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●XX人员可视化管理提供数据支撑;
●即时掌握干警及犯人位置信息,配合划分管理区域的设定,达到可视化、预警式安全管理;
●通过历史轨迹记录回放,使管理变得有据可查;
●干警通过紧急呼叫按钮,可以主动报警求助,增强干警的人身安全保障;
●通过对外来临时人员的实时位置监视,加强统一化管理;
●通过远程定位管理,可对出监押运途中、出监劳动、出监住院等情况进行控制管理;
●通过与视频监控、门禁、广播等系统的联动,构建完整的、立体的、安全防御体系。
建设目标
本XX无线定位系统解决方案,主要包括无线基础网络平台、无线定位追踪管理系统。
无线基础网络,主要实现以下功能:
●信号覆盖:
即以无线方式覆盖XX的指定建筑区域以及公共区域,满足XX对于人员定位跟踪应用的需求;
●可管理性:
采用集中架构,可统一配置管理所有无线基站;
●安全性:
充分考虑网络的安全性,系统具有多层次的安全保护措施,如:
高等级安全加密、自动检测非法用户、数据防火墙、无线环境干扰分析、定位系统专用无线频段等方式,以满足用户身份认证、访问控制、带宽限制、信息保密性等要求。
在满足定位需求的情况下,可关闭无线数据应用信号,此时无线网络不能再被任何无线数据终端所使用,仅能够供定位标识、腕带进行定位信息交互,非法用户无法通过网络进行侵入和数据截取。
确保网络系统安全可靠。
●可扩充性:
系统可持续扩充,确保XX定位范围增补使用;
●系统智能性:
实现智能的动态负载变化;
具有自动频道管理,实时的射频自动监测功能,网络具有自康复能力;
人员可视化管理系统的建设目标,主要体现在以下几个方面:
●实时监控人员位置
⏹人员定位搜索:
通过电子地图或列表显示,搜索人员位置信息;
⏹人员移动轨迹:
在电子地图实时显示一个或多个人员移动轨迹;
⏹跟踪特定人员:
将鼠标移到腕带标识上,可以看到相对应腕带的当前移动状态;
⏹定位区域显示:
在指定区域内显示全部人员信息;
⏹人员报警状态信息:
通过电子地图上不同颜色和形状显示人员的报警状态。
●历史记录查询
⏹位置历史记录:
查询任意腕带的历史移动记录;
⏹报警历史记录:
显示任意时段内的相关报警记录;
⏹操作历史记录:
关于腕带标识的相关操作;
●移动轨迹查询
⏹移动路经查询:
追溯查询任意时段人员的活动路线;
⏹对应时间轴:
可以按照时间轴查询人员对应时间点的位置信息;
也可以根据人员移动轨迹,确定对应的时间点;
●报警功能
⏹犯人违规报警:
犯人违规、越界自动报警功能;
⏹干警主动报警:
干警需要援助主动报警功能;
⏹其他定制报警:
可按XX要求设定报警事件,如脱岗、延时等。
●电子点名
⏹动态点名:
在指定区域,显示实到人数、人员信息及状况,由系统自动进行辨别、记录及统计;
⏹出入口点名:
实时统计各分监区、各生产区车间内人员总数和外出人数,及人员统计明细;
⏹区域点名:
可以按照设定的条件,如各分监区、各中队、小队,实时查询人数的信息;
●系统集成功能
⏹视频监控系统联动:
可选择查看视频监控;
报警时可自动调用腕带所在位置附近的摄像头,查看视频监控;
锁定某人,根据移动位置依次调用移动路线附近的摄像头;
⏹门禁系统联动:
与门禁系统联动,对出入口进行控制。
当人员抵达出入口,系统自动辨别靠近人员,是否经授权许可出入,联动门禁系统;
⏹信息管理系统集成:
提供定位API接口,能够与现有信息管理系统平台结合,从狱政系统获取犯人、干警的基础数据。
2XX定位技术的选择
无线定位(Wi-Fi)的基本原理是:
