RFID监狱综合管理系统解决方案.docx

RFID监狱综合管理系统解决方案版 本 历 史版本/状态作者审核者日期备注目 录1.概述11.1背景11.2监狱管理系统现状12.RFID技术概述22.1 RFID概述22.2 RFID工作原理和系统组成22.3 RFID工作频率和应用范围32.4 RFID技术特点及优势43.系统方案设计与实现功能53.1系统设计原则53.2系统实现目标63.3系统方案与实现功能73.3.1监狱资产管理系统73.3.2监狱人员管理系统94.系统硬件配置124.1 电子标签124.2手持读写器134.3 定位读写器134.4 双频定位标签（腕带）144.5 骨干数据收发基基站165. 结语161.概述1.1背景中国的监狱经过几十年的发展后监狱系统各项管理制度和流程都有了逐步的完善，各种设施也得到了不断更新。但随着监狱资产数量的不断增加，资产管理的工作量急剧越大，效率也越来越低；在人员管理方面，随着犯罪类型和在押人员成分的日趋复杂，在押人的报复性、凶残性和狡诈性增强，浮躁心理和不安分意识增强，稍有不慎他们就会铤而走险，伺机劫持人质、脱逃、自杀、凶杀、团伙勾结，给警察的人身安全和场所的持续稳定带来极其不利的影响。为提高监狱系统管理工作水平，各级领导对建立看守所信息系统的重要性已达成广泛共识，统一规划和建设各级看守所信息系统已成必然趋势。虽然部分省份的看守所信息系统已初见成效，但目前不论是公安或是司法部门，其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。在看守所这样一种特殊的环境里，运用一种安全、可靠的信息采集系统来区分、识别在押人员，将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人真正联系起来，这样才能充分发挥看守所信息系统的作用，真正意义上实现看守所管理信息化，实现“向科技要警力”的途径。1.2监狱管理系统现状当前监狱系统资产管理更多的是借助于传统的人工管理方法和手段，数据的采集和录入一直以来都是手工操作，效率低下、差错率高。目前采用的条形码技术可以使这个情况得到很大改善，但由于条形码技术自身存在的局限性，如：已损坏、抗污性差、读取距离短等，使它们无法全方位地进入到资产管理领域的工作中。监狱系统的人员管理多数还停留在以狱警巡查加摄像机监视报警的阶段，人工作业占绝大比重，信息化程度比较低，而信息采集仍然只是单纯靠手工输入，无法将信息系统和在押人员真正的关联起来；无法及时掌握每个狱内改造人员的位置信息；无法及时知道是否有人员离开了不该离开的区；无法及时知道是否有人进入了不该进入的区和是否有人员有违规行为，以及无法第一时间查看一些重要视频资料等。RFID技术在国内的迅猛发展给监狱智能化建设带来新的契机，通过RFID技术的应用，提高了监狱系统资产管理和人员管理工作的信息化水平，实现了资产的统一管理和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，为逐步实现监区“智能化全方位监管”奠定了坚实基础。2.RFID技术概述2.1 RFID概述RFID技术作为智能卡应用技术的延伸，在企业智能化管理模式中有着不可替代的作用。电子标签（Tag）又称作射频感应器，一般带有天线，存储器与控制系统的低电集成电路，它可以存储需要识别传输的信息，是标识人员和物品，以方便辨识、跟踪和记录的工具 。RFID射频识别技术能在外力的作用下，将存储的信息发射出去。电子标签具备智能卡的信息存储量大、易识别、信息无法仿冒等特征；还具有非接触式读写、数据读写速度快、提供多重加密方式使信息存储更安全等特点；并且信息的存放格式相对IC卡和磁条卡也更为简单。电子标签良好的物理特性也为在各种任意形状的商品中使用成为可能。由于电子标签具有上述优点，因此，作为一种信息存放载体可以起到标识识别、商品防伪、物品管理等作用。2.2 RFID工作原理和系统组成RFID即射频识别技术，是一种非接触的自动识别技术，其工作原理是：标签进入磁场后，接收解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产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。