發布日期：2022-05-20 點擊率：50
監獄使用智能跟蹤定位系統是一個新課題，西方發達國家的監獄先行嘗試，2005年12月AeroScout和Alanco兩家公司宣布開發出業界首創基于Wi—Fi無線局域網的RFID標簽人員跟蹤系統，并在歐洲某個監獄試用。目前中國的監獄還沒有開發出完整的智能跟蹤定位系統，西方發達國家和我國的臺灣地區在對假釋的罪犯和個別受保安處分的違法行為人使用“電子鐐銬”卻常有所聞。
實現人員和移動物品跟蹤定位有多種途徑，GPS(全球衛星定位系統)是使用最廣泛、最常見的定位方式，特別適合交通工具和人跡罕至的野外作業人員的定位；近兩年開發的手機定位系統，利用手機與機站不間斷通訊的特點，實現對人員的定位跟蹤，中國聯通公司已經開辦了此項業務；無線局域網(WLAN)定位是一種新型的定位方式，利用無線接入點(節點)的密布，通過“接收信號的強弱、角度、時間等，以及典型的三角算法”，測定移動目標的位置，目前開發的有基于IEEE802．11系列標準的無線局域網定位系統和基于IEEE802．15．4標準的Zig-Bee技術的無線智能傳感器網絡(WSN—WirelessSensor-Networks)定位方法；無線射頻識別卡(RFID)定位是一種經濟的、精確的定位方法，利用射頻標簽與讀頭(閱讀器)的通訊聯系確定目標定位，利用局域網(LAN)或無線局域網(WLAN)實現定位指示。我國煤礦井下人員安全管理系統，已經采用RFID定位方式。
監獄的人員定位跟蹤系統，必須基于對罪犯矯正的需要和可能，一要人機不可分離，保證配備的跟蹤器隨身攜帶，一旦與身體分離便即時報警；二要定位準，監獄的安全性要求定位的精確度很高，圍墻外l米與內1米是“兩個世界”，定位不準將失去定位的意義；三要功能全，對人員和其他移動目標的定位是跟蹤定位系統的基本功能，監獄要求跟蹤定位系統還應該具有矯正人員的及時報警功能(被動報警)、罪犯超警戒區域主動報警功能等；四要投資少，運行費用低，投入和運行成本太高將阻礙跟蹤定位系統的推廣。
基于上述要求，GPS定位和手機定位顯然是不適用監獄用于罪犯人身的定位，一是不便于攜帶，“人機不可分離”難以實現；二是投入和運行費用高，監獄難以承受；三是定位的精確度不高，手機定位雖然號稱定位精確度在5米之內，實際誤差在15米～50米，GPS雖然精確度在2米以內，但無論是手機定位還是GPS定位，都僅限于平面定位，無法解決樓層等立體建筑內人員的精確定位。因此，在目前技術條件下，監獄用于對矯正人員和罪犯人身定位比較適宜使用WLAN或WSN定位和RFID定位兩種方法。
一、RFID跟蹤定位系統
(一)RFID基本情況介紹
RFID，是無線射頻識別技術(Radio Frequency Identifi．cation)的英文縮寫，是一種非接觸的自動識別技術，它是利用射頻信號和空間(電磁或電感)耦合傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。它包括電子標簽(應答器，Tag)和閱讀器(讀頭，Reader)兩部分。閱讀器又包括讀頭和天線，很多閱讀器將天線和讀頭模塊集成在一個設備單元中。實際運用中，是將電子標簽附著在被識別物體的表面或內部，當帶有電子標簽的被識別物體通過閱讀器可識讀范圍時，閱讀器自動以不接觸的方式將電子標簽中的約定識別信息讀取出來，從而實現自動識別物品或自動收集物品標志信息的功能。RFID目前已大規模用于商品零售、倉儲管理、生產流水線控制、動物識別、交通運輸、軍事物質跟蹤等領域。我國鐵路系統全面使用了RFID系統，用于列車運行控制和車廂調度。
RFID，按有無自供電分為有源系統和無源系統，自帶電源的則為有源，本身沒有電源靠閱讀器發射的電磁場激發能量啟動的則屬于無源系統；按數據調制方式分為主動式、被動式和半主動式，主動式的射頻系統用自身的能量主動地發射數據給閱讀器，有源系統屬于主動式，被動式是利用閱讀器的載波來調制自己的信號，無源系統則屬于被動式，半主動式是指本身帶有電池，只起到對標簽內部電路供電的作用，數據發射仍然靠閱讀器能量場激活通過反向散射調制方式傳送；按標簽的工作頻率分為低頻(30—300KHz)、高頻(3—30MHz)、超高頻(300MHz以上如433HZ)和微波(2．4GHz以上)系統，頻率越低，成本越小，讀寫距離越短，反之亦然；按標簽的可讀性分為只讀標簽、讀寫標簽和一次寫入多次讀出標簽；按標簽中數據存儲器存儲能力分為標識標簽和便攜式數據文件，前者僅起到標識的作用，后者自身存儲很大的數據，可用于用戶編程。
