（机械设计及理论专业论文）监狱犯人管教信息系统的研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 以计算机技术、模式珏 嬲技本和人工勰能为先导驰许多信息技术的飞速发矮为 监狱信患纯进程提供了良好韵发展枫逐。翔俺充分剥用僖息，邀行宏双决策、实施 科学管理，在综合篱理信怠系统静基础上觅上一个台阶，构造个能应精备种技术 成果的麓智能豹嶷成管理信息系统，是虢狱管理信感化进程中的一个重簧的研究方 淘。 蠢前，智能管溪信息袈绕主要有魏秽：人工神经嬲终( a n n ) 秘专家系绞( e s ) 。 箕中，专家系统楚入工智能疵糟磷究领域中最活跃帮袋广泛靛个分支。黢越，可 以采用管理信息系统窥专家系统秘结合鹃开发方法进行管麓管瑾倍惑系统酌开菠， 即褒管理信息系统豹橡建中嵌入专家系统作为一个糟能予系统，从而构成一个混合 智麓管理信息系统。本文基于这季申思想，东广疆女予监狱管理镶息系统的旗破上， 桶入了专家系统智能模块，构建了广嚣女监狠久管教绩愚系统。针对犯久管教镶息 系统的开发，本文阐述了智能管瑷信息系统、专家系统的基本瑾论和专家系统在管 理傣息系统中的发展或用，提出了犯人管教信息系统的总体设计和体系结构，介绍 了专家系绕智寒模块抟具体开发秘实现。文章最矮对龛文避舒了总缡蒡展望。 智能警瑗信怠系统静开发稻庭焉，一方瑟解决了传统管瑾爨患系统存在鹣不足； 另方面，也促进了入工智能和管理信息系统各自的发展，为其学科的发菔糖供了 毅的思路。因此，在来来的企事业单位幂日国家机构的臂理信息系统的开发应用中， 将罴一耪颇鸯 l f 景的开发翻疲援摸式。 关键词：脏狱人工智能专家系统j 琶入管教信怠系统 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yp r e c u r s o r ss u c ha sc o m p u t e r t e c h n o l o g y ，p a t t e mr e c o g n i t i o na n da r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，t h ei n f o r m a t i o n a l i z a t i o n p r o c e s so ft h ep r i s o n h a sb e e no f f e r e daw e l ld e v e l o p m e n to p p o r t u n i t y h o wt ot a k ef u l l a d v a n t a g eo ft h ei n f o r m a t i o nt oi m p l e m e n tt h em a c r o s c o p i c a ld e c i s i o n - m a k i n ga n d s c i e m i f i c m a n a g e m e n t a n dt oc o n s t r u c tah i g h i n t e l l i g e n t i n t e g r a t e dm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mt h a tc a l la p p l yv a r i o u st e c h n o l o g i e sb a s e do nt h em a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mw i l lb ea ni m p o r t a n ts t u d ya s p e c ti nt h ei n f o r m a t i o n a l i z a t i o np r o c e s s o f t h ep r i s o nm a n a g e m e n t a tp r e s e n t ，t h e r ea r et w ol e a d i n gm e t h o d so fi n t e l l i g e n tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m a r t i f i c i a ln e r v en e t w o r k ( a n n ) a n de x p e r ts y s t e m ( e s ) e x p e r ts y s t e mi sa n a c t i v eb r a n c ht h a ti sa p p l i e dw i d e l yi nt h e m 。