监狱目标跟踪与地理信息系统(通用).doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date监狱目标跟踪与地理信息系统(通用)监狱目标跟踪与地理信息系统(通用)监狱目标跟踪与地理信息管理系统技术白皮书中铁信安（北京）信息安全技术有限公司二一三年七月-目录一、引言- 2 -二、系统设计- 2 -2.1、PANC技术介绍- 2 -2.2、PANC技术特点- 3 -2.3、几种技术比对- 4 -2.4、定位工作原理- 4 -2.5、定位系统组成- 5 -2.6、系

2、统优势- 6 -2.7、系统架构- 6 -2.8、系统设备部署- 8 -2.9、系统指标- 8 -三、系统组成模块与系统功能- 9 -3.1、系统组成模块- 9 -3.2、系统功能- 15 -四、设备清单及性能参数- 17 -4.1、腕带标签- 17 -4.2、警用标签- 18 -4.3、室外型定位器- 19 -4.4、室内型定位器- 19 -4.5、定位网关- 20 -4.6、精确定位器- 21 -一、引言监狱作为国家的刑罚执行机关，担负着维护社会安宁和稳定、预防和减少犯罪的重要职能。随着监狱管理制度的逐步完善和狱政设施的不断更新，监狱防范和控制各种安全事件的能力大大增强，但是犯罪类型和在押

3、犯成分日趋复杂，监管安全形势的日趋严峻，信息化发展滞后所导致的监管隐患日益突显，安全防范信息化基础和新技术应用的相对薄弱，罪犯的报复性、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、凶杀等，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。目前，监狱现有的安全防范系统大多依赖视频监视作为监管手段，依赖于人防和物防，监狱监控中心工作人员要时刻注视屏幕，劳动强度大，为被动监控模式，无法达到预防目的，安全漏洞、袭警事件时有发生，越来越不适应科学化、法制化、社会化的时代要求。为适应形势的发展，我国监狱信息化建设已进入第三个阶段，2012年6月司法部

4、又一次召开全国监狱信息化管理和应用座谈会，更进一步加快和推进全国各监狱信息化应用及建设进程。如何提高罪犯的改造质量、提高狱政设施信息化程度、提高监狱监管手段的科技含量，坚强技术安全防范手段，科学合理地配置监狱各种资源，监狱人员目标跟踪监控已成为解决我国的监狱管理信息化建设中的急迫需求。监狱目标跟踪与管理系统解决方案依托互联网，以物联网技术为基础，通过PANC技术体系，以司法部提出的各项业务技术为标准，本着管用、使用和真用的建设原则，通过无线覆盖，实时掌控监内人员的地理位置信息，实现从被动监视到主动监控，从而提升监狱指挥决策能力、监管能力和监管工作效率，监狱目标跟踪与管控系统是平安监狱的技术坚强

5、铁臂，为和谐监狱保驾护航。二、系统设计2.1、PANC技术介绍PANC（Personal Area Network of Copsec）磐科网络协议是以IEEE802.15.4及PANC相关标准为基础及参考，针对政府，军工等行业应用特点及安全性要求进行特殊设计和优化后形成的一套具备自主知识产权、安全可信的软件协议栈。该协议具备组网容量大，通信效率高，通信稳定可靠等特点，同时PANC协议采用轻量级物联网安全加密机制，具有较强的安全特性及抗攻击能力。PANC协议从物理层驱动，MAC层，再到网络层、安全层、应用层等源代码完全自主实现，安全可信，解决国内由于诸多关键底层感知层技术缺失而造成的安全问题。

6、传统的无线通信技术采用简单星状结构，PANC协议技术实现了无线网络节点的网状拓扑及自动路由等相对复杂、难度高的算法，具有高可靠性、高稳定性、网络容量大、路由效率高的特点。PANC协议支持Mesh，STAR及Mesh/STAR混合型网络拓扑架构，无线定位基站所组成的骨干网络的效率高、灵活性强，从很大重度上降低资产管理标签的功耗，而对整个系统来讲，通信效率能得到数倍的提高。2.2、PANC技术特点（1）功耗：发射功率低、成本低、功耗小。（2）布线：部署灵活方便，施工成本低。（3）抗冲突能力强，PANC技术采用硬件CSMA/CA防冲突机制，配合优化的防碰撞算法，具备较强的抗冲突及防漏检能力。（4）抗