图1 RFID工作原理图RFID的系统组成包括RFID硬件域（标签、天线和阅读器）、RFID中间件、商业应用域三大部分，每部分功能如下：图2 RFID系统组成2.3 RFID工作频率和应用范围射频识别系统的工作频率主要有低频（125KHz）、高频（13.56MHz）、超高频（433MHz和860960MHz）、微波（2.45GHz）等，允许的最大发射功率电平和频率分配因国家和地区的不同而有所不同。其中125KHz系统主要应用在动物识别和商品流通等领域；13.56MHz系统一般应用在公共交通和门禁系统等领域，其识别距离较近,一般为几厘米到几十厘米，采用特殊制作的天线最大识别距离为1.5米左右；在UHF频段，系统的识别距离远，可从几米到几十米。433MHz 频段主要用在集装箱跟踪管理；860960MHz频段主要应用在物流供应链、仓储管理、资产安全管理等业务中。2.45GHz系统被动式系统（无源标签）一般可提供几米左右的识别距离，主动式系统有（有源标签）也可以达到几十米的识别距离。频率低频高频超高频微波125135KHz13.56MHz433.92MHz/860960MHz2.45GHz识别距离60cm1.5cm3-10m10-100m一般特性-高价较高-穿透绕射能力强-速度慢、距离近-性价比适中-适用于绝大多数环境，但抗冲突能力不强-速度快、识别距离远-穿透能力弱（尤其是对水和金属）-价格较低廉-多重标签识别距离和性能最突出-全球标准不统一-作用距离远-抗干扰能力差运行方式无源型无源型有源型/无源型有源型/无源型识别速度低速 高速环境影响迟钝 敏感图3 RFID工作频率对比图2.4 RFID技术特点及优势u 读取方便快捷数据的读取无需光源，标签一进入磁场或电磁波发射范围内，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别。u 识别读取能力强采用无线电射频，可以绕开障碍物，并透过外部材料读取数据。采用无自带电池的被动标签时，有效识别距离可达到8米。u 数据容量大储存数据容量大，是一般条形码存储信息量的几十倍，甚至上百倍。u 使用寿命长，应用范围广其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码。u 标签数据可动态更改利用编程器可以向写入数据，从而赋予 RFID 标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少。u 更好的安全性不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性。u 动态实时通信标签以与每秒 50100 次的频率与解读器进行通信，所以只要 RFID 标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。3.系统方案设计与实现功能本方案包括监狱资产管理和监狱人员（包括在押人员和狱警）管理系统两个部分，通过利用先进的RFID自动识别技术，结合计算机、无线网络通讯和应用技术，对监狱资产进行自动化管理，同时对犯人进行精确的定位和跟踪，在遇到突发状况时，犯人和狱警可以通过携带的RFID终端求助报警。系统建设以提高监区资产和人员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，严格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。1.3.1系统设计原则整个系统设计遵循原则如下：u 标准化系统选用标准设备，主设备和外部设备均采用标准接口，同类设备互换性好，易于维修，便于扩展，符合国家和国际标准。u 稳定可靠性硬件选用先进、成熟、可靠的产品，是已在类似工程中使用过许多的，证明能适应室外环境的硬件。软件充分运用面向对象技术，以建立友好界面为第一追求。u 先进性要求采用目前最先进的软、硬件级网络技术，出错率低，兼容性强，升级容易。采用该模块式结构，扩容方便，没有重复建设投资。u 易操作性和实时性管理员的方便快捷的熟练操作环境感知系统，能实时掌握目标区域环境情况。u 良好的可扩展性系统采用模块化结构设计，能够适应不断增加的功能需求，当系统需要进行扩容时，只需简单的增加输入输出模块即可。u 维护的方便性通过部件化、模块化和层次化的系统规划设计，为正常使用的故障检测带来极大的方便。