定位基站通过接收腕带(干警标识卡)发射的带有特定位置信息的无线信号,并依据特定的定位算法来确认腕带的位置。
通过设置,系统按照设定周期对多个计算位置进行评估和修正,最终确认精度相对较高的定位位置。
通常可供选择的基本定位算法有:
RSSI(场强定位)、TOA/TDOA(到达时间/到达时间差)。
场强定位法
这种方法是通过测出接收信号的场强值和已知的信道衰落模型,计算出腕带和无线基站之间的距离,根据这个距离值即能计算出目标的位置分布范围,根据三角定位原理可以计算出较为准确的位置。
使用此定位方式进行室内定位。
基于电波传播时间(TOA或TDOA)的定位法
该方法是通过测出电波从腕带传播到多个无线基站的传播时间或时间差来确定目标腕带的位置。
对于TOA(TimeofArrival)方法,收发信机之间的距离可通过测出的电波传播时间获得;
对于TDOA(TimeDifferenceofArrival)方法,则是根据多个TDOA数据对应的多条双曲线的交点来估计目标腕带的位置。
TDOA定位方式基于网络定位方案,其优点为定位精度较高,不要求移动终端与基站之间的精确同步,易于实现,在非理想环境下性能相对优越。
用于室外定位使用。
定位系统工作原理
XX无线定位系统工作原理如下图所示:
在覆盖无线定位基站的地方,佩戴在犯人身上的定位腕带周期性地发出信号,定位基站接收到信号后,将信号传送给定位服务器。
定位服务器根据信号的强弱或信号到达时差判断出犯人的位置,并通过电子地图标定、显示具体位置。
基于Wi-Fi定位技术依靠一种三角定位的形式:
它至少需要三个定位基站来接收信号,然后通过定位腕带到达这三个定位基站的场强值(RSSI)、TOA/TDOA(到达时间/到达时间差)的不同来计算出位置,在定位基站密集的区域准确度是最高的,但并非越密越好,一般腕带在某一位置可与4-5颗定位基站通讯为宜。
定位基站工作频率为:
2.4G
无线定位技术比较
目前基于无线的定位技术主要有Wi-Fi、RFID、ZigBee、UWB、GPS等。
定位技术参数对比如下表:
定位技术选型
根据XX建筑分布集中,教学楼、监舍多为多层框架结构,生产车间多为轻钢框架结构,定位区域分散,不宜安装过多设备。
某些区域相对人员密集,定位准确度要求高。
使用环境特殊,安装维护需要便捷。
对车辆、人员出入口,要求适用复杂环境的情况下,在技术选型中主要参考以下因素:
●采用成熟、稳定的定位技术,定位精度、准确度高;
●定位系统能够和现有信息化系统充分融合;
●系统具备适应复杂环境的能力,可集中快速处理大量信息能力;
●系统功能稳定,界面友好,易于使用,具备扩展能力;
●安装、部署、使用、维护简便。
在充分考虑XX需求,分析各种定位技术优缺点,综合考虑安装维护及成本进行综合比对后,通过对XX需求以及现场情况,选用基于Wi-Fi技术的美国Aeroscout公司-人员实时定位技术。
技术最先进,定位精度高
Aeroscout系统是基于无线网络的业界最精确、最简便可行、最可靠的XX实时定位管理系统解决方案。
全球市场占有率第一,在美国、欧洲、日本的XX有广泛的应用,是目前世界领先的主导技术。
定位精度高,室内精度3-5米,室外5-10米。
无线基站部署少
无论室内、室外,相比其他技术,可以采用最少的无线基站。
例如,XX犯人宿舍,采用Zigbee技术,需要采集点100个,同等环境下,采用Aeroscout技术,只需要36个采集点。
系统稳定性高
Aeroscout是一家专门从事定位产品研发应用的公司,其产品针对人员、资产定位管理,为各行业提供专业级可视化管理解决方案。
