXDataObjectActiveX數(shù)據(jù)對象技術(shù))。各種訪問技術(shù)比較如表4。

　　本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫屬于中等規(guī)模的數(shù)據(jù)庫，通過以上比較，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問采用ADO方式。

　　表4各種訪問技術(shù)比較

　　lADO訪問技術(shù)

　　ADO是為Microsoft最新和最強大的數(shù)據(jù)訪問范例OLEDB而設(shè)計的，是一個便于使用的應(yīng)用程序?qū)咏涌?。ADO在關(guān)鍵的Internet方案中使用最少的網(wǎng)絡(luò)流量，并且在前端和數(shù)據(jù)源之間使用最少的層數(shù)，所有這些都是為了提供輕量、高性能的接口。

　　ADO基本的操作流程：初始化COM庫，引入ADO庫定義文件；用Connection對象連接數(shù)據(jù)庫；利用建立好的連接，通過Connection、Command對象執(zhí)行SQL命令，或利用對象取得結(jié)果記錄集進行查詢、處理；使用完畢后關(guān)閉連接釋放對象。

　　本系統(tǒng)在使用ADO對象過程中，主要應(yīng)用到Connection和Recordset對象。Connection對象表示正在使用的數(shù)據(jù)源和ADO接口之間的連接，一個Connection對象代表一個打開的數(shù)據(jù)庫，它是整個ADO對象的源頭。Recordset對象是數(shù)據(jù)記錄的集合，數(shù)據(jù)記錄又是字段的集合，利用Recordset對象，在程序中就可以存取所有數(shù)據(jù)記錄的每一個字段的數(shù)據(jù)。所以在數(shù)據(jù)庫的程序設(shè)計中，Recordset對象是最重要的對象。Connection和Recordset對象使用過程：

　　a、定義創(chuàng)建Connection和Recordset對象

　　凡是對象變量都要經(jīng)過定義和創(chuàng)建，一般的語法為：

　　DimADOreclasNewADODB.Connection

　　DimADOconlasNewADODB.Recordset

　　在上面的語句中，ADOconl是軟件所使用的“對象變量”名，Connection和Recordset稱為“對象類別名稱”，ADODB稱為“對象類別模塊”，即ADO對象的簡稱。整句的解釋是“建立一個名為ADOconl的Connection類別對象變量，和一個名為ADOrecl的Recorderset類別對象變量，其中Connection和Recordset對象類別都是來自ADODB對象類別模塊。

　　b、打開Connection對象

　　與數(shù)據(jù)進行初始化連接時使用open語句打開，語法為：

　　cnn.OpenConnectionString,UserID,Password

　　語句中cnn為Connection對象變量名稱，ConnectionString為可選參數(shù)，UserID為建立連接時使用的用戶名，Password為用戶密碼。

　　c、初始化和打開Recordset對象

　　打開數(shù)據(jù)表，獲取數(shù)據(jù)記錄到Recordset對象，使用open語句打開，語法為：

　　Rst.OpenSource,ActiveConnection,CursorType,LockType,Options

　　語句中Rst為Recordset對象變量名稱，Source表示數(shù)據(jù)源，ActiveConnection一般表示為有效的Connection對象變量名稱，CursorType游標(biāo)類型，LockType鎖定類型，Options指示提供者如何對待Sourse參數(shù)。

　　l本系統(tǒng)應(yīng)用

　　根據(jù)上面介紹的Connection和Recordset對象使用過程，本系統(tǒng)中使用ADO連接數(shù)據(jù)庫的過程如下：

　　建立Connection和Recordset對象

　　DimcnasNewADODB.Connection

 

 

　　DimrsasNewADODB.Recordset

　　打開Connection對象

　　setcn=NewADODB.Connection

　　cn.ConnectionString=”driver={SQLServer};server=192.168.1.2;uid=adm;pwd=1234;database=JYDB”

　　cn.open

　　初始化和打開Recordset對象

　　Setrs=NewADODB.Recordset

　　rs.open”select*from服刑人員資料表”,cn,adopenDynamic,adLockOptimistic

　　使用完畢后關(guān)閉Recordset和Connection對象變量,釋放資源

　　rs.close

　　cn.close

　　2視頻監(jiān)視系統(tǒng)