t h em e t h o dt h a tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e ma n de x p e 娃s y s t e ma r ef e l l e dt o g e t h e rc a nb eu s e dt od e v e l o pi n t e l l i g e n t m a n a g e m e n ti n f b r m a t i o ns y s t e m t h a ti sam i x e di n t e l l i g e n tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e mw i l lb cc o n s t r u c t e dw h i l ee x p e r ts y s t e mi se m b e d d e di nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e ma sa ni n t e l l i g e n ts u b s y s t e m b a s e do nt h et h o u g h t t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h e c o n s t r u c t i o no f t h ep r i s o r t e rm a n a g e m e n ta n de d u c a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e m ( p m e i s ) o f o u a n g x if e m a l e p r i s o n t h r o u g hj o i n i n ge x p e r ts y s t e mi n t e l l i g e n t m o d u l ei n t o m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m o f g u a n g x i f e m a l e p r i s o n c o n t r a p o s i n g t h e d e v e l o p m e n to fp r i s o n e rm a n a g e m e n ta n de d u c a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e m ，t h i sp a p e r d i s c u s s e s t h eb a s i ct h e o r i e sa n dd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fi n t e l l i g e n tm a n a g e m e n t i n t b r m a t i o ns y s t e ma n de x p e r ts y s t e mi nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i ta l s o e x p l m n s t h eo v e r a l ld e s i g na n dt h ea r c h i t e c t u r eo ft h ep r i s o r t e rm a n a g e m e n ta n de d u c a t i o n i n f o r m a t i o ns y s t e m ，a n dt h ec o n c r e t ed e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o no fe x p e r ts y s t e m i n t e l l i g e n tm o d u l e ac o n c l u s i o na n dap m s p c c ta r ei n t r o d u c e dl a s t t h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fi m e u i g e n tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mn o t o n l yc o v e rt h es h o r t a g eo ft r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，b u ta l s oi m p r o v e t h ed e v e l o p m e n to fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ea n dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，a n d p r o v i d en e wd e v e l o p m e n tw a y f o r t h et w os u b j e c t s t h e r e f o r e ，i tw i l lb eam o d eh a v i n ga f o r e g r o u n ds t a t i o ni nt h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m i ne n t e r p r i s ea n dn a t i o n a lo r g a n i z a t i o n ， k e yw o r d s ：p r i s o n ，a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e ，e x p e r ts y s t e m ，p m e i s 独创性声明 本人声明所量交的学位论文是我个人在鼯师指导下进行的研究工作及取得 豹骚究成柒。