在医疗、采矿、石油、电力诸多行业得到广泛应用,以高稳定性著称。
部分国外XX的案例:
●日本ShimaneAsahiXX,3000个AeroScout腕带腕带;
●美国弗吉尼亚XX管理局,42个关押点,34000个犯人;
●美国MrarionXX;
●美国LonganXX;
●美国明尼苏达州XX局,Lino湖管教XX;
●美国科罗拉多XX。
3XX定位系统整体设计
我们已经充分考虑到系统的完整性,以及将来全XX定位。
因此在系统功能、系统架构上按照全XX进行设计。
3.1设计原则
●实现人员的有效识别,使系统管理体现“人性化、信息化和高度自动化”;
●为XX管理提供考勤作业、人员出入统计等多方面的信息查询;
●实时报警,及时接收报警信息,保证XX安全工作的高效运作;
●系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。
●无线符合FCC第15部分规定
3.2系统架构
XX实时定位系统(RTLS)的基础架构图如下:
XX无线定位系统主要由以下五部分构成:
(1)Wi-Fi定位腕带:
包括犯人佩戴的腕带标识、干警佩戴的胸卡式标识。
标识对外周期性发送定位数据。
(2)无线定位基站:
接收Wi-Fi定位腕带发射的定位数据,将数据通过网络平台转发给定位引擎。
同时无线定位基站还可进行数据、语音、视频等多种业务的融合,使用同一平台传输,互相不受干扰和影响。
(3)定位引擎:
接收由定位基站传回的数据,通过场强定位等算法,计算腕带所处位置。
并将位置信息,传送给定位管理系统。
(4)定位管理系统:
用于接收定位引擎传来的位置信息,并将腕带位置显示在平面图上。
同时定位管理系统还可用于对腕带的管理、腕带的追踪、告警、输出管理报表等。
(5)集成第三方系统:
可将定位管理系统所收到的定位数据,与XX现有的视频监控系统、广播系统、XX管理系统进行整合,从而实现更加丰富的功能。
3.3系统功能
XX无线定位系统主要实现如下应用功能:
3.3.1犯人的跟踪及定位
对犯人的跟踪及定位功能,主要实现如下功能:
●对犯人实时跟踪及监控
●历史轨迹及报警查询
●报表统计功能
3.3.1.1对犯人实时跟踪及监控
可视化终端平台,可根据XX需求修改及定制。
下图为犯人实时跟踪及定位的示意图。
●犯人实时定位
✧实时监控特定区域内犯人的实时位置;
✧按照设定的条件,如各分监区、各中对、小队,实时监控犯人的位置;
✧实时监控特定犯人组别,如分监区各个犯人中队(或小队)的实时位置;
✧实时监控人员位置信息,实时掌握犯人的实时状态,信息包括犯人的照片、刑期、所属监区的相关狱政信息;
✧准确定位到人员所在监舍、生产区、放风区等活动范围;
✧在电子地图上显示相关位置,信息包括分监区、楼层、房间等。
●特定犯人实时轨迹跟踪
✧实时监控特定犯人的实时轨迹;
✧实时监控特定区域内犯人的实时轨迹,如监舍、操场、食堂等;
✧可以按照设定的条件,如各分监区、各中队、小队,实时监控特定犯人的轨迹;
✧实时监控特定犯人组别,如分监区各个犯人中队(或小队)的实时轨迹;
✧人员移动轨迹实时查询,通过电子地图实时显示一个或多个人员移动轨迹,跟踪指定人员,地图随着腕带的移动自动切换。
●犯人实时状态
✧通过电子地图或列表显示,可搜索指定犯人实时状态;
✧人员状态信息,在监控地图上,将不同犯人编制成组,如小岗犯人组、严管犯人组、宽管犯人组等,便于识别、管理;
✧犯人触发各种报警后,将在监控画面上犯人图标将会不断闪烁,提示监控人员,并伴有相关的声、光提示。
●人员实时查询