　　視頻監(jiān)視系統(tǒng)對各監(jiān)區(qū)、公共活動場所、值班室、辦公區(qū)、各出入口、監(jiān)獄工廠等重要場所進行監(jiān)視，將采集到的實時圖像和數(shù)據(jù)等信息通過網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確、清晰、快速地傳到控制室監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過視頻系統(tǒng)能夠?qū)崟r地直接地了解和掌握各個被監(jiān)控現(xiàn)場的當(dāng)前實際情況，監(jiān)控中心工作人員直接根據(jù)被監(jiān)控現(xiàn)場情況做出相應(yīng)反應(yīng)和處理，更加實時有效地了解服刑人員情況和整體情況。系統(tǒng)對突發(fā)事件的錄像，便于事后查詢和取證，提高獄管部門處置突發(fā)事件的能力。

　　5.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能

　　l視頻監(jiān)視

　　視頻監(jiān)視功能是對各監(jiān)視區(qū)進行實時圖像監(jiān)視，為管理人員能夠在控制室內(nèi)及時了解各區(qū)域情況。主要監(jiān)視區(qū)介紹：

　　1)、各監(jiān)區(qū)監(jiān)視。監(jiān)區(qū)是監(jiān)管服刑人員的重要場所之一，極易發(fā)生人員逃脫、人員斗毆等異常情況。對于該區(qū)域除了利用RFID系統(tǒng)對人員進行實時點名和定位外，還要求實時的圖像監(jiān)視和錄像的輔助。對于一些高度危險的囚犯，必須對其所有行為進行更要做到全天侯的實時監(jiān)控，以防止發(fā)生意外的事情。監(jiān)控系統(tǒng)對于監(jiān)區(qū)，既可以做到對犯人監(jiān)控，防止傷殘，又可以做到無人值班時實時錄像。本區(qū)域要求監(jiān)視系統(tǒng)無監(jiān)視死角，即通過對監(jiān)視設(shè)備的控制，可以監(jiān)視到該區(qū)域的任何地方。

　　2)、生產(chǎn)區(qū)監(jiān)視。監(jiān)獄生產(chǎn)區(qū)作為另外一個人員較集中區(qū)域，也需要視頻監(jiān)視系統(tǒng)的輔助管理。對生產(chǎn)過程實時監(jiān)視，在RFID人員管理系統(tǒng)發(fā)出報警處理后，調(diào)動攝像機監(jiān)視報警區(qū)域，并進行錄像。

　　3)、公共活動場所監(jiān)視。監(jiān)控公共活動場所是犯人的活動場所，環(huán)境往往是比較復(fù)雜的，往往是比較容易發(fā)生情況的，通過監(jiān)視系統(tǒng)就可以提前監(jiān)視可能發(fā)生的異常，以便管理人員及時地對各種非正常行為作出處理，避免危險事情發(fā)生。

　　4)、辦公區(qū)、醫(yī)務(wù)室監(jiān)視。監(jiān)獄本身押放不安全犯人的地方，要保證犯人安全的同時還要確鑿保證各區(qū)域管理和工作人員的人身安全。通過監(jiān)視系統(tǒng)對辦公區(qū)、醫(yī)務(wù)室等部門周邊和門禁進行實時監(jiān)視，及時掌握區(qū)域內(nèi)情況，保障人員安全。