(二)RFID人員定位系統工作原理
在定位區域密布閱讀器，所有需要定位的人員每人配備RFID卡，當持卡人員進入讀寫區域時，射頻標簽將定時自動與閱讀器傳送數據，并予以確認。每一個閱讀器與局域網相連，通過應用軟件進行計算機處理，利用電子地圖、統計表格、約定文字信息顯示等形式實時反映人員所在位置、運動軌跡。
(三)監獄RFID定位系統的硬件要求
1．配備RFID卡。RFID卡應選擇識讀距離遠的超高頻或微波系統，每個標簽事先寫入指定數據，使計算機識別對應的持卡人身份，所有需要定位人員必須隨身攜帶。對監獄而言，還必須通過強制的手段、適當的措施來保證RFID卡與罪犯身體不可分離，如可鑲嵌在表帶式的裝置中，系在手腕或腳腕上。
2．安裝足夠數量的閱讀器。閱讀器的數量應能滿足定位計算的需要，保證人員在定位區域隨身配備的射頻卡有三個以上的閱讀器能夠閱讀。閱讀器太少，將會出現通訊盲區，造成定位不準。閱讀器的天線及發射功率盡可能足夠大，保證閱讀器在較遠的距離能夠順利實現與射頻卡之間的通訊，@以盡量減少閱讀器的數量。閱讀器安裝盡量牢固，自身及其供電、數據傳輸設施不易受到破壞。
3．滿足通訊需要的網絡。所有的閱讀器可通過多串口卡直接就近連接計算機，進行本地化處理后接入局域網；或者通過專用數據處理中間件進行本地化過濾處理后直接與局域網(有線或無線)相連。閱讀器通訊數據必須匯總到服務器運用專門軟件進行集中處理才能實現人員和移動物品的定位。
(四)監獄RFID腕帶定位系統的性能要求
監獄RFID腕帶跟蹤定位系統的性能很大程度上要靠應用軟件中程序設計來完成，軟件設計必須事先如下要求：
1．人員查詢功能。實現實時動態查詢和各種情況的歷史查詢。可以根據授權任意查詢現在何人在何地、現在何地有何人、何時何地有何人、何人何時在何地等狀況，不僅可以反映罪犯是否按規定路徑行走和滯留、與哪些人員接觸等情形，以檢驗罪犯完成勞動作業、遵規守紀、誠信程度等改造表現情況；還可以檢查帶值班民警是否按規定巡查、何時找何罪犯談話或與何罪犯接觸等各種履職情況和發生突發事件后的上溯調查。
2．電子地圖顯示功能。能夠在電子地圖上顯示所有射頻卡分別所在位置，點擊或劃定一定范圍后即時顯示每一個射頻卡所代表的人員身份；顯示受限人員的活動范圍；顯示任何人員不得涉入的禁區范圍；查詢某人在過去的某時間段行徑路徑能夠在圖上顯示線路軌跡；顯示各種報警信號發出的部位及對應的人員。地圖自身還應具有放大、縮小、中心移動、標尺測距、保存和打印等功能。
3．報警及提醒功能。系統能設定禁區范圍并確保一旦持卡人員進入立即報警；設定罪犯活動范圍，確保罪犯一旦超范圍活動立即報警；設定帶值班民警在不同時間段點名巡查的線路，一旦民警沒有履職及時得到提醒；設定任何持卡人在某一地點長時間沒有活動或活動幅度明顯小于應有幅度(休息時間除外)即報警，防止卡被丟棄、違規睡覺、人員受害等情況發生；設定標簽不工作報警，以便及時更換；設定非指定標簽發出的射頻信號而被閱讀器識讀的提醒，以便查明信號源。報警信號如果能夠與監控系統、現場廣播或對講系統聯動，效果更佳。
由于利用RFID作為監獄人身定位系統一般是無源系統(煤礦井下定位系統使用的是有源系統，安裝在安全帽上與礦燈電源連接)，作用距離短，需要安裝大量的閱讀器或大功率的發射天線，增加投入成本；無源RFID對方向性要求很高，信號接收靈敏度差，影響通訊和定位效果。有鑒于此，基于433HZ頻率的RFID技術無線智能傳感器網絡(WSN)跟蹤定位系統應運而生。
二、無線局域網定位系統展望
用無線局域網進行人身或物品定位，美國、歐洲、日本均有實踐。基于IEEE802．11標準的無線局域網，具有通訊距離遠、通訊無方向性要求、數據傳輸量大、抗干擾能力強等優點，彌補了RFID技術部分不足的問題。但其對電源要求高、耗電量大、所有的節點均要與網絡計算機相連，對于極度強制性使用的罪犯而言是無法適用的。另一種新的無線局域網——基于IEEE803．15．4標準的Zig-Bee技術的無線傳感器網絡(WSN)，解決部分這些問題。