7、干扰能力强，采用DSSS扩频调制，有较强的抗干扰能力，同等信号强度情况下传输距离更远，有更好的识别能力。（5）安全可信：采用轻量级物联网安全加密机制采用，支持硬件AES128加密算法，并具备密钥自动更新、通信行为隐匿等安全特性。（6）较高的定位精度，结合125K低频触发技术，可实现对车间工位的0.15米级精度定位。（7）网络容量大：系统自主无线MESH组网、自愈能力强，最大支持65535个设备。（8）传输距离：1米-100+米（不加AP，基本模块）。（9）认证：采用无线加密传输信号技术，通过国家信息安全测评中心认证。（10）频段资源：采用2.4G频段，无需申请免费使用。可靠性2.3、几种技术比

8、对PANC优势显而易见，应用在监狱目标跟踪管控上，其数据传输仅是简单信息，因此传输数据量小，传输速率要求比较低，从而功耗小。2.4、定位工作原理定位原理：采用信号强度指示RSSI （Received Signal Strength Indication）技术，即通过接收到的信号强弱来测定基站与标签的位置进行距离定位的一种技术。目标的活动轨迹的跟踪定位采用四点定位模式实现。定位原理2.5、定位系统组成定位引擎：软件平台，计算目标的位置坐标。定位基站：接收目标腕带和标签的信号，将目标位置数据上报给定位引擎。定位服务器：基站的位置信息通过网关传到服务器，自动记录并形成历史数据。标签、腕带：目标位置信

9、息的形成，通过基站上传。网关：将位置数据上传到定位服务器。定位基本系统组成2.6、系统优势（1）高可靠性：严格元器件/部件选型、集成度高，因而可靠性高且体积小。（2）低功耗：通常PANC节点所承载的应用数据速率都比较低，在不需要通信时，节点进入很低功耗的休眠状态，此时能耗可能只有正常工作状态下的千分之一。一般情况下休眠时间占总运行时间的大部分，有时正常工作的时间还不到百分之一，因此达到很高的节能效果。（3）综合布线：布线、安装便捷，实施改造工程量小，施工成本低。（4）覆盖范围：由于抗干扰能力强，适应多种复杂环境。（5）定位精度高：定位精度高：0.5-3米。（6）报警响应时间：违规报警响应快：2

10、-3秒，主动报警小于1秒。（7）漏检：系统信号全区域覆盖，200公里时速，每秒100个标签无漏检。（8）自主协议：自主可控，有产品安全认证报告。（9）腕带：具有独特的防破坏措施，电池电量寿命长可达2-3年。（10）自主可控：PANC系统软、硬件设备均为自主研发，无后门漏洞风险。（11）界面：三维地图界面，位置精确显示。（12）剧烈挥臂报警：特殊技术，腕带重力敲击报警。2.7、系统架构采用基于PANC技术的RSSI信号强度通过无线三点覆盖实现目标定位、识别区域被监控人员及其数量和对受控区域边界进行识别，在劳动车间工位通过低频基站来实现罪犯的精确工位定位、串号和失控状况。信号链路分三层结构，分别由

11、前端采集层、识别层和网络传输层组成。监控指挥中心由2级主控中心组成，一级主控中心设在省监狱管理局，二级主控中心设在监狱主控中心机房，设在监狱的二级主控中心下联多级分控中心。以下是系统拓扑和平台结构：2.8、系统设备部署2.8.1、设备部署设备部署是根据用户需求将相关设备部署安装在所监管的区域，并根据不同监管区域的防范级别来配置不同设备。高危监管区域一般采用四点覆盖配置基站，来实现移动目标的位置管理与轨迹管理。禁出、禁入的精确监管部位的设备布置，采取更高一级的配置原则来布置设备。2.8.2、平台部署监控指挥中心由2级主控中心组成，一级主控中心设在省监狱管理局，二级主控中心设在监狱主控中心机房，设

