人员定位系统建设方案.docx

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人员定位系统建设方案

监狱人员定位系统方案

一、前言

随着公安、司法机关维护社会秩序和打击刑事犯罪的任务日益严重，各种监管场所的拘押、收教、强制戒毒等违法犯罪人员数量持续不减，如何在新形式下以科技创新手段来提高监狱的管理模式，以适应现实斗争的需要，杜绝“躲猫猫”之类的事件发生，正成为司法部门的迫切需要。

目前，不论是公安或是司法部门信息系统只局限于信息处理，而信息采集仍然只是单纯的依靠手输，无法将信息系统和在押人员真正的关联起来，在监管场所这样一种特殊的环境里运用一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位在押人员，将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人动态的联系起来，这样才能充分挥监管场所信息系统的作用，真正意义上实现监所管理信息化，实现"向科技要警力"的途径。

二、项目建设背景

近年国家、社会、新闻媒体等对全国各监所加大关注，司法机关维护社会秩序和打击刑事犯罪的任务日益加重，各种监管场所的拘押、收教、强制戒毒等违法犯罪人员数量持续不减，如何在新形势下，以科技创新手段来提高监所管理水平，以适应现实发展的需要，有效杜绝监狱罪犯越狱脱逃、暴力犯罪之类的案件发生，正成为各地司法部门的迫切需要。

●2009年10月17日内蒙古呼和浩特第二监狱4名罪犯杀害监狱民警兰建国后集体越狱逃脱。

●2011年9月11日河北深州监狱一在押重刑犯越狱脱逃。

●2011年10月23日山东潍坊监狱一在押重刑犯越狱未遂。

●2011年10月25日河南豫北监狱一在押重刑犯越狱脱逃。

●2011年10月26日辽宁沈阳第二监狱一在押重刑犯在监外就医时，被4名不明身份人员强行抢走，成功脱逃，一名监狱民警受伤。

以上案件的发生在社会上造成了很大的负面影响，种种监所案件告诉我们，在科技高度发达的今天，在监狱这样一种特殊的环境里，必须运用一种安全、可靠的智能安防系统来区分、识别、跟踪、定位和监控在押人员。

将每个在押人员的个人信息与他们的日常行为等动态紧密联系起来，充分发挥科技手段的作用，才能有效减少和杜绝监狱场所越狱脱逃、监内暴力、罪犯自伤自残等事件的发生，真正实现监狱管理科技信息化，实现“科技强狱科技强警”的目标。