ZigBee技術是一種短距離、低速率(250KB／S)、低功耗、低成本、自組網、低復雜度的雙向無線通信技術，主要適用于自動控制和遠程控制領域，支持地理定位功能。ZigBee低功耗的特點，使得配置的電源體積很小，兩節5號電池能夠使用6個月至2年時間，配置袖珍充電電池可以無限期使用。ZigBee的無線數據模塊(協調器，相當于機站)集成化程度高，體積也很小，十分便于安裝；用于子節點的無線數據模塊(相當于手持機)體積更小，十分便于攜帶。雖然ZigBee是一種短距離的通信技術，理論上通信距離是75米@，一般不超過150米(視場所條件而定)，但不僅協調器與子節點之間可以相互通訊，而且協調器與協調器之間、子節點與子節點之間也能相互通訊，可任意自主建立網絡，使得網絡通信距離擴大數十倍甚至數百倍。ZigBee具有難以想像的擴展能力，模塊之間可以隨時隨地自行組網，使得網絡具有很大的伸縮性，一個WSN可以容納254個子節點的無線數據模塊和1個作為協調器的無線數據模塊，一個區域內同時可以存在254個WSN，即同時允許多達65 000個無線數據模塊。ZigBee可以隨時隨地與有線局域網(LAN)或廣域網(WAN)相連，實現各種遠程控制能力。ZigBee投入成本相對低廉，一個作為協調器的無線數據模塊不到1000元，作為子節點的無線數據模塊只有450元左右，維護費用很低，使用868MHz／915MHz和2．4GHz的世界范圍內免執照、開放性頻率。ZigBee名字的來源取自蜜蜂通過跳zigzag形狀的舞蹈進行通信，分享新發現的食物源的位置、距離、方向等信息，因此，zigBee設計之初衷，就是使WSN能夠實現測距、測向、定位的要求，這是其他無線局域網和RFID不具備的。
監獄的WSN定位系統，除了完全具有上列的RFID定位系統的所有硬件要求和功能外，還應該具有以下要求：
(一)數據模塊的主動提醒和自動報警功能
無論罪犯佩戴的數據模塊(以下簡稱通信器)還是民警攜帶的通信器或鑲嵌數據模塊的PDA(手持電腦)都應該具有主動提醒功能，即網絡控制終端能夠隨時對任何一個或同時對多個通信器進行呼叫，或控制系統自動呼叫，通訊器配置語音模塊的發聲裝置或發光裝置，提醒通訊器持有者注意或按約定實施某種行為，如持有者進入禁區范圍報警或違反規定長時間在某個地點滯留提醒等，解決RFID系統無法做到雙向報警的缺陷。罪犯佩帶的通訊器能夠腕帶等裝置實現與罪犯身體在一般情況下不可分離，腕帶內鑲嵌電路與通訊器相連，一旦出現短路(腕帶截斷)、電壓超范圍(外接電路)均能在控制終端上即時報警和通訊器現場報警(發聲或發光)，抑制破壞者繼續實施破壞行為。
(二)民警PDA聯網功能
利用WSN網絡與局域網的連接，使作為子節點的鑲嵌無線數據模塊的PDA既與有線局域網相連，又與其他無限數據模塊聯網，隨時查詢任何一個通訊器的運行情況或PDA周圍的通訊器持有者的情況。在脫離局域網的情況下，能夠隨時與其他通訊器組網。如帶罪犯出監管區域勞作、外出就診、押解罪犯等，隨時隨地知道罪犯相對PDA持有民警的位置，脫離PDA接收區域或程序設定的距離即報警。如果PDA與電信部門的移動網絡相連，監獄本部也能及時掌握外出人員的動向，發生突發事件能夠及時知曉、及時處置。PDA應該具有民警發生危險或需要緊急支援情形時的主動報警功能，一旦發生危險，只要按一下特定按鈕，就能發出報警信號，中心控制室或其他網絡終端均能在第一時間知曉報警民警的姓名、部位，即時出警處置。PDA還應該具有電子地圖的即時顯示功能，在PDA周圍的通訊器能夠完整顯示，點擊后十分便利地查詢通訊器持有者的基本情況，在民警找罪犯談話時，能夠有針對性地實施教育。PDA可以配置通話裝置，利用WSN的頻率，實現相互之間對講或群呼。當然，利用郵件系統實現短信發送與接受，更是PDA自有的功能。PDA如果配置錄音、照相、攝像功能，那么PDA就能成為流動的情報站和指揮所。
WSN定位系統雖然維護和運行費用很低，但初期投入對于目前絕大多數監獄經濟實力而言，肯定是無法承受的 (假定一個3 000人左右的高警戒度監獄，初期投入就需要350萬元以上)。隨著時問的推移，WSN的無線數據模塊成本將會有大幅度下降；隨著監獄WSN定位系統推廣進程的加快，網絡開發費用的分攤，初期投入成本也必將有很大程度的下降。從監獄管理和矯正技術的發展趨勢看，WSN定位系統代表著監獄矯正技術的發展方向，不僅是可能的，也是必需的。
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