✧可以实时查询各个监区的实时犯人状态信息;
✧将鼠标移到犯人图标上可以看到犯人的当前状态;
✧动态点名:
在指定区域,显示实到人数、人员信息及状况、由系统自动进行辨别、记录及统计;
✧实时统计监区内人员总人数和主要出入口人员出入统计;
✧可按照设定的条件,如各分监区、中队、小队,实时查询犯人的信息。
3.3.1.2报警功能
✧断带报警:
腕带戴到犯人手腕部,需由专用工具拆装,强行摘除将触发报警事件。
系统中启动腕带断带报警功能后,犯人若将腕带弄断,该腕带将被触发断带报警信息;
✧消失报警:
腕带藏匿于地下无信号覆盖区域、屏蔽信号,将会触发信号消失报警;
✧电池低电报警:
在系统中设置电池电量最低报警界限(如:
20%),一旦腕带电量低于这个界限将会发出报警信息,并还可以持续工作一定时间;
✧越界报警:
某些区域属于禁区,如:
监墙、AB门,未经允许的腕带靠近将发出报警信息;
或某些犯人不能离开某个区域,如:
禁闭室、监舍、劳动岗位,一旦离开将发出报警信息;
✧出入口报警:
在一些特殊区域,如:
会见室、小岗岗位,可事先设定好哪些腕带可以通过,当不符合授权的腕带出入时将触发报警信息;
✧电子围墙报警:
并非从正常的门口进出,而是从围墙或其他地方越过指定区域,将发出报警信息;
✧其他报警:
可根据其他需要增设不同的报警方式;
✧报警提示:
报警触发时,会发出语音、灯光闪烁提示,提醒监控人员及时处理;
✧报警画面:
当报警发出时,监控画面会自动弹出报警画面,画面信息包括犯人的名字、照片、报警所在的详细的地图信息等。
此图是报警功能模拟画面
3.3.1.3历史轨迹及报警查询
此功能模块可以实现:
历史轨迹回放,查询位置历史记录,查询任何犯人的位置变化纪录;
查询报警历史记录;
查询操作历史记录。
✧可以锁定一个腕带,按时间段播放,显示移动轨迹;
✧可以锁定一张地图,按时间段播放,显示全部腕带移动情况;
✧轨迹回放过程中可以显示各类相关报警;
✧可以全屏播放;
✧可以保存某一段轨迹录像;
✧可以保存某一段数据,可调用播放;
✧可同时使用多个播放
某个犯人历史轨迹查询示意图
此图为查询历史报警查询示意图
3.3.1.4报表统计功能
✧可根据某段时间段进行数据统计;
✧巡更的执行次数统计、人员工作时间分配,如高峰期和闲置时间、停留区域,工作状态等;
✧提供犯人所处区域状态统计,合理配置警力;
✧每类事件发生区域时间进行汇总分析;
✧根据设定警员巡逻时间、间隔、次数等统计对比实际巡更时间、间隔、次数。
3.3.2重点区域防范
加强周界警戒线的安全;
对小岗进行有效的自动管理,使其在规定的区域内活动;
各个分系统(视频、广播等)实现联动;
加强对通过AB门车辆的检查,防止犯人越狱,有效的出入管理;
对XX中的重点禁区域进行严密的防范。
通过对上述重点区域的防范,可以有效的对潜在危险进行早期预警。
3.3.2.1.按区域划分管理级别
按照XX内不同警戒区域划分为多级管理模式,当犯人从低级别管理区域进入到高级别管理区时,如:
犯人从监舍到探视室,在出入口或走廊等部位通过触发器改变腕带信息的周期性发送间隔时间,将定位信息发送调整到更新更快的高级别,加强对犯人的定位管理。
3.3.2.2AB门防越狱功能
目前的各种系统,如生物识别、密码验证、面部识别系统等都是被动式报警。
AB门防范解决方案,属于主动式报警,与其他系统配合,可有效防止犯人逃脱,与现有防御系统构建更完整的防御体系。
✧在接近AB门通道部署一对精确触发器;
✧触发器覆盖范围半径5-6米;
✧设定触发器发射频率125毫秒;