12、在监狱的二级主控中心下联多级分控中心，分控中心一般布置各值班室，如监舍、车间、教室等值班室。2.9、系统指标系统技术指标要求备注通信频段2405Mhz2480Mhz、125Khz、13.56Mhz2.4G调制方式O-QPSK2.4G扩频方式DSSS2.4G网络拓扑无线MESH网络网络容量65535防冲突能力200个标签/秒定位精度监舍内定位精度为房间级车间内定位精度为0.13米报警响应时间被动报警小于2秒、主动报警小于1秒自主知识产权系统主要产品为自主研发安全通信系统通信采用密码保护，支持密钥自动更新及节点隐匿，具备防重复攻击报警能力。三、系统组成模块与系统功能系统平台具备三维地理仿真与二维平

13、面结合显示功能，指挥（主控）中心值班民警可以随时在三维仿真图形界面中对监内各类设施、设备实行全方位操作、控制，并能够随时调阅人员、重点物品等基本信息及位置信息。系统功能完备，可实时对移动目标异常行为智能分析、区域移动目标的自动点名、夜间活动违规托管；在生产车间可实现工位串位报警、警察遇袭求助报警；实时监控具备对罪犯的活动轨迹实施跟踪、罪犯剧烈挥臂、人数聚集、设备、腕带破坏报警监控等功能；完善的查询功能，如移动目标历史轨迹、罪犯、民警的基础信息管理的查询等；视频联动根据联动配置策略形成声、光、视频、道闸等的联动带和触发应急指挥预案、警力资源现场位置分布窗口功能。3.1、系统组成模块3.1.1、罪

14、犯目标跟踪管理监狱作为国家的刑罚执行机关,担负着对罪犯关押改造工作。目标跟踪与管控系统是对监内关押的罪犯的行为管理。罪犯佩戴有PANC技术的腕带，腕带与罪犯绑定，通过基站识别罪犯的位置，将罪犯移动的位置实时采集形成活动轨迹并实时记录位置信息而形成历史数据。通过配置策略限定罪犯的行为范围而达到管控目的。如违规则触发报警，进而触发联动预案。报警类别：禁入区报警：当有罪犯进入禁入区域时系统报警；禁出区报警：当有罪犯离开禁出区域时系统报警；腕表剪断报警：当腕表被剪断时系统报警；腕表破坏报警：当腕表被破坏、重力敲击或拆开时系统报警；失踪报警：当罪犯腕表信号消失时系统报警；电量低：当腕带或标签电量低时系统

15、报警；剧烈运动：当罪犯打架，剧烈敲击破坏腕带时系统报警；长时间滞留：对罪犯行为进行预测分析，当罪犯长时间滞留不动时系统报警；罪犯聚集：对罪犯行为进行预测分析，当罪犯聚集超过规定的数量上限时系统报警；斗殴事件理：对罪犯斗殴事件进行记录、分析、预警；袭警事件理：对罪犯袭警事件进行记录、分析、预警。3.1.2、警力资源配置管理民警佩戴有挂带标签，标签与民警绑定，通过基站识别民警的位置，将民警移动的位置实时采集形成活动轨迹并实时记录位置信息而形成历史数据。挂带标签装有求助按钮，当遇到紧急情况和遇袭时按动求助按钮，指挥中心平台会立即报警并弹出报警联动界面，以实现紧急求助，同时警力分布窗口会显示该监区在岗