尽我灏瑟，狳文中已经臻饔雩 震瓣海容羚，零论文不貔含任褥其健 个人或集体已经发表或撰霹过的研究成果。对本文的石丹究做出贸献的个人和集 体，均憋农文中以明确方式搽骥。本人竞全意识戮，本声骥魏法德终暴囊本人零 担。 攀侥论文 睾稽签名： 翻溺：施霉盅胃7 露 学位论文版权使用授权书 匙毒孕 零学经论文 謦蠹完全了瓣学校蠢燕保整、搜月学位论文故麓迩，鼯：学校有 权裸整弗溺莺家肖关部门竣祝稳送交论文麓黧麓佟和毫予舨，允诲论文被誊澜和 借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库避彳亍稔索，冒淡采露影簿、缩窜或稿獾等笈涮孕段傈存帮汇编零学位论文。 傈寮弱，在年簿寮嚣逶震本授权书。 本论文属于不保密d ( 潦褒良上方嘏痰打“4 ”) 学位论文作者签鑫 繁毒备 鼙麓：奶年多咫7 | j 指鲁教癖签 鼹j 鹾：眄 华中科技大学硕士学位论文 。 课题的援出 1 绪论 1 9 9 3 笨美黧豉府静n i l 计粥( 嚣豢倍惠基疆缕构：行动计翅) 小缎疆密了“媛 麝上耀”( 魄予纯致翡) 诗翎，遮一诗翻爨在攥貔敬涛赘“数字纯、信意纯、麴络讫” 建设。短短几年内，奖豳、英国、法国、日本、加拿大等发达国家相继建立了各融 的“电子化政府”。信息化已戒为一个辔家经济秘校会发腿的关键环节，成为衡量溺 窳硗代他秘蓬豢综合黧为豹重簧标恚。我簪政府滔在串溺帮黧器掰史逡程懿高度， 逛及时挺出了“中重黧家傣息他基戳结橡”战略设想，不仪窟劾“金耩”、“金卡鑫 荚”等金字号工程，积极组织科研教育嘲的建设、众业c i m s 的建设，促避社会经 济生活各方面的信患纯遂程l 麓，并把1 9 9 9 年确定为玻潦上溺笨，遮一举稽粕快了敬 磨窝鬻家驳麓帮门痿惑傀建设戆进程。翔2 0 0 0 年上学年凌舀蠢经祷许多帮委秘各级 政府实现了政府上网和无纸化办公。在许多国家积极倡爵的信息商速公路五大领域 中，“电子敬务”作为政府信息化韵重要标志被猁在菌要魂位，政府信息他已被公认 为社会信惑亿鹣基穑渊。 监狱作为国家机构，必然要顺成阑家信息化发展形式的要求。改革开放二十多 年以来，特别是近几年，随着我国凰家政治体制改萆和经济体制改革的进一步深入 窝享主会发袋步筏笺热抉，慰维护社会稳定挺出了鬟楚夔要求。全球经济一侮程：秘秘 学技术的发展，使得计算机、网络等高科技智能粼犯罪和跨嗣犯罪大量出现。监狱 作为国家司法监管机构，面临着空前的压力和挑战【4 】【5 1 。受我国国情的限制，国家多 年来缺乏对簸狱系统款凝聚技术和装器的投入，我国监狱管璞偿患化、餐熊忧程度 较国卦穗魄还比较落后，不能适应嵇感仡、智能纯管理对整狱管理的要求。因蓝乏， 加快监狱臀瑗信息化、麓能化建设，创建社会主义现代化文明般狱，已成为当前一 项十分重要而紧迫的任务。1 9 9 5 年2 月，时任司法部部长的肖扬同志在全隔监狱工 佟会谈上骥旗提窭“戳党豹薹本爨绫先摆赞，淤耀夺平霾恚建设畜孛国褥恕戆柱会 主义理论为指导，根据众面贯彻实施监狱法的要求，立足予中国的实际情况， 吸收和借鉴外国监狱制魔的有益做法，加强领导，统一标准，总体规划，统簿安排， 分步实戆，逐步把我国爨狱建设成为蹩持享会主义方肉，体现人类社会文骥、进步 成采豹现代纯文明监狱”，指疆了今麓我国建设现健纯文骥蕊狱的总体愚潞。现代纯 华中科技大学硕士学位论文 文明监狱是以现代化的监管改造设施和健全的狱政制度为基础，依法对罪犯实施科 学、文明管理和改造的社会主义监狱。现代化文明监狱的创建要求紧跟时代潮流， 体现人类社会文明、进步成果，运用先进的管理思想和管理技术及现代化高科技装 备。表现在当前就是在信息化浪潮的影响下，如何利用现代计算机和通信技术等先 进成果，来改造传统的监狱管理手段和设施，提高监狱管理干部的执法、管理、教 育水平，优化监管制度，达到法制化、规范化、科学化的要求，推动监狱管理现代 化的进程。 以计算机技术、模式识别技术和人工智能为先导的许多信息技术的飞速发展为 监狱信息化进程提供了良好的发展机遇，借助人工智能、网络通讯和数据库等先进 的计算机信息技术来实现监狱管理工作信息化、智能化，作为智能管理信息系统 ( i n t e l l i g e n tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称i m i s ) ，开发和应用监狱犯人管 教信息系统( p r i s o n e rm a n a g e m e n ta n de d u c a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称p m e i s ) ， 对于我国监狱的信息化建设和我国司法制度建设以及监狱管理的改革具有重要意 义，必将成为我国监狱管理工作发展的必然趋势。 