　　5)、重要出入口、走廊、監(jiān)獄周邊監(jiān)視。在RFID人員管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常做出報警處理時，實現(xiàn)視頻實時監(jiān)視和錄像。重要出入口、走廊、監(jiān)獄周邊是監(jiān)獄重要安全范圍，也是犯人越獄逃跑的地方，甚至是外界劫獄進入監(jiān)區(qū)的地方。監(jiān)視系統(tǒng)就可以有效預(yù)防這種情況發(fā)生，加強人員管理。

　　l防護監(jiān)視與告警

　　防護監(jiān)視功能主要指對特殊區(qū)域（主要是監(jiān)獄周邊）進行視頻監(jiān)視，其主要作用是為了實時監(jiān)視監(jiān)獄周邊圍墻內(nèi)外側(cè)情況并具有夜間監(jiān)視能力。

　　告警功能是指當(dāng)非正常情況（如人員非法接近等）發(fā)生時，系統(tǒng)發(fā)出告警信號，提示現(xiàn)場和遠程監(jiān)視人員注意。

　　l錄像和畫面捕捉

　　錄像功能應(yīng)可以對視頻監(jiān)視信息進行錄像保存，這將有助于重大事件的事后調(diào)查，也可為后期事情取證提供參考。錄像功能的啟動采用人工、定時、自動（事件觸發(fā)）三種方式。對保存的錄像資料還可以按多種條件進行檢索。通常錄像功能由視頻服務(wù)器完成。畫面捕捉功能可以在遠程視頻監(jiān)視時，根據(jù)需要隨時將涵閘現(xiàn)場圖像的某個畫面捕捉下來，以便仔細觀察，也可將捕捉到的圖像作為資料存盤。

　　5.2視頻監(jiān)控方案選擇

　　視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了長足的發(fā)展。圖像監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平，直接反映了不同階段電子與通訊的技術(shù)狀況，目前，監(jiān)控方式分為三類：[36][37]

　　l模擬圖像監(jiān)視

　　它被廣泛應(yīng)用于保安、生產(chǎn)管理等場合。圖像監(jiān)控系統(tǒng)一般采用模擬方式傳輸，采用視頻電纜，傳輸距離不能太遠，主要應(yīng)用于小范圍內(nèi)的監(jiān)控，監(jiān)控圖像一般只能在控制中心查看。

　　l基于PC的多媒體監(jiān)控

　　隨著數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)的日益成熟，微機的普及化，為基于PC的多媒體監(jiān)控創(chuàng)造了條件。在遠端監(jiān)控現(xiàn)場，有若干個攝像機、各種檢測、報警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備，通過各自的傳輸線路，匯接到多媒體監(jiān)控終端PC上，通過通信網(wǎng)絡(luò)，將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心?；赑C的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)功能較強，但穩(wěn)定性不夠好；功耗高，費用高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要有人值守，同時軟件的開放性不好，傳輸距離明顯受限。

　　l網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控視頻監(jiān)控（數(shù)字視頻監(jiān)控）

　　網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控主要的原理是：視頻服務(wù)器內(nèi)置一個嵌入式Web服務(wù)器，采用嵌入式實時操作系統(tǒng)。攝像機傳送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內(nèi)部總線傳送到內(nèi)置的Web服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上的攝像機圖像，授權(quán)用戶還可以控制攝像機云臺鏡頭的動作或?qū)ο到y(tǒng)配置進行操作。由于把視頻壓縮和Web功能集成到一個體積很小的設(shè)備內(nèi)，可以直接連入以太網(wǎng)，達到即插即看，省掉各種復(fù)雜的電纜，安裝方便（僅需設(shè)置一個IP地址），用戶也無需使用專用軟件，僅用瀏覽器即可觀看。從以上三種監(jiān)控方式來看第三種無疑是未來視頻監(jiān)控設(shè)備新的發(fā)展方向，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器產(chǎn)品，專為IP網(wǎng)絡(luò)進行視頻監(jiān)控而設(shè)計，可以通過五類線，光纖或無線媒介在10/100Base-T網(wǎng)絡(luò)上以每秒25幀（PAL）的傳輸幀率傳送高質(zhì)量MPEG4圖像。或可以通過ISDN或xDSL路由器，在LAN/WAN/Internet上方便地實現(xiàn)視/音頻的傳輸。隨著寬帶網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控必將成為監(jiān)控領(lǐng)域新的發(fā)展方向，而且也會使得昂貴的數(shù)字監(jiān)控設(shè)備逐步走向大眾化。