3.2系统实现目标采用先进的RFID技术和成熟的产品和解决方案，结合监狱系统的实际应用需求，实现监狱系统资产和人员的管理目标如下：u 实现“资产全生命周期管理”和“资产自动管理”：利用RFID技术实现对资产全生命周期(新增、调拨、闲置、借出、归还、报废、维修等)过程的智能化、动态实时跟踪，集中监控管理为监狱系统投资决策和资产合理调配提供了准确的参考数据，有效增大投资边际效益和提高资产使用率，减少无谓的设备投资和闲置浪费。 u 实现自动身份识别、位置跟踪、预警和自动报警、应急指挥和规范在押人员的行为，使用安全可靠的信息采集方式来实时监控、追踪、识别在押人员和狱警，并将信息系统中的个人信息和现实中的个人真正关联起来，实现监狱管理信息化、智能化、规范化。3.3系统方案与实现功能3.3.1监狱资产管理系统 监狱资产管理系统方案图4 资产管理方案示意图通过手持或者固定RFID读写器对监狱资产进行管理，包括资产的增加、变更、报废、毁损、折旧、归还、借出、部门变更、调拨、报表管理等。对于每一件监狱资产都可以查询出该监狱资产从购入、入账、拖入使用、使用部门、折旧情况以至于推出使用的全部信息都可以有详尽的记录。动态查询功能可以保证管理人员在第一时间掌握全面的信息资料，资产成批折旧可以减少大量重复劳动并保证了数据的准确性。自动报表编制打印迅速准确，可以节约大量手工编制报表的时间。监狱资产管理系统将原来分散的管理信息集中起来，组合成为一个具有整体功能的管理平台。 监狱资产管理系统功能监狱资产管理系统主要包括6大块：标签管理、资产盘点、折旧管理、日常管理、报表管理和系统管理等。图5 监狱资产管理系统具体实现功能如下：u 标签管理包括标签初始化、标签定义、标签打印，使用发卡器将将资产的名称、类别、型号等信息写入标签，并贴到相应资产设备上，也可以定义标签后使用RFID打印设备直接打印标签。u 日常管理包括资产卡片管理、资产登记（资产出库和入库登记）、资产借出、资产归还、资产维护（包括资产修理、检修和报损记录）、资产跟踪定位、资产调拨、资产报废等； u 资产盘点包括盘点单录入/查询、盘盈盘亏明细表、盘点汇总，盘点人员采用RFID手持机，定期盘点资产，找出盘盈、盘亏的资产条目，查明原因，根据实际情况进行帐务处理，盘点信息包括：资产ID（EPC号码）、盘点日期、盘点者ID等。 u 折旧管理包括计提折旧、折旧报表、资产减值准备、资产价值重估、累计折旧明细。 u 报表管理包括资产明细报表的查询和输出，以及根据单位、部门、时间等条件查询分类统计月（年）报、本月增加资产月报、本月减少资产月报、资产折旧月报（年报）、并提供打印功能。 u 系统管理系统管理员进行用户管理（维护账户和密码）、权限管理（按不同等级设置不同的操作权限）、组织管理、资产设置。3.3.2监狱人员管理系统 监狱人员管理系统方案图6 监狱人员定位管理方案示意图采用RFID半有源技术做人员区域定位管理，在每个被监控区域，如每个房间，安装双频定位读写器，每个定位读写器带有多路激活天线，在整个我们的定位系统中，定位基站是最小的基点，作为定位点的最近的基点，其激活标签的距离在3-3.5米，也就是每个标签在激活器3-3.5米的范围里被激活，其定位精度可以描述为3-3.5米。不同区域的激活器，都有自己唯一的地址码，当人员带着激活标签进入定位基站被激活后，标签正常工作，向外界发送标签的ID号，同时也发送出激活标签的定位读写器的地址码，这样，通过定位读写器的地址码，我们就能够定位出标签所在的位置。当标签从一个定位读写器拿到另一个位置时，上传上来的读写器地址码也会随之变化，这样，就形成了完整的定位体系。而读写器上传的数据，被大范围内的定位基站接收到，将信息上传至管理中心进行处理，完成了整个定位系统。通过定位可以对在押人员和狱警进行跟踪和管理，对突发事件提早预知，防患于未然。 监狱人员管理系统功能监狱人员管理系统主要指对在押人员和狱警的定位管理和日常考勤管理，整个系统包括监狱地图管理、基站管理、在押人员定位管理、报警功能模块、狱警管理、基本管理和系统管理等7大模块。图7 监狱人员管理系统主要实现功能如下：u 受控目标跟踪、监测在监控区内对受控目标进行实时跟踪监测，遇到突发事件按钮求助，突发事件地点位置自动显示及突发事件按钮求助，位置自动显示。u 犯人非法聚集自动报警：犯人非法聚集，聚集人员数量信息、身份信息、位置信息自动显示，后台系统自动报警。u 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。u 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。