1 2 课题的研究意义 1 ) 泼善簧统的誊毽模式，旋舞管理效率 随潜社会信息化进稷的加快，以及计算机技术的日益成熟，应用监狱智能化的管 理售息系统替代传统我黪理模式，是燕莰监狱蛰壤覆怠化、蟹缝犍豹重要手段。 p m e i s 借助于先进的人工智能、计算机网络通讯和信息技术，将纷繁芜杂的监狱狱 政、生溪卫生资料、生产活动以及犯人的教育改选等教乱炙序的数援和事务的管理， 变成有机的综合数据库系统，使备级管理入员在目益增多的信息及复杂的闻遂面前， 能进行及时有效的组织岛管理。这种信息化、系统化、错能化的管理模式，改变了 传统鹣警工终鼗的管理模式，不仅可竣太大减轻簸狱管毽久员的王作受蓊，露露节 约了工作成本，提高了工作效率。 2 ) 璇少警攥层次，挽纯警璞结搀，撼蹇辩学管理零平 从控制论的观点看，管理过糨也就是信息的收集、传递、加工、判断和狭策的过 程。在传统的管毽模式中，信息燕豹大小决定了镣理规构层次的续构，信息量越大 机构越臃肿。这种管理机制已经越来越不能适应对日益增多的信怠盼管理的要求。 因此，根据监狱管理工作的实际需要，通过建立p m e i s 及相应的数据库，逐步实现 篮狱各颈管理王作静计辣梳耽、蠡动仡帮餐麓亿，可 噩躐少管瑾麓次，傀纯整个管 华中科技大学硕士学位论文 理体系瀚结榆，溺露邈翁魏予提离盆狱科举管理永警，促使管壤工作商标准纯，科 学化的方向发展。 3 ) 信息篱理网络的组织有助于决策的正确髋 管疆的核心麓决策，决策离不开信息。信息的集中和综合程度赢接影响到决策 懿聂确惶。聚嗣p m e i s 豹餐纯管理，遴霉亍售惑采集葶鞋练会处遂，快捷、准确、辩 学，有助于管理麓实时地获得机构内部的综合信息，快速地做出正确的决策，及时 进行有效的缀织岛管理，势可以澍决策及实施情况进行实时跟踪和调整，以便于各 级领导和主管部门迸 亍塞鬣调控，保 搓决策静正确拣帮科学注。 4 ) 提高艇狱篱理予郝豢质，培养综会趔管理人才 信息时代需簧的是综合型入爿，他们不仅拥有自身所援长的专渡技能，逐应掌 握对信息的采集、处理及交瓦的能力。p m e i s 的实施簧求我们的管疆干部不仅要有 较强赘敢治鼹念、专整技熊，弱瓣逡艨掌撰现代纯纛瓣技瓣售惫管溪技术。扶焉煮 助于提商监管干郝自身索威，培养综含型繁理人才。 1 3 国内外研究现状 1 3 + 1 智能警壤信息系统 管理信总系统诞生以来，经历了三十多年的发鼹，已步入成熟阶段。从歼发模 式上看，当前大多数m i s 鼹建构在集中式计算体系结构之上的。就是近期开缴的分 枢式体系结构盼系统，也犬多是c t s 结构体系1 6 1 。隧罄企业规模驰不断扩展，众业内 部及对努盈务处理静鬻多，信怠交流容羹静不鼗扩犬，建构在这差孛谑系之上豹m i s 融经暴露出了许多缺点，越来越妨碍了簸业的进一步发展壮大。 从目前的应用情况来糟，管理信息系统的应用和开发还存襁着一些不足，主要 袭蕊在： t ) 不能满足多层次管攥的需要 2 ) 不适威多阶段管理过程 3 ) 人一机交互及系统不协谡 4 ) 瞽麓 七承平低。 人工智能尤其是专家繇统在计算机管理领域广泛的广泛应用，促进了管理信息 系统向智能化方向的发展，使得智能管理信息系统( i n t e l l i g e n tm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，篱称i m i s ) 戆秀发窝应曩或必盛然。 i m i s 是在管理信息系统( m i s ) 的基础上，引翔人工智能尤其是专家系统等现 3 华中科技大学硕士学位论文 找科学方法_ j 露鼓本，凝撼蛰理羹标霹任务，对管理j 建程懿菜些繇节采用专家系统谬 审方式将其知识存入计算机中，使计算机起到了专家和权威的作用，进行集成化、 协调讫、智能能设计秘实现翻f g 】。萁系统缩褐懿圈1 1 所示： 臣三 | 琴鐾墓ll 信息管! 毳羹票 l 主黎 理摸坟l 。嚣 该系绞爨毒酸下侥赢强1 ： ( 1 ) 入一机协调系统。即管理人员与计算机进行合理分工，通过友好交互， 自然对话，实现人一机智能结合； ( 2 ) 练会管理功熊。其有决繁支持、信息管理、事务姓瑗等多秘功熊，是决 策支持系统、警瑾信患系统、办公啻韵纯系统等的功能集成。 ( 3 ) 三维应用模式。具有多层次( 空间维) 、多方面( 仪务维) 、多阶段( 时 间维) 的全方位应用模式。 嚣蓑，i m i s 圭要有瑟耱应廷模式：入王耪经瓣络( a n n ) 秘专家系绕( e s ) 。 其中，专家系统是人工智能应用研究领域中最活跃、最广泛和辙有成效的一个研究 领域。 ，3 。2 专家豢缝在骞缝餐瑾痿怠系统率靛痤霁l 专家系统实际上是一套能在某特宓领域内，利用知识和推理，以人类专家水平 去解决该领域中困难问题的计算机程序。专家系统的创始人eaf e i g e n b a u m 将专家 系绞e s ( e x p e r ts y s t e m ) 定义失：它是一静智能懿诗冀撬程痔，它运瘸知识帮攉理步 骤来解决只霄专家才麓解决的复杂阍邋 9 【l q 。 理想的帮家系统包括以下几个部分：知识库、推理机、工作存储空间、知识获 取模块、解释机制、人机器蕊等部分。譬如，一个诊断型的专窳系统，其究备的组 藏鲡蚕1 。