三、系统建设需求分析

监狱为对实行智能化管理，对监狱所对罪犯和劳教服刑人员流动情况分区域管理与监控的需求。

具体实现需求如下：

2.1系统与设备有关的主要功能

1）实现区域内人员实时定位监控，定位精度不大于3米，可以有效区分人员在具体监舍、具体楼层、以及走廊中的位置；

【UWB】在空旷的室内环境中UbisenseUWB高精度定位系统最高精度能达到三维10-20厘米，可以高精度显示人员在具体监舍、楼层及走廊的实时坐标。

2）定时清点监区或特定区域的人数，要求覆盖无盲区；

【UWB】根据现场的环境，我们会对UWB的传感器部署会有不同的布点方案，一般能做到整个区域无盲区。

此外，本系统的人员定位标签是主动式定位系统，每个定位标签有不同的ID，可以实时做到所有人员的清点统计和实时定位。

3）人员的轨迹分析。

【UWB】平台提供所有被定位人员的坐标信息，人员的轨迹分析是在应用层软件实现。

4）洗澡洗衣不影响系统的正常使用。

【UWB】Ubisense提供工业防护等级高达IP63.65的防水标签。

满足服刑人员在洗澡和洗衣时不用摘掉标签的需求。

5）满足通信和网络安全要求。

【UWB】此系统采用超宽带脉冲技术，私有加密运算协议，通讯安全绝对可靠。

6）围墙警戒：

距围墙1-2米进行越界告警。

【UWB】两种方式可以实现，Ubisense平台可以设置敏感区域，进入围墙边敏感区域可输出报警数据。

也可以通过高精度定位坐标系在应用层实现这个简单的功能。

2.2设备主要要求

2.2.1犯人腕带

1）采用高强度防水耐磨ABS塑料，不可含铁等可作为凶器的成分，防止暴力拆卸。

佩戴舒适，不影响生活和劳动，不会对健康造成任何危险；

【UWB】目前有多家公司提供ABS防脱腕带产品。

2）定义多种颜色以区分囚犯属性；

【UWB】腕带工厂加工。

3）剪断或暴力破坏，腕带会发送暴力破坏告警信息，但不能误报；腕带若含防拆电路，要求电路不易断；

【UWB】多家腕带设计公司都具有此功能的产品。

4）可重复使用，非授权开启即发送报警信号；

【UWB】UWB标签可以重复使用，内置纽扣电池可更换。

标签状态系统可实时控制。

5）具有一定的防磁、防静电功能，可进行电池低压告警；

【UWB】严格通过FCC.CE欧洲标准认证，可实时显示标签电池量。

6）采用超低功耗节能设计，电池使用寿命3年。

【UWB】采用脉冲形式，功耗极低，最长工作时间可达5年。

2.2.2狱警卡

1）高强度、防水、耐磨ABS塑料；

【UWB】可由专业腕带公司提供。

2）紧急呼叫求助按钮，呼叫响应时间小于1秒（备选）；

【UWB】细长型标签具有两个编程按钮，可用于设计报警求助按钮。

3）可控声光提示告警（备选）；

【UWB】内置蜂鸣器报警。

4）电池低压告警；

【UWB】标签电池量实时显示。

5）倾倒式告警，倾倒响应时间小于1秒（备选）；

【UWB】系统标签的Z轴坐标数据，可只狱警的状态。

6）长时间静止告警（备选）；

【UWB】可以利用实时坐标数据在应用层实现。

7）电池使用寿命3年。

【UWB】最长工作时间5年。

2.2.3读写器

1）采用高强度防水耐磨ABS塑料，或铸铝材料；

【UWB】PC材质，提供IP65工业防护等级。

2）可根据实际应用区域调节信号覆盖范围；

【UWB】标准版工作单元最大覆盖范围35m*35m,支持多单元无限蜂窝扩展。

3）自动定时回报状态信息；

【UWB】实时显示传感器状态。

4）可有效的防冲突；

【UWB】每个标签和传感器都有唯一的ID,系统处理速度快。

5）读取速度：

100个/秒。

【UWB】高刷新率版支持160H的系统刷新率。

2.2.4应用层系统主要功能

1）系统可使管理干警实时掌握监所内各个受控区域的罪犯/劳教人员数量和信息，以及周边执勤干警信息。

2）对服刑人员经行实时跟踪定位，当服刑人员在禁区和非活动时间区时进行报警，防止越狱等事件发生。

3）突发事件标签求救报警按钮，当服刑人员或狱警遇到危险时可以随即触发求救按钮，在第一时间内获得营救和快速处理事件。

4）提供对各种可疑事件及各种突发事件的报警功能，在突发事件时能够迅速定位相关人员和执勤干警并能够迅速查询到人员在监所内的历史行动轨迹。

5）与原有的视频监控结合，根据定位系统提供的坐标信息，可以将屏幕上显示的任意人员的实时监控画面调出来。

具有云台摄像头的监控可根据坐标信息自动更正定位目标。

6）事故回放功能，根据记录的目标坐标数据库，可以实时将原现场的状态显示出来。

7）为事故进行责任评估提供依据。

三、系统概述

本系统采用UWB定位技术，UWB定位技术是目前在国内主推的一项室内精确定位技术新革命，UWB即无线超宽带技术，是一种G级无线通信传输技术。

推出的UBIsenseUWB定位系统应用无线超宽带技术将无线定位技术新革命，系统能提供精度高15cm的3D定位效果，目前已在仓储管理、人员管理、军队训练等领域成功实施多项大型项目。

3.1与传统RFID技术的对比

RFID是射频识别技术的英文（RadioFrequencyIdentification）的缩写，射频识别技是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种自动识别技术，射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

一般是基于RSSI来进行区域性感知，目前，RFID技术在工业自动化、物体跟踪、交通运输控制管理、防伪和军事用途方面已经有着广泛的应用。

RFID系统的工作原理：

图1Rfid工作原理图

1.RFID读卡器

针对监狱系统的特殊情况，我们采用的RFID阅读器的工作模式为“被动式”，正常工作时阅读器处于接收状态，实时接收电子标签发出的信号，并将接收到的数据转送到后台管理系统中。