16、民警的具体位置，值班民警通过对讲机通知最近的民警前去救援。警力资源分布的实现可通过警力资源配置管理系统进行配置。3.1.3、异常行为智能分析及预警管理移动目标异常行为智能分析及预警功能是对罪犯夜间活动违规、脱管、串号、区域罪犯聚集等高危行为发出预警信号，提示民警提前介入处理，防患于未然。如某罪犯在卫生间非正常聚集，系统发出预警信号，并自动跳出预警画面，显示罪犯正在聚众斗殴。值班民警根据报警位置的警力分布，通过对讲机通知最近的民警快速处理。也可以通过紧急预案处理系统自动推送信息到民警的手机上，快速处理事件。3.1.4、突发事件应急预案管理突发事件应急预案管理是当有突发违规事件触发报警时的第一时间

17、做出事件处理方法、警力资源调配的解决策略。通过预案管理配置系统将不同的针对性的突发事件的处理方案集成到联动系统，对突发事件的报警得到快速的处理，提前介入、防患于未然。3.1.5、访客、物品、车辆管理会见登记管理系统是针对会见而设计的访客会见管理系统，通过在会见室登记处设置办理临时标签，标签与访客、车辆绑定，登记记录身份、物品、车辆等验证信息，在会见室出入口位置设置验证基站，对会见人员进行管理，自动记录出入位置信息和轨迹信息，并以通过终端设备进行实时的监控管理，查询到会见数据信息。系统流程包括：登记发证、会见验证、会见注销和信息管理。3.1.5.1、访客信息管理访客信息管理系统是针对外部办事人员

18、和探监人员的基础信息、轨迹信息及其行为的规范管理，访客探视会见的历史信息可查询。系统通过在会见区域的基站布置自动记录访客信息，只能在规定的区域内活动，可做到违规监控。3.1.5.2、物品、车辆管理（一）重要物品的管控电子涉密载体：随着信息化程度的不断提高，电子存储设备得到广泛使用，并有不断小型化，便携化的趋势。如果对这些存储有重要信息的涉密设备监管不当，则极易造成泄密事件。而电子涉密载体往往会成为内部泄密的主要途径，使用者经常无意识的将存有涉密信息的U盘、移动硬件、笔记本电脑等带出保密单位，从而造成丢失或无意识接入到家庭或公用互联网导致保密信息泄露。在很多泄密事件出现后，由于缺乏有效辅助管理手

19、段，也很难追查泄密的途径，难以确定责任人，为更多的泄密事件出现留下隐患。主要功能：实时定位追踪 可实时监测涉密设备当前所处的位置，室内精确到房间级。同时可查询任意时间段的历史记录信息，并有轨迹回放功能。防外携管控 一旦有被监管涉密设备离开管控区域，后台软件能立即报警，无论被监管设备是通过正常的门禁系统还是通过窗户、院墙等非常规边界被带离。敏感区域管控 在整个监管范围内，用户可根据实际管控需要，灵活为每个被管控设备设定其“禁入”及“禁出”区域。被管控设备一旦进入“禁入”区域或离开“禁出”区域，系统立即产生报警。防破坏、防分离 涉密设备与监控标签的绑定除采用物理手段外，还结合传感器检测手段，当监控

20、标签与涉密设备被分离或被破坏时，标签能检测到分离或破坏信号，并发出报警。仓储、武器装备：固定资产管理当前更多的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。固定资产管理的财务管理部门与实物管理部门间缺乏业务联系和业务沟通，使得账面无法反映资产的存在。且资产盘点费时、费力、效果有限。目前采用的条形码技术可以使这个情况得到一定改善，但由于条形码技术自身存在易损坏、抗污性差、读取距离短等局限性，无法全面满足各类资产管理应用。 RFID技术相对条形码在抗污、读取速度方而有所提高，但仍存在读取距离短，抗冲突能力差等问题。此技术比较适用于出入库管理，但对于库存盘