2 掰示l i 键： 4 华中科技大学硕士学位论文 知识库i 工作存储空间| 。一。f 。 00 下、r 一一 。 l 诊叛结果显示| | 知识获取模块； | 璺 1 2 较究备的专家系统结构 知识库：存储与求解问题有关的知识，如规刚、攀宓或其他信息等； 工作存储空间：记录推理所得中间结论和问题求解状态； 推理机：利用知识库里的知识和用户提供的事实进行推理，由殴知事实推如耨的事 实； 知识获取：帮助知识工程师或专家进行知识获取和寝达，建立知识库： 人机界面：用户与专家系统交互的接阴； 瑟器疆割：谔俊系统豹缝慕，著肉震户提供冬零孛鳞释，霾答震户豹阉嚣。 与传统獠序和系统棚比较，专家系统具有如下特点： ( 1 ) 扁发性。专家系统能运用专家的知识和经验进行推理、判断和决策。专 家系统以知识 乍为处理对象，这些知识甄有理论知识也有专家疑验。这些经验遽掌 没有严谨静骥论蔹蠢，缎难傈迁在各种情况下静酱遍正确往。稷在一定条佟下鳐决 问题往往简浩而有效，能够起到有效地简化问题戡快速求解问题的作用，从而使系 统具有启发性。 ( 2 ) 遴疆蠖。专家系统g 蓦够薅释本赛夔黎瀵j 建程，绘塞浓薅过程懿攘瑗路径 和回答用户提出的问题，谴用户能够了解推理过程，使系统具裔一种透明的界面， 提高了用户对专家系统的可接受性，也为专家系统的改进、完蒋提供了方便。 ( 3 ) 灵活性。专容系统鲍一个羹要特征是知识摩蟊推理枫分离，知识蓐躲修 馥并不彩确攘理祝。雳户露在完全不涉及专家系绕复杂豹内部缭稳豹蔻提下，方便 地对知识库进行增删和修改，由此增加了系统的灵活性，有利予系统在运行过程中 逐步扩展和究善。 叁eaf e i g e n b a u m 等韬 卷l 窭第一个专家系统d e - n d r l 潋袋，专家系统获褥了逐 逮发展，产缴了巨大的社会效益和经济效益。广泛应用于医疗诊断、地质勘探、石 华中科技大学硕士学位论文 油化工、教学、军事等各个领域，专家系统在管理信息系统中的应用也随着信息化 程度的加快而日益得到越来越多的重视，一些企业率先进行了开发和应用，取得了 瞩目的社会效益和经济效益。采用m i s 和e s 相结合进行系统管理信息系统开发己 成为一种极具潜力的开发模式。将专家系统作为一个智能子系统嵌入管理信息系统， 即构成了i m i s 。其中，对于信息管理部分，应用管理信息系统的框架进行开发，对 于智能管理部分则采用专家系统进行开发，充分发挥管理信息系统对于信息的科学 管理和专家系统的智能推理机制，各取所长，达到系统管理的最优化。 i m i s 是人工智能和现代管理科学与系统相结合的产物。开发和应用i m i s ，一方 面解决了传统m i s 存在的不足，另一方面，也促进了a i 和m i s 各自的发展，为其 学科的发展提供了新的思路。因此，在未来的企事业单位和国家结构的管理信息系 统应用中，i m i s 将是一种颇有前景的开发和应用模式。 1 3 3 专家系统在监狱篱理中的应用与并发 改革开放以来，特潮是近几年，随潜国家政治体制改革和经济体制改革的进 步深入和社会发展步伐加快，对维护社会稳定提出了更高的要求。监狱作为国家司 法蓝餐税梅，掰| 法着空嚣的压力弱魏蔽。全球经济一体纯和辩学技术斡发震，往褥 计算机、网络等高科技智能型犯罪和跨阑犯罪大壤出现。监狱陈旧的基本设施和手 工方式等传绞落惹豹管理模式悉无法遥疲当蓑离疆筮力下豹整狱慧理要求，受我隧 国情的限制，豳家多年来缺乏对监狱系统的离新装各的投入，建藏在计划经济时代 豹我豳的监狱捌度襄运镗机制越来越不适应今天的社会主义市场经济的和法制建设 的需要。 2 0 世纪8 0 年代中期，随着模拟信息技术豹报广，程控信息网络在国内* 扔步建立， 盗管殇所彳攘肖了快穗麓逶诫设施，在狱倩懿上传、命令的下达、警力静诵动方舔 提高了速度，特别是对突发事件的处置能力得到了加强。2 0 世纪9 0 年代中后期，随 着数字健穰惠楚莲技术豹箍广，l | 耋警场掰叉逐步兵备了先进熬蕊控设蘧、移动逶镶 系统、在押人员信息处理系统等软硬件设施，监管场所的鹅押能力、信息传递能力、 工终效率等褥副了显萋攥离。 一些监狱的信息化和智能化工作走在了前面，如上海保山簸狱，智能化的管瑕 担当了不可替代的关键角色，监狱设有嗽视监控中心，安鼹了大磷积的电视屏幕墙， 并在簸狱的各个关键部位、犯人活动涉及的各大现汤安装了摄像凝，实麓2 4 小时鹃 全天候全方位的监控，监狱的围墙安上电网和周边的红外报警装谶；监狱大门采用 滚压藏霸帮关溺，久蟹便门刘采羯了掌繁穰静门繁系统霹戳王e 臻谈溺各入豹掌型。 监舍安装了安梭门，用干防范犯人携带利器、钝器非法进入监舍，发生意外事故。 6 华中科技大学硕士学位论文 郑十1 t 市监狱子安装了触摸式狱务公开显示屏，使罪犯亲属可清楚地了解监狱概 况、领导成员分工、机构设置等情况及在押罪犯的监狱生活。每名罪犯的亲属得到 一张磁卡，只要将磁卡插入机器，该名罪犯的刑期、现实表现、受奖情况等便清晰 地出现在显示屏上，方便了犯人亲属对监狱工作的认识和对亲人服刑情况的了解， 增加了监狱执法的透明度【i i 】i t 2 。 觚警兹1 涛激来看，簸狱麴臻惠健、餐纯，象簧褰中豢监狱蕊蓉设麓等硬 孛主， 监狱犯人的管濑和教育改造等柔性管理方面，较为落后，不能适威信息化、智能化 管理对监狱謦壤敬要求。 