在可视环境下，最大识别距离（通讯距离）可以达到80米。

在具体应用中与无源标签相比较，超长的识别距离具有非常大的优势。

当用户对识别距离的长短有不同要求，或应用环境比较复杂时，可以通过设置阅读器上的衰减开关来调节并设定识别距离。

2.RFID有源定位标签

采用“主动（active）方式”进行工作，主动发射信号给阅读器。

该方式工作时消耗的能量相对比较高，因此，我们在标签内部增加了高能电池，用来为标签提供能量。

标准环境下，电池提供的能量可以保证标签连续工作1年左右。

工作频率标签工作频率范围是2.4GHz～2.485GHz，属于微波频段。

目前，小功率设备可以自由使用该频段进行工作，不需要向管理部门申请和缴付任何用。

四、UWB定位技术简介

4.1UWB定位技术特点

超宽带（UWB）是射频应用技术领域的一项重大突破。

Ubisense该技术构建了革命性的实时定位系统（RTLS），该系统能够在传统的挑战性应用环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性；而诸如RFID、WiFi等技术并不能完成该类应用。

超带宽（UWB）是射频应用技术领域的一项重大突破，利用技术构建了革命性的实时定位定位系统iLocateUWB,该系统能够在传统环境中达到较高的定位精度，并具有很好的稳定性，创造了RTLS领域的新格局。

1.UWB与其他定位技术的优势

图2射频技术发展趋势

以往基于场强信号和信号质量技术来定位的RFID、WIFI、ZIGBEE等传统定位技术，定位精度往往不能令人满意，UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白。

4.2定位传感器Sensor

Series7000传感器是一种精密测量仪器。

它包含一个天线阵列，以及UWB信号接收器；可以通过检测定位标签发出的UWB信号，来计算该标签的实际位置。

在工作过程中，每个传感器独立测定UWB信号的方向角和仰角（AOA）；而到达时间差信息（TDOA）则必须由一对传感器来测定，而且这两个传感器均部署了时间同步线；这种独特的AOA、TDOA相结合的测量技术，可以构建灵活而强大的定位系统。

目前Ubisense单个传感器能测得较为准确的标签位置；而通过两个传感器的接收信号能测定更为精密的3D信息；传感器的这种特性大大降低了系统部署的硬件开销，显著改善了系统的稳定性与可靠性。

4.3定位标签Tag

紧凑型标签是一种较小的设备，可置于资产设备、交通工具上，并获取精度达15cm的3D动态定位信息。

它针对苛刻的工业应用环境设计，并包含许多先进的功能：

一个LED指示灯；一个能立即激活静止标签的运动检测传感器；一个事件触发按钮。

紧凑型标签集成多种安装固定方式，以方便的部署于任何人员物体表面。

以往基于场强信号和信号质量技术来定位的RFID、WIFI、ZIGBEE等传统定位技术，定位精度往往不能令人满意，UWB定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白。

系统整体拓扑图如下:

图3系统结构

4.4UBIsense软件平台

UBIsense定位平台产品是一个完整的RTLS软件平台，它能同时从Ubisense传感器、标签以及其他RTLS传感器系获取数据，如常规的有源、无源RFID系统，温度、震动检测器等非位置传感器设备用户可以很方便地对监控场所进行部署，并将定位网络协同在一个实时、高精度的状态下获取定位的性能，能将场景实时动态地虚拟出来，改平台具有系统稳定可靠，定位功能完整，实时性能好，管理功能健全，系统安装方便，集成方式简单，使用简单，易于二次开发等扩展特点。

●定位功能完整

能够实时监控指定空间的人、物位置信息，并通知监控终端；能够存储并向多个终端客户发布2D/3D位置信息数据；实时存储并发布用户自定义2D/3D图像；能够创建、导入或编辑用户自定义的2D/3D空间模型；

●实时性能卓越

蜂窝状子区域定位管理，能够覆盖无限空间范围内的人、物；运用工业级标准的UDP与多客户端进行实时数据通讯；

●管理功能健全

完整的容错机制，易于群集化服务的体系结构；所有服务支持WinXP、Linux交叉平台操作；图形化工具，支持监控、备份、恢复与升级；所有服务具有用户自定义权限和256位AES加密功能；

●系统安装方便

系统的图形化功能，支持导入建筑模型、定义人物模型、创建可视化图像、定义空间关系、加密权限等各种服务；

●集成方式简单

100%可操控的.NET2.0API，可用于观察每一个系统函数的所有数据和控制；方便的管理基于DirectX.NET2.0的2D/3D可视化控件；

●易于开发扩展

图形化数据模型工具利用.NET2.0API产生稳定的用户自定义服务；用户自定义服务均继承了容错、易管理特性；传感器模拟器工具允许对复杂的定位感知应用进行脚本测试；