21、点等应用，并无明显提高。利用PANC物联网传感技术可很好的破解资产盘点的难题。PANC物联网传感技术由于采用主动式通信方式，具有较远的通信距离，可实现在线式，实时资产盘点，也即管理者可通过电脑远程随时获取最新的资产数理，位置分布等信息。适用于较贵重物品的存储监管。主要功能：实时在线盘点 系统可实现资产自动盘点，无需人工干预，相对于传统的手工盘点方式，极大提高了盘点效率及准确度。实时位置定位 系统可实时定位每个资产的位置，方便查找及针对不同的存储库房进行统计分析。自动出入库 资产出入库时，无需进行手动扫描，系统可自动记录通过读写器（安装在出入口）的资产数量及相关信息。仓储、重要物品管控（二）车辆

22、管理车辆管理系统由车辆的管理和监控模块组成，以管理和监控与监狱发生关联的所有车辆，车辆的管理是对进入监狱辖区的所有车辆进行定位管理，车辆分为内部和外部车辆。内部车辆配有有源车辆专用标签，当内部车辆接近道闸时，系统会自动打开道闸，车辆停好后会自动上报车辆的具体位置。外部车辆到监狱大门时，门卫会发放临时车辆专用标签，然后方可放行。车辆在监狱辖区内的活动轨迹会即时记录与管理系统后台，以便以后追溯。监控系统是对外出执行重要任务用车的管理。如对监狱在押人员外出就医、提审、法庭、转监等需要外出时的管控，除了对车辆进行GPS定位管理，而且对车辆内部在押人员及押车狱警进行全程监控，监控中心可随时了解在途车辆及

23、车内人员情况。在途押运3.1.6、手持机管理手持终端是一台集成PANC技术的微型移动电脑，配置给执勤民警，民警通过手持终端实现盘点罪犯是否在可控区域内。支持对一定区域内特定编组罪犯进行点数核实功能，当罪犯脱管后产生报警。功能：支持当警员遇到袭警等危险时可求助报警功能；支持智能电子巡更管理，自动生成巡更轨迹及巡更记录功能；在途押运罪犯点数通过警用智能终端确保罪犯始终处于可控距离并能随时盘点；押运路线管理可设定押运路线，出现路线偏差时，系统可远程监测到并报警。3.1.7、配置策略管理配置策略管理系统是对报警策略、报警联动、应急预案、决策指挥、标签和腕带、监舍、罪犯编组、车间等场所、访客、物品、车辆

24、等的绑定配置管理，是本系统的重要子系统。3.1.8、人员基础信息管理基本信息管理包括民警和罪犯基本信息的管理，罪犯编号、监舍编号、姓名、性别、年龄、文化程度、籍贯、犯罪类型、刑期等信息。民警的基本信息包括姓名、性别、年龄、文化程度、籍贯、职衔、任职情况等。管理功能包括添加、修改、删除、查询、统计和打印等。信息库包括民警数据库、罪犯数据库和狱政数据库。3.2、系统功能3.2.1、三维地理仿真与二维平面结合显示功能指挥中心值班民警可以随时在三维仿真图形界面中对监内各类设施、设备实行全方位操作、控制，并能够随时调阅人员、重点物品等对象的基本信息及位置信息。当罪犯离开监舍，系统弹出视频联动报警界面和基

25、本信息显示界面。联动：自动记录罪犯活动轨迹和视频监视设备自动跟踪目标。基本信息显示界面：包括位置信息和基本信息，罪犯编号、监舍编号、姓名、性别、年龄、文化程度、籍贯、犯罪类型、刑期等信息。警力分布：最近的警力分布情况。处警预案：通过预案配置策略可选择或手动报警。3.2.2、移动目标异常行为智能分析及预警功能对罪犯夜间活动违规、脱管、串号、区域罪犯聚集等高危行为发出预警信号，提示民警提前介入处理，防患于未然。如某罪犯在卫生间非正常聚集，系统发出预警信号，并自动跳出预警画面，显示罪犯正在聚众斗殴。指挥中心也可以通过对讲机通知值班民警处理。3.2.3、对罪犯、民警等移动目标的实施自动点名功能随时掌控