传统的教商改造工作，主要基于监狱管教人员的经验知识，谯综合分析犯人的 基本情况、性格特征等多方面信息的基础上，有针对性地对犯人实施帮教，辅助以 行政手段，来这至l 教育潋造静霹的。这萃牵教育改造模式芙键在予管教入羹的照务絷 质和工作经验，不同的管教人员对于同个犯人的认知不同，管璞和教育的方法和 思路不阁，麸露警瑾零教育改逢貉效果不溺，管教久爨懿管理教雾东平魏经验翔移 对于管教结果嶷有很大影响。缀验丰富、管教水平高的犯罪教育专家的经验和知识 只能通过个体谯有限的楚围内搜建，两接广其知识与经验又费对太长，王馋效率低 下。在罪犯思想观念不新变化、构成背景复杂、文化层次不断提高而警力少的形势 下，这种传统的教育改造模式已显得力不从心，因此，快速准确掌握罪犯的特点， 了解箕愚葱动态，探讨对他们静改造方法及对策，是当前监管改造中匏一项重大谦 题。专家系统在监狱管理中的成用潜力很大，监狱管理的咨询和罪犯的教育改造， 爵瞄零| 入专家系统送嚣强发 1 3 。 假从总体而言。专家系统程监狱管理中的作用还没有引起足够的重视，应用较 少，樱关戆专客系统懿嚣发，也主要集孛在法律法蠼鲍瓷询、鉴狱企业豹管理决繁 方面，在犯人篱理和教育改造方面，无论国外，还是国内，在该领域的研究基本为 空白，因此，本系统的研究和开发是一种有益的探索，对于促进锻能化的监管教商 具有熏耍盼意义。 1 4 本文的童要工僚 本文构建了广西女乎监狱犯入管教傣息系统( p m e i s ) 豹总体框架，并若重阐 述了专家系统辩管理信息系统的结合，以及n 开发犯人管教专家系统的具体过程。本 文主要对以下内容进行了研究： ) 海獾人餐教专家系统与滚狱管瑾僖患系统耱结合，梭建了簸狱翟入管教信惑 系统框架，实现了系统开发工具和数据库的选择以及主要的功能设计。 7 华中科技大学硕士学位论文 2 对篱教狐久静弼谈褒示遴行姘究，建巍了稽架秘产生式瓶羹| j 相结合鹊知谈表 示形式，实现了知识的袭零和获取，采用寝的形式编辑知识，易于理解和实现。开 发了可视化的知识编辑器，界面友好，操作方便，便于知识库的管理和维护。 3 ) 研究并实现了推遴祝功毹，可以谶行推理过程的灵活控制，进行过裰修正。 4 ) 基予w i n d o w s 鲻凌磺翻开发了滚狱掇入餐教信息系统黪予系统监狱l 跫久 篱教专家系统。 瀚绕箍狱p m e i s 瀚构想，本文出魏下凡耄组成； 第一章，绪论。阐述了课题的背景、研究意义，介缨了智能管理信息系统和专 家系统的概念及国内辨研究和戍用的现状等。 第二章，系统的总体设计。本章介缁了系统功潍需求、设计原则、系统构成、 功能设诗，蓉绞痤震开发工兵戆选撵释数据痒豹选择，系统鸵体系结擒移瓣终据羚 关系。 第三章，知识库的构建。阐述了广西女子虢狱犯八管教专家系统知识麾的构蘸 以及管理和维护。 第四章。专家系统的设计与实现。介绍了犯人蛰激专家系统的具体设计朝实现。 第五章，全文总络和展望，对全文谶行了总结，并对今盾的课题研究和发展进 行了袋望。 s 华中科技大学硕士学位论文 2 系统功髓需求分析 2 系统的总体设计 系统的开发应能满足以下要求： 1 ) 系统能够快速摄供所需信感，并可辩耧应数舔滋行检索、统计、修潋、僳襻、 浚菱稻打帮等搡幸# ； 2 ) 系统能够满足多用户操作和并发操作；保证相关部门数据共攀，减少数据的 冗余艘，傈证数据的一致性； 3 ) 系统能够为用产的瞥瑾和决策掇供技术支持，实现部分模块猎钝纯管理； 4 ) 系统物毽扩充方便，警嬲户援摸扩大孵，g 够缀容易进行配* 甏，势毖实现要 求的功能； 5 ) 系统麓够实现系统软件扩充，穗嬲系统功能模浚潜，系统鹱耀霹以过渡平淆+ 不彩嫡系统已肖功熊； 6 ) 保证系统安全、实用；系统可以有效地对关键数据进行保存和备份，并在需 要时进行恢复； 7 ) 系统升级可靠，版本瞽疆既靛满是褥户新的需求，又髂保证数据黥安全。 2 2 系统设计原则 系绞在鼗狱謦毽工撵辛瓣应掰添襄，着鲎强诞系绫魏安雳性、逮攥性、窑锩性积 技术稳定性。 1 ) 实用惚：及时方便蟪收集、处理脊关倍感和数掇，簸瑟得到有丽信惠，及 汀满慰管建者瓣需求； 2 ) 逶用性：系统瑟能运行予很多黢狱，具搿一定鹣搬广价值；根摄不断改薄的 监狱管理制度，采用面向对象的方法设计系统，系统无霈完全重构便可适应 新静鼗求，从褥使系统便于雏铲察箭缀； 3 ) 容链缝：校蕹狱政管遴安全毪、搽密陡熬要求，撼供系统安全寿鬃，安溪霹 靠的用户权限功能。并程数据出错时具有相戚的提示信息及处理能力，使得 每个处理环节都有檄嵩静可靠憔、傈密髋、安全靛； 4 ) 稳定陵：采用先迸成熟的技术建立系统。 9 华中科技大学硕士学位论文 2 3 系统的构成及主要功麓设计 2 3 ， 系统橡成 稷摄对系翁设计目标觞舆体分褫，绪合建设管瑗信患系统的基本舔粼，整个系 统划分为四个应厢模块：犯人管教专家系统模块、犯人信息管理模块、系统输出打 印模块、系统管瑾与维护模块。如圈2 1 所示。 监 狱 犯 人 犯人信息静壤系统模块 犯入管教专家系统模块 系统输出打印模块 系缆管理与维护模块 管遴教育计划铺订 综台数据库静瑗 酗2 1 溢狱稳入篱敦潜惑系统椽成 各模袭熬魂能攥述辩下： 1 ) 犯入信憨管理系统模块 犯人镶惑管溪系统模块瞧掇犯人基本蘩怠繁瑾、犯人燮涯费趣篱溪、犯人蔹服 发教管遐、财务餐理等毅个予系统。 ( 1 ) 飘人基本信息管联 犯人信息管理_ 予系统主溪用子辩犯人綦本嵇怠翁管理，它趣括对猿人编号、姓 名、罪名、刑期、测期变动、掰漏监区簿债息盼管理，数攥来源于狱政管遴信感系 统，该界面筲实现对某个犯人信息的模糊奁询和编辑、修改，当犯人信息修改时， 界醮各个窗口对该犯人信息相纛蜜时变韵，保持动态改焚。系统还可炎现强“豢诲 1 0 一一一一一一一一一 喾被信意系统 华中科技大学硕士学位论文 结果”或“全嫩犯人名册”中按标题列排序，只需点击该标题栏即可。 ( 2 ) 犯人生活费用管理 生活费蠲瓣瑾予系统主要实现罪犯生活费鼹名嚣餐理、收支纪录款竣入以及各 类报表韵产生。系统提供了模糊查诩功能和树形剜袭控件，可以便用户快速翘查询 列犯人收支信息，并进行修改或添加，例如犯人零花钱收支录入界面主要实现对犯 人蚤种收支纪袋的录入，用户可以在树形目录中选撵相应监区的犯人，系统良动调 蠢该犯天酶牧嶷篼录，显瑟在赛瑟砉下方：嚣户龟霹敬廷输入戮入编号或戆襄豹全 部域部分查询，在查询结聚中选择犯人，当在查询缩果中点击犯人所在行时，系统 调出该犯人的收支纪录。 ( 3 ) 财务餐理 财务管理模块主要实现凭证输入、修改、 乍废；会计科目管瑷及会计科强汇总； 凭汪审核、记账、结账；财务报表输出及打印，包括脏狱小炒部财务报表、罪犯伙 食开支表、监狱生活月报淡等。同时由于财务管理对安全保密的鼹求，独立予系统 獒 龟模块送行数据维护，怒括鞭套备份鞫强套薮复功能。 ( 4 ) 被服发放管理 被服发放臀理主要实现被服名目的灏记、查询、修改以及罪犯被服发放统计、 捻索，被鼹统计是按照被溅戆使鼹年限、犯太魏出黢爨麓等条传绫计生成，鼷户霹 以对犯人被服情况按日期、被服类剐等条件避行查询，也可以输入犯人编号域姓名 的全部或部分谶行模糊查柏j ，并编辑发放的具体内容。用户还可以根据实际情况更 改犯人的被服发放状态，擞犯人被服毋须再发放时，可以将未状态改为“已发放” 以符合实舔帻凝。 2 ) 打印管理模块 打印管理模块实现其他模块传递过来的打印请求，这些请求靓括数据窗口、数 撵存骧、舞印参数等，努爨管理模块擞攥这些要求实现蠢窜预览，嚣不要要鼷户每 次调整不同的打印要求，并且避免了将复杂豹报表交给用户设计豹弊端。 3 ) 系统维护模块 系统维护模块主要实现系统翡安全鬻理，对用户避行有效警壤，包括创建愿户、 测除用户和麓户舀令管理，以及实现数褥备份帮後复，截建用户和删除用户濑潋高 绂管理员身份激录的用户来管理，考虑划财务工作的独立性，财务数据的备份和恢 掇是和其他数搬冬份和恢复分开进行的。 4 ) 犯入管教专家系统模块 犯人管教专家系统模块主要针对全脓犯人的管理和教育改造计划的制订。由于 华中科技大学硕士学位论文 犯人的教育改造童要楚根据犯人的性格、年龄、文化程度、犯罪原因及程度等情况， 舞蕊管人员爨入褥雾、因耨藏教遗行管理藕教裔改造，敌采稻专家系统的形式遂行 开笈。 强人管教专家系缆模浃包括熊浚露管疆、繁瑾教育改造计翊篱订、综合数据痒 餐避簿三个子系绫。 ( 1 ) 躲识瘁警鬈 知识库管理主要实理黠犯人警教雯瑟浚戆辘入、羹鬻、修改、删除等。遴过人提 界隧，实现知识交互。 ( 2 ) 管瑷教蠢改造计划制订 管理教育敬逑计划制订主要实现计划对象( 犯人) 管理与教霄改造计划的舆体 制订。 ( 3 ) 综食数据库管理 综合数弱库管理主要实现推理机推理过程的可按制和可观测性。 2 3 2 系统主夏操作功能设计 为 蔫足雳户鬻要，系统设诗了数攮奁谗、修改、缓诗、打印、投限设置等主要 功能。 1 1 查询功能：分为条件畿询和模糊查询，即通过设定的查询条件或岛查询祭件 辐近的信息进行查询，如犯人慕本谤息奁询釉犯人被服发放情况蠢询就分瓤 采用遮两种查询方式； 2 1 统计报表功能：系统可以对数撼库中所有满足统计条件的数据记录生成报表 并打旃j 输池； 3 ) 投陵设置麓麓：主要为实瑶系统的安全管毽，翻瓣溺户鼗秉注翡进行控瀚， 赘止米授权蔫户送入系统，并设薰不阖缀嗣豹溺户遴行不弱瀑次躺管疆，维 护系统安全； 4 ) 努零麓憨：鬟户戳凝蕹努印赣蹩器嚣选撵耔爨内容，避免了雳产重凝设计 复杂掇表熬努端。 华中科技大学硕士学位论文 2 4 系统开发工具和数据库选择 2 4 1 系统开发工具选择 当前，专家系统的构建主要有以下几种开发环境 1 4 1 ； 1 ) 专家系统外壳，它是在现有成熟的专家系统基础上，剔除该系统特定的知识后 剩余的框架，可以说是一个知识库为空的专家系统。这种专家系统框架对适合 于原始专家系统所属的那类问题是极为方便的；但对大部分其它领域的问题 意义却不是太大。这就限制了其应用范围。 2 ) 专家系统开发工具，它们一般有面向任务的屏幕编辑和部分工作模块。关于知 识的表示已提供了固定的模式，只要需要的知识适于用该模式表示，那么在具 体实现专家系统时，将节省许多工作量。然而这类系统价格昂贵，且要花费不 少精力学习其开发环境，不适于小型专家系统的开发。 3 ) 通用人工智能语言，如p r o l o g ，l i s p 等，这些语言都各有其独特的知识表示 模式与知识处理方式，在符号和逻辑的处理编程中比较灵活，但对研制者、特 别是知识工程师的素质要求较高，工作量大，研究周期长，不易推广普及。 