✧当触发器扫描到带有腕带的犯人时,监控系统立即持续发出报警信号,报警信息发送到监控中心和AB门警卫室;
✧无论犯人是藏匿于车辆货物内部,或藏匿于车辆底部,都会被触发器准确扫描到,并触发报警;
(车辆)
✧可联动视频监控系统,监控现场情况;
✧可联动门禁系统,关闭闸门,封锁现场。
3.3.2.3犯人出入监区的监控
在XX主要出入口,如:
内管门、监舍大门、监区门、监舍楼层、医院、接见室等进出门安装精确触发器,判读人员进出信息。
系统能够自动立刻记录下来通过犯人信息、数量及时间。
系统自动统计监区的人员数量、将进出人数、监区内现有人数等数据,可通过LED屏实时显示在主要出入口,即时更新。
系统能够自动识别本监区的人员,其他未被授权犯人进出则报警,如:
禁闭室等。
3.3.3干警的人身安全报警
保证干警的安全,是第一位的。
在发生遇袭的情况下,干警能够立刻按下报警按钮,发出报警信号,实时显示报警人员的位置信息。
监控中心会接受到紧急警报,报警信息中包括报警人员及详细的位置,便于调配最近的干警进行救援。
报警信号伴随有语音、灯光提示。
袭警事件回放:
查询袭警发生时间段,现场全部犯人信息,初步判断袭警时刻附近的犯人信息及犯人数量。
干警主动报警
在发生遇袭的情况下,干警主动按下报警按钮,立刻发出报警信号。
✧监控中心及相关授权的客户端,会弹出报警信息
✧报警信息显示报警人员的具体数据,包括姓名、照片、遇袭的详细位置信息等;
✧同时不断发出连续刺耳的语音提示,提示安全人员及时救援;
✧可联动报警区域的视频监控系统,对现场进行视频监控;
✧属于干警误操作,经确认后,后台可取消报警。
干警主动报警显示界面
4XX设计方案
XX无线定位系统的管理分为三个级别,分别为:
局级管理、XX级管理、监区级管理。
局级管理:
省XX管理局作为统管全省所有XX的管理机构,作为本系统的最高一级管理机构。
通过本系统统一管理全省的所有XX。
由各家XX定期上报汇总数据,也可由XX管理局主动请求所需数据。
XX级管理:
本系统在XX的核心部分为XX监控调度中心。
监控调度中心作为本系统的核心部分,即负责定期上报汇总数据给XX管理局,又负责XX中各个监区、访客登记处、探视处、AB门、围墙部分数据的统一管理。
监区级管理:
XX一般都由多个监区组成,监区内部由各监区自己管理即可。
XX定位系统采取整体设计、整体实施的原则。
需满足满足全体干警和犯人需要。
布设区域有整个犯人监区组成。
指挥中心
指挥中心配置服务器2台,1台数据库和应用服务器,1台计算引擎服务器服务器。
应用服务器安装对XX管理需求客制化的定位追踪管理软件Mobilview,提供Web管理界面,可以远程管理。
引擎服务器安装定位引擎软件。
XX定位系统拓扑图
4.1无线基站系统设计
由于无线基站采用Wi-Fi的技术,定位远离是基于场强定位法。
无线基站的覆盖距离室外200米,室内80米。
因此无论是在室内还是室外,只要在无线信号覆盖区域内,腕带同时被3个基站覆盖,即可实现精确定位。
无线基站定位基站部署原则
●定位基站主要用于接收定位腕带发射的数据,并将数据传给定位引擎。
●定位基站可以部署在任何需要进行无线覆盖的区域,空旷区域内定位基站与腕带的最大通讯距离是200米左右,室内环境中,由于格局等各种因素的影响,一般距离在30-50米左右。
●对于定位系统的定位基站部署时,要求腕带在任何区域内,均至少要有3颗定位基站可以与腕带进行通讯。
与这3颗定位基站的信号强度不低于-75dbi,最好在-70dbi以上。
●根据XX的平面图,并根据以往无线定位基站的部署经验,整个XX部署XX颗定位基站,即可满足无线定位的需要。