五、部署方案

5.1传感器的布点

根据监狱一般结构图，可知和管理局人员的要求，我们将监控区域分成两大块，一是监狱大楼的室内区域，二是围墙周边区域。

室外点的部署，部署的点位一般设置在围墙的角落和边缘区域，精确定位服刑人员的实时坐标未知可以满足进入围墙周边1米范围报警区域。

与原有的红外监控报警结合更能保证安全。

5.2服刑人员佩带的定位标签

人员定位标签将UWB定位标签和RFID定位标签融合成一起，采用内置纽扣电池供电，体积小巧，佩带方便。

常见的佩带方式如下：

图4防爆腕带

特殊区域定位客户提供多种佩带方式，狱警、管理员可以采用挂绳式佩带方式，佩带和卸下比较便捷；服刑人员可以采用手腕式佩带方式，采用工程硬质塑料加防卸锁，可以有效防止服刑人员违规卸下定位标签。

5.3iLocate定位平台定制

iLocate是分布式定位平台，它能够支持UBIsense第三方协议模块的3D定位场景与业务软件，它能够支持不同的硬件底层，如Rfid,wifi,zigbee等。

改定位平台软件安装方便、稳定可靠、并易于集成客户新业务功能。

iLocate定位平台可以实时监控各个监狱区服刑人员的位置情况，为监狱系统的自动化信息化管理提供强有力的支持。

系统整体结构图如下：

人员定位系统可以将原有的监控系统整合起来，通过定位系统发出的警告信息，可以实时切换监控系统到现场。

监狱/劳教区域管理系统可以与狱政/所政管理系统、狱/劳教一卡通系统无缝集成，可以为监所对罪犯/劳教人员的各项管理工作展开提供便捷、高效的现代化手段，实现基于人员智能信息卡的监所全面电子化应用。

六、系统特性

监狱管理系统是利用目前最先进RTLS技术UbisenseUWB精确定位技术，针对监狱和劳教所对罪犯/劳教人员流动情况分区域管理与监控的需求，专门设计开发的一整套软硬结合的应用系统。

系统可使管理干警实时掌握监所内各个受控区域的罪犯/劳教人员数量和信息，以及周边执勤干警信息，可提供对各种可疑事件及各种突发事件的报警功能，在突发事件时能够迅速定位相关人员和执勤干警并能够迅速查询到人员在监所内的历史行动轨迹。

●功能实用，灵活可扩

1.满足监狱/劳教所最核心的业务需求：

迅速便捷准确地掌握监所内人员分布及流动情况；

2.充分考虑到监所内不同区域、不同通道的具体情况，提供不同功能组合的解决方案，可在短时间内快速安装实施并投入实际使用；

3.充分考虑到系统扩展问题，具备灵活的接口设计，无区域和通道个数限制，能够满足未来发展所需；

●统一共享，标准规范

1.软件提供标准接口，可与现有狱政/所政管理系统无缝集成，不依赖于特定的狱政/所政管理系统；

2.系统的RFID卡可以与罪犯/劳教人员一卡通系统合并，与食堂售饭系统等通用，实现全面的电子化应用；

3.系统区域信息可以在WEB界面上查询，与现有的应用系统可以无缝集成；

●技术先进，安全可靠

1.系统关键硬件设备提供后备电源、冗余主机等应急措施，确保系统7X24小时正常运行；

2.错误自动恢复能力，在场所内部分设备发生损坏导致人员区域分布信息不准时，能自动恢复到准确状态；提供数据自动备份和恢复工具，支持对所有区域人员数据的完全和增量备份及灾难恢复功能；

3.采用高强度防水耐磨ABS塑料，防止暴力拆卸。

定义多种颜色以区分囚犯属性；通过实时跟踪定位系统，可以大大提升监狱的现代化管理水平，提高监狱的安全性与自我保护能力。

本系统不论其是在监狱内或者监狱外，都可以实时识别和跟踪定位监狱官员、犯人的位置。

罪犯/犯罪嫌疑人身份识别无线腕带是基于最新的有源RFID自动识别技术，欧美发达国家的法律强制部门也刚刚开始使用这样的技术，以准确、有效地对犯人进行识别、分类管理、跟踪和定位，消除人为错误和不必要的混乱，大大减轻了看守人员的工作负担，提高了工作效率。