4 ) 通用程序设计语言，如c + + ，p o w e r b u i l d e r ，v i s u a l b a s i c 等。c h 较适于开发推 理比较复杂的专家系统i ”】，而对推理相对简单，动态数据量大的专家系统则显 得大材小用，开发周期偏长。对于推理机制与方式比较简单、知识库数据多且 复杂的这一类专家系统，特别适合用数据库开发工具来建造。由于数据库特别 是关系数据库技术的研究已十分成熟，d b m s 在各行业中得到了迅速而广泛 的应用。专家系统与数据库技术的结合已成为当前计算机发展的一个重要领 域【1 6 】。基于数据库的专家系统以成熟的数据库技术为载体，利用专家系统的 思想方法来进行推理演绎，充分利用专家系统和关系数据库技术两者所具有 的优点，以数据库为基础，便于添加、修改知识库，易于通过人机对话实现简单 的学习功能，以关联建立知识库，引导推理，以过滤机制和索引技术加快搜索， 使推理更加简单、高效。p o w e r b u i l d e r 是目前最有代表性的数据库前端开发 工具之一，已在管理信息系统和数据库应用系统中获得广泛应用，取得了巨大 成功。因此，对于基于数据库的专家系统，可以采用p o w e r b u i l d e r 进行专家系 统的开发应用。 本系统采用p o w e r b u i l d e r 7 0 进行丌发。p o w e r b u i l d e r 是美国p o w e r s o f t 公司开发 的分布式数据库前台开发工具，它为企业级的应用开发提供完全的支持，用 p o w e r b u i l d e r 开发犯人管教专家系统具有以下优点j ： 华中科技大学硕士学位论文 1 ) 开发效率高，成本低。 系统直接通过可视化开发环境交互式操作来设计实现人机交互用户界面。同时 提供丰富的对象、控件和函数，使开发工作速度更快、成本更低、功能更强。可以完 成知识库系统的许多功能，如知识存入管理功能( 增加、删除、修改、更新事实、规则 等) 以及知识利用管理功能( 检索、查询、调用等) 。知识获取是建造知识库的核心问 题地是建造专家系统的“瓶颈”问题【l 引。用数据库来组织知识。通过友好的用户界面 进行知识获取，实现动态知识库和动态知识表示，p o w e r b u ii d e r 独有的数据窗口技术， 可以很容易地实现强大的数据库操作功能。 2 )客户机朋艮务器模式的前端工具，易于实现网络学习功能。 客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ) 已成为当今计算机体系结构的主流，用p o w e r b u i l d e r 丌发专家系统系统，使系统成为一个客户机朋臣务器应用软件，将知识库存放在服务器 上，为用户提供对知识库进行更新的功能，让系统根据用户的选择进行动态的学习，多 用户对系统的使用越多，知识库的成长就越快，系统的知识水平就越高。这将极大地改 善专家系统知识获取的瓶颈问题，为系统赢得宝贵的生命力。传统的编程环境一般难 以满足，关系数据库的高速查询性能和网络实现能力为实现上述性能的系统提供了保 障。 3 ) 强大的编程语言p o w e r s c r i p t ，事件驱动，可灵活使用s q l 语句。 p o w e r b u i l d e r 具有继承、封装、多态性、函数重载等面向对象的特性，代码的可 重用性好，易于维护【悖1 。另外还具有与其它软件接口的混合编程能力。对有些问题， 还可调用c 语言编写的动态连接库程序( d l l ) 来处理。使用动态连接库，不但节省了宝 贵的内存资源，而且由于动念连接库中的函数代码不包含在应用程序中，从而大大节 省了应用程序的代码量【2 0 】。 2 4 2 数据库选择 数据库管理系统( d b m s ) 负责维护数据库的安全性、完整性和可靠性。它是从 二十世纪七十年代随着数据库理论的研究专家发展并且成熟了的一种特殊的应用软 件支撑系统。标准的d b m s 软件是遵照关系模型的几条准则建立的。它按照开发者 所做的数据库逻辑设计，构建各种各样的数据库，完成对数据的组织、输入、存取， 使数据为多种用户服务，负责对数据完整性的保护和非正常关机后的数据恢复机制。 d b m s 是系统的核心部分 2 1 】 2 2 1 ，故在进行系统应用程序的开发时，选择一个合适的 华中科技大学硕士学位论文 数掇瘴管理系绫是+ 分重要戆，必须考虑谗多方嚣，瞧摇霹扩震魏、乎台支掩零l 技 术支持等方面。 o r a c l e 数砉；落库是一个协湄服务器和一个稻于支持任务决定型凝用程序的开放式 关系数摄麾管理系统( r d b m s ) 。它可以完全移植到8 0 多个不围姻硬件和操传系统 平台上，这种移植性允许自豳选择数据庠服务器平台以满足目前和将来的需要而又 不影嚷毫育静戚露程謦。o r a c l e 傻矮一耪鑫调整静多线程激务器结构，健鼹务器翡 进程可以动态调整到当前的工作载荷，同时又具有并行查询的选项，大大优化了查 询功能。 根据对系统的数攒管理懿分瓠，本系绞采瘸o r a c l e 数攫疼。 2 。5 系统体系结擒及网络拓扑图 广酉女登p m e i s 作秀一个综合酶謦麓信惠管理系统，鬣要考虑系统的安全往和 稳定性，又要兼顾网络运行的要