所有定位腕带无需IP地址,使用网络底层协议与无线定位基站进行通讯,占用无线定位基站资源极少。
腕带发送的定位数据包仅为400Bit左右,1Mbps的带宽仅需要0.4豪秒即可完成定位数据包发送。
每个定位基站可以带150个腕带计算。
每个腕带的数据仅为400bit左右,每个定位基站最大可带腕带数量为255个。
●虽然理论上信号强度越高,网络质量越好,但对于基于场强定位技术来说,未必是件好事情,信号强度越高,腕带所处不同位置时的场强变化也就越小,反而造成定位精度减小。
4.2精确触发器设计
触发器放置在人员通过的出入口、通道、走廊或其它与外部交界的区域。
当腕带通过该区域时,触发器将触发腕带发送信号给Wi-Fi无线网络中的接收器(定位基站);
触发器以125KHz的低频向Wi-Fi腕带发出激发信号。
由于腕带始终处于开启,触发器发送的125kHz信号被Wi-Fi腕带上的低频接收器所接受(触发器不接收Wi-Fi腕带发送的返回信息),精确地触发腕带传输一个瞬间信息。
这个腕带信息携带触发器的ID和时间信息。
附近无限网络范围内,任何Wi-Fi接入点(定位基站)都将接收并传输这个腕带信息到控制终端。
计算引擎准确判读哪个腕带经过了该触发器,结合着其他环境位置信息,定位计算引擎可以立即给出一个精确的位置信息。
4.3定位管理系统设计
定位管理系统,依据XX无线定位管理软件系统,设计为如下若干个子系统和功能:
1.系统基础数据管理子系统。
2.人员实时定位监控子系统。
3.电子地图子系统。
4.出入管理与通道管理子系统。
5.报表数据统计与分析。
6.与外部其他系统接口。
基于XX管理需求,可以系统分为XX级别的总控功能界面,监区级别的分控功能界面,以及出入授权管理界面等部分。
4.2.1系统基础数据管理子系统
系统基础数据管理子系统是指为了实现监控功能所必须的系统基础配置管理功能,包括如下基础数据管理功能:
(1)系统用户管理
(2)部门和监区管理
(3)人员管理
(4)腕带设备管理
●用户管理
通过对使用无线定位系统用户的功能分析,系统用户可分为监控人员以及一般操作人员。
不同类别的人员拥有不同的功能模块使用权限。
可以增加新用户,编辑用户,设置用户密码,以及分配、调整用户的使用权限。
●部门和监区管理
依据XX的行政部门划分,例如狱政科,各个监区等等,对XX的部门以及监区信息进行编辑管理。
在系统实施时,部门和监区的基本数据信息可以从其他系统,如狱政管理信息系统中导入。
●人员管理
在XX人员管理中主要分为四类人员:
犯人、干警、访客、探视人员。
在人员管理模块可以实现对人员的增加,编辑修改等操作,以及对人员和腕带设备的关联设置操作,在系统实施时,犯人以及干警人员基础数据需要从其他系统例如狱政管理信息系统导入;
访客和探视人员可在入监前录入系统。
●腕带设备管理
基于XX的人员类别,腕带腕带相应分为犯人腕带、干警标识、访客标识、探视标识,不同的犯人腕带可采用不同外壳颜色,加以目视区分。
通过腕带设备管理功能实现对腕带的状态,以及电池电量的监控。
4.2.2实时定位监控子系统
实时定位监控子系统,在XX的电子地图上对人员的实时位置进行定位标注,以及对重点区域的监控,电子点名实时清点人数,报警事件的处理等等。
功能包括:
✧实施监控一览图
✧监控区域管理
✧报警事件管理
✧岗哨(小岗)管理
✧周界警戒线
✧行动区域监控
✧重点防区监控
✧电子点名
●实时监控一览图
可选择显示被监控对象犯人,
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