　　目前，國內(nèi)監(jiān)獄已建成被廣泛使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多為模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。其主要特點是，采用視頻矩陣主機控制，通過電視墻監(jiān)視前端目標(biāo)，采用長延時模擬錄像機進行錄像和回放；其主要缺點集中表現(xiàn)于：當(dāng)錄像資料需要長時間備份時，需要大量的錄像帶，消耗大量的人力和物力，并且錄像回放、檢索時操作不方便。

　　數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是視頻技術(shù)、計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有數(shù)字存儲、遠程或超遠程控制、布線和機房選址靈活、可擴展性好等特點。它與模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)別主要體現(xiàn)在圖像存儲方式、控制管理模式、數(shù)據(jù)處理與傳輸不同。表5為模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)比較

　　表5模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)比較

　　5.3系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由視頻采集前端、網(wǎng)絡(luò)傳輸、監(jiān)控中心三部分組成(如圖19)。前端攝像機采集現(xiàn)場圖像，以模擬信號形式送入視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號，經(jīng)由TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心顯示和存儲。

　　圖19視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　l系統(tǒng)硬件組成

　　1)、視頻采集前端

　　(1)視頻采集單元

　　視頻采集由前端安裝的攝像機實現(xiàn)視頻采集。根據(jù)現(xiàn)場實際情況及系統(tǒng)功能實現(xiàn)要求，對不同的監(jiān)控場所選擇不同類型的攝像機。攝像機類型分別為：室外型彩色快球攝像機、室內(nèi)彩色快球攝像機、室內(nèi)半球攝像機、槍式彩色攝像機。監(jiān)控范圍有高要求的監(jiān)控點，攝像機都配備了高速球云臺組件，水平旋轉(zhuǎn)角度0-355°，內(nèi)置解碼器支持AD、PELCO、BAXALL、LILIN等多種協(xié)議。

　　(2)控制單元

　　控制單元由云臺控制解碼器、云臺組成。

　　云臺控制解碼器通過串行485接口與視頻服務(wù)器中的視頻編碼器通信。收到云臺控制指令后，通過云臺控制接口控制云臺做出指令要求的動作，移動云臺、攝像機及攝像鏡頭。

　　云臺控制部分提供輔助控制開關(guān)，用來實現(xiàn)對護罩雨刷、照明燈、防盜嚇阻裝置等設(shè)備的控制。

　　(3)視頻服務(wù)器[42]

　　視頻服務(wù)器（DVS,digtalvideoserver)，又叫數(shù)字視頻編碼器，是一種壓縮、處理視頻數(shù)據(jù)的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，由視頻壓縮編解碼器芯片、輸入輸出通道、網(wǎng)絡(luò)接口、音視頻接口、RS485串行接口控制、協(xié)議接口控制、系統(tǒng)軟件管理等構(gòu)成，主要是提供視頻壓縮或解壓功能，完成圖象數(shù)據(jù)的采集或復(fù)原等。簡單地說，視頻服務(wù)器就是將輸入的模擬視頻信號數(shù)字化處理后，以數(shù)字信號的模式傳送至網(wǎng)絡(luò)上的專用設(shè)備，從而實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控的目的。

　　視頻服務(wù)器選擇符合MPEG4標(biāo)準(zhǔn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。主要用于數(shù)字視頻基于以太網(wǎng)實時傳輸?shù)脑O(shè)備,采用針對多媒體處理而設(shè)計的可編程高速數(shù)字信號處理器（DSP）,結(jié)合高性能的操作系統(tǒng)和視頻圖像壓縮算法，使得圖像傳輸更加流暢并且顯示更加清晰細膩；內(nèi)置WEB服務(wù)器，可以增強傳統(tǒng)監(jiān)視系統(tǒng)的性能，并為在同一網(wǎng)絡(luò)發(fā)布監(jiān)控圖像提供網(wǎng)絡(luò)連通性。