u 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。u 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。u 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。u 一卡通功能监狱电子腕带和狱警智能卡可集成非接触一卡通芯片，实现门禁、电子门锁、巡检、考勤和内部消费功能等。u 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。u 查询、打印实时查询、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。u 腕带非法拆卸报警腕带内置导电材料形成回路从而有效防止破坏，一旦腕带被切断，系统立即自动报警，通过此功能防止犯人非法拆卸腕带标签以达到不被监控的目的。u 视频联动哨岗、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。通过RFID系统与视频监控系统的联动，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。4.系统硬件配置此系统主要实现功能包括监狱资产管理和人员管理两大块，整个系统的实现依赖于前方采集系统的数据采集和上传，包括电子标签、定位读写器、双频腕带、狱警智能卡、读写设备（固定式和手持式读写器）等。4.1 电子标签电子标签用于监狱资产管理，按照标签的粘贴介质不同可分为柔性标签与硬性标签。其中柔性标签主要粘贴在非金属物品上，而硬性标签主要用于粘贴在金属物品上，保证标签的读取性能。主要参数如下：型号9610支持的协议ISO18000-6C(EPC GEN2)工作频率ISM 902928MHz工作方式广谱跳频（FHSS)芯片H3标签材质铝蚀刻工作温度 -20+80尺寸44.45mm10.33mm读写距离3-4m图8 资产管理标签4.2手持读写器手持读写器主要用于资产管理中的数据采集、存储和上传，以及狱警对监控区外的在押人员的监控（在押人员离开监控区域，通过手持机的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），主要参数如下： u 工作频率： UHF，读写距离1.5m；u 支持协议： ISO18000-6C(EPC GEN2)； u 内存容量100个标签，每秒可以读取6个标签；u 集成WIFI和GPRS模块，用户无线数据传输；u 工作温度在2055；u 天线：内置环型极化定向天线；u 具有防尘、防水、耐振动和耐冲击特性。 图9 手持读写器4.3 定位读写器定位读写器用于实现双频定位标签（腕带）的高精度定位功能，并实现自身ID信息发送给双频定位标签。主要参数如下：u 采用高强度防水耐磨ABS塑料，或铸铝材料；u 采用125KHz和2.4GHz双频工作模式，精确定位与远距离传输。低频负责确定定位范围及通过变频精确定位，高频负责接收身份卡上传信息和转发信息至骨干中心模块；u 定位覆盖可达100M，与中心通讯可达1000M；u 可室内外安装也可作为手持设备；u 可根据实际应用区域调节信号覆盖范围；u 自动定时回报状态信息；u 定位读写器间可采用无线自组网，数据接力传递，无需布设有线电缆或光纤。图10 定位读写器4.4 双频定位标签（腕带） 在押人员腕带该腕带融合了125KHz&2.4GHz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；u 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；u 手带内置防爆回路设计，如剪短或暴力破坏，腕带会发送暴力破坏告警信息；u 调节封条内部与手带孔位调整到合适大小后，施封后联通手带内置防爆回路，非授权开启即发送报警信号；u 主要为重复使用方便设计，也可设计为一次性调节封条；u 自动定时回报状态信息,通讯距离最大100M；u 电池低压告警，电池容量低压时主动上报低压信息，提示监狱管理人员更换电池。图11 在押人员腕带 狱警智能卡该腕带由狱警佩戴，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