26、监狱人员动态分布情况，如监狱领导在值班期间查岗，核查某监区罪犯和干警人数。3.2.4、目标定位卡可同时具备报警功能民警遇到紧急情况可通过佩戴的定位标签、手持机及时报警。当某监舍民警在监舍与某罪犯谈话时遭遇袭击，民警通过按求助按钮求助，值班中心通过对讲机通知最近值班民警前往处理。3.2.5、罪犯活动轨迹实施跟踪监控功能民警可随时对罪犯异常行为进行重点跟踪监控。如某监区在组织观看电视节目时，某重点监控对象趁民警不备，悄悄离开的预警。3.2.6、移动目标历史轨迹的查询功能民警可随时调阅任意罪犯在某一特定时段的历史移动轨迹，确保事件发生后有据可查，为监内案件侦查提供有力证据。3.2.7、管控区域设定及

27、自动报警功能目标违规进出设定的警戒区、管控区均可实现自动分析报警。如设置民警值班室为警戒管控区，某罪犯趁民警巡逻时趁机潜入民警值班室时发出报警。3.2.8、监区警力配备系统分析功能以方便指挥中心随时掌握监内民警数量及分布情况等实施动态信息，为警力调配提供便利。四、设备清单及性能参数4.1、腕带标签腕带标签物理特性及性能要求备注通信频段2405Mhz2480Mhz、125Khz、13.56Mhz2.4G调制方式O-QPSK2.4G扩频方式DSSS标签发射功率-25dBm - +3dBm可调防冲突能力200个标签/秒防剪断功能腕带标签支持剪断报警防拆功能腕带标签外壳被拆开时报警低电量报警功能标签电

28、量低于阈值时发送提示信号移动检测功能可判断标签移动、静止及加速状态重力敲击报警重力敲击腕带报警标签电池寿命15年可调（在每秒发包一次的情况下可工作1年）报警响应时间小于2秒防护等级IP67安全通信系统通信采用密码保护，支持密钥自动更新及节点隐匿，具备防重复攻击报警能力。4.2、警用标签警用标签物理特性及性能要求备注通信频段2405Mhz2480Mhz，13.56Mhz2.4G调制方式O-QPSK2.4G扩频方式DSSS标签发射功率-25dBm - +3dBm可调防冲突能力200个标签/秒定位精度监舍内定位精度为房间级求助按钮警用标签支持主动报警求助功能，响应时间小于1秒低电量报警功能标签电量低

29、于阈值时发送提示信号标签电池寿命25年可调（在每1.2秒发包一次的情况下可工作2年）报警响应时间小于2秒安全通信系统通信采用密码保护，支持密钥自动更新及节点隐匿，具备防重复攻击报警能力。防护等级IP654.3、室外型定位器室外型定位器物理特性及性能要求备注通信频段2405Mhz2480Mhz调制方式O-QPSK扩频方式DSSS发射功率0dBm - 20dBm可调接收灵敏度优于-103dBm网络拓扑采用无线MESH自组网技术,无需布设通信线路安全通信系统通信采用密码保护，支持密钥自动更新及节点隐匿，具备防重复攻击报警能力。防护等等IP674.4、室内型定位器室内型定位器物理特性及性能要求备注通信

30、频段2405Mhz2480Mhz调制方式O-QPSK扩频方式DSSS发射功率0dBm - 20dBm可调接收灵敏度优于-103dBm网络拓扑采用无线MESH自组网技术,无需布设通信线路安全通信系统通信采用密码保护，支持密钥自动更新及节点隐匿，具备防重复攻击报警能力。4.5、定位网关定位网关物理特性及性能要求备注通信频段2405Mhz2480Mhz调制方式O-QPSK扩频方式DSSS发射功率0dBm - 20dBm可调接收灵敏度优于-103dBm安全通信采用密码保护，支持密钥自动更新。通信接口2.4G无线、以太网4.6、精确定位器激发器物理特性及性能要求备注通信频段125Khz激发范围0.15米可调天线2路工作模式时分多址接口2路开关量接口供电方式12VDC