　　該視頻服務(wù)器內(nèi)置視頻編碼器，用來把模擬視頻信號變換成可以利用計算機網(wǎng)絡(luò)進行遠程傳送的數(shù)字壓縮視頻流。還可接收遠程監(jiān)控終端發(fā)送的云臺控制數(shù)據(jù)，并根據(jù)云臺控制數(shù)據(jù)，按所用的云臺控制協(xié)議轉(zhuǎn)換成云臺控制指令，采用串行通信方式將云臺控制指令發(fā)送到云臺解碼器。

　　2)、監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心管理平臺由監(jiān)控主機、視頻存儲服務(wù)器、視頻顯示大屏組成。監(jiān)控主機用于安裝視頻監(jiān)控軟件，對整個視頻系統(tǒng)進行管理、控制和維護。視頻存儲服務(wù)器用于存放錄像視頻文件，供錄像管理、回放、查詢等。顯示大屏可根據(jù)需要將視頻圖像顯示。

　　l系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件具有視頻監(jiān)視、視頻錄像、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)管理四大功能。

　　1、監(jiān)視功能

　　支持多畫面視頻顯示，可根據(jù)需要選擇1、4、8、12、16個視頻畫面進行顯示；觀察實時報警和重現(xiàn)報警歷史；提供計劃、定時、手動錄像功能；報警管理設(shè)置各種報警和處理方法，提供移動偵測和多種傳感器報警接入；可控制攝像機鏡頭的寬變焦、窄變焦、遠變焦和近變焦,云臺可控制攝像機的上下左右轉(zhuǎn)動；可調(diào)整視頻畫面的亮度、對比度、飽和度、色彩、圖像采集格式等，如圖20所示。

　　2、錄像功能

　　支持視頻移動偵測報警錄像，錄像時間可以隨意設(shè)置；可以按事件觸發(fā)錄像，錄像時間可以設(shè)置；可以設(shè)置每個攝像機的存儲容量，并可以按照多種條件進行檢索。

　　3、系統(tǒng)維護

　　支持遠程維護，進行順序觀察的設(shè)定后，可以進行自動順序監(jiān)控；能夠很方便的設(shè)置IP地址和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；可以監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)；遠端設(shè)備具有自動恢復(fù)功能(如圖21)。

　　圖20系統(tǒng)攝像機設(shè)置示意圖

　　4、系統(tǒng)管理

　　系統(tǒng)管理員負責(zé)設(shè)備、用戶、鏡頭分組、報警設(shè)置等系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理員和高級用戶具有設(shè)定錄像、錄像回放和報警查詢以及云臺控制功能，普通用戶具有監(jiān)視功能。提供按用戶優(yōu)先級訪問控制，包括系統(tǒng)管理員或普通用戶，可向用戶分配鏡頭組，可根據(jù)用戶所分配的控制權(quán)限控制云臺；可為每一個用戶分配可以監(jiān)控的鏡頭組，用戶登陸系統(tǒng)后能監(jiān)控已分配的鏡頭組。

　　圖21系統(tǒng)設(shè)置示意圖

　　2結(jié)束語

　　RFID是近些年來新興起的自動識別技術(shù)，對于其應(yīng)用，在全球正方興未艾，許多大企業(yè)都希望盡早涉足這一領(lǐng)域，贏得市場先機，而國內(nèi)則相對滯后，應(yīng)用范圍較小。因此本文將RFID技術(shù)引入監(jiān)獄管理行業(yè)，針對于監(jiān)獄生產(chǎn)區(qū)工位提出了改進的RFID定位算法，并提出整個管理系統(tǒng)總體的規(guī)劃與設(shè)計方案。本文中所研究的課題是一個涉及面較廣，較為完整的系統(tǒng)。在監(jiān)獄信息化建設(shè)的大背景下，綜合運用了當(dāng)今先進的主動式RFID技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、主動探測技術(shù)、數(shù)字圖像編解碼技術(shù)及多媒體技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能要求。