智慧監獄技術綜述

張斐

摘 要：文中主要對當前監獄信息化發展的最高層次——智慧監獄進行綜述，從物聯網、云計算和大數據等技術角度對監獄信息化進行分析。首先介紹了智慧監獄的概念和其采用的三種主要技術，并在此基礎上從智慧監獄管理系統和安全等方面分析了當前監獄信息化建設的一些方案，之后針對智慧監獄應用中存在的三個核心問題從技術上進行了詳細闡述。最后，在總結智慧監獄應用技術的基礎上，根據其發展趨勢，對智慧監獄技術的研究方向作了進一步展望。

關鍵詞：智慧監獄；監獄物聯網；云計算；大數據

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）11-00-03

0 引 言

監獄和看守所是國家重要的刑罰執行機關，具有維護社會穩定，預防和減少犯罪的重要功能，需要先進信息技術來保障其職能的履行。

隨著物聯網、云計算、大數據技術的快速發展，在推動經濟社會發展的同時，更進一步改變了人們的生活、工作方式。在監所管理中引入新興技術已成為趨勢，加快智慧型監所的建設已成為一個重要的研究課題。

美國、日本、英國、荷蘭、澳大利亞等發達國家在監獄信息化方面正在逐步應用和推廣物聯網先進的信息技術，實現對犯人的全天時、全區域的跟蹤和監視，有效改進了監獄的工作效率，為罪犯提供了一個相對寬松的監管環境，有利于降低被關押犯人的心理抵觸情緒，便于開展心理矯治，同時降低了監獄的運營成本[1]。

依據2007年司法部《全國監獄信息化建設規劃》，我國監獄信息化具體目標是建設數字化監獄，通過信息處理、網絡通訊、生物識別等各個學科的先進技術將監獄內的各種記錄、文字、圖像、多媒體等信息進行傳輸和處理，實現監獄系統內信息采集數字化、信息傳輸網絡化、信息管理智能化、信息分析集約化和信息培訓經常化，最終實現監獄更科學、更公正、更規范、更安全、更節約、更高效地履行其刑罰執行職能的目的[2]。

監獄的智慧化是未來監所發展的方向，只有加快推進智慧監獄的基礎設施建設和管理，才能真正實現“科技強警”帶來的變革。

1 智慧監獄的概念

智慧監獄的核心是物聯網監獄，即利用物聯網技術通過安裝在監獄環境、物品及佩戴在罪犯、民警等身體上的各種信息傳感設備，采集感知監獄相關信息，按約定的協議，通過接口與互聯網相連，實現人與物體或物體與物體之間的溝通和對話，從而給物體賦予“智能”，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和精細化管理[3]。

此外，智慧監獄的建立也離不開云計算和大數據的技術支撐，將存儲、計算、管理、網絡、信息等各類資源以服務的形式實現虛擬化、即時定制、面向監獄、靈活的組合，以滿足監獄信息管理的各種現實需求。

2 核心技術描述

2.1 監獄物聯網

物聯網是通過RFID、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議把以終端形式存在的任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網也可理解為“物物相連的互聯網”[4]。

物聯網的核心特征體現在“全面感知、可靠傳輸、智能處理”幾個方面[4]，包含如下兩層意思：

（1）物聯網的核心和基礎是互聯網，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的一種網絡；

（2）其用戶端延伸和擴展到了任何物與物之間，進行信息交換和通信。監獄物聯網的感知與識別、互聯與互通、智能決策與實施就是在此基礎上建立起來的。

2.2 監獄云

云計算是一種按需服務的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問， 進入可配置的計算資源共享池（包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務等資源）[5]，這些資源能夠被快速提供，只需很少的管理或與服務供應商進行很少的交互，即可通過網絡以按需和易擴展的方式獲得所需的資源。

云計算技術按其提供的服務類型可分為基礎設施云、平臺云、應用云等[5]，其中基礎設施云主要為用戶提供計算和存儲服務，平臺云為應用提供開發和部署的托管平臺，并調配動態資源，應用云只為用戶提供特定的服務。

云計算技術按其服務方式還可分為公有云、私有云和混合云，由于監獄信息具有涉密性，故適合用私用云，而面向公共服務的部分可放在公用云上[3]。監獄云平臺通過在服務器上搭建虛擬機的方式部署應用服務器、數據庫，并構建虛擬存儲體系，在云端存儲應用數據，并在此基礎上搭建監獄業務應用系統。

2.3 監獄大數據

大數據的實質是在采集、存儲、傳輸數據的基礎上，對數據深入分析挖掘，并由此獲得傳統方法難以發現的有用信息，揭示數據背后隱藏的規律，科學、有效地預見未來發展趨勢，從而為決策提供參考。大數據具有的5V特點分別為Volume（規模化）、Velocity（快速化）、Variety（多樣化）、Value（潛在價值）、Veracity（真實性）[6]。

監獄物聯網終端采集的數據涉及視頻監控、AB門、門禁、周界、電網、無線射頻設備、監聽對講等安防設備和其他監獄伺服設備，這些數據不僅可用來界定越界事件，還可挖掘出服刑犯日常行為習慣、潛在脫逃風險等[3]。其中視頻監控數據所占比例最大，大數據與視頻監控的融合，經過數據挖掘、智能分析、實時處理、內存加速等技術可以自動及時檢測服刑犯的異常行為，通過可靠的方式及時預警，能有效彌補警力不足的問題，因而大數據技術將會給監獄風險預警決策系統帶來一場變革。

3 智慧監獄管理系統

隨著各地監獄信息化的深入進行，以當前各種智慧監獄核心技術為中心建立起來的各種智慧監獄管理解決方案也日趨豐富，重點是在此基礎上進行的運用和優化，當前各種物聯網和安防企業為監獄量身打造的管理系統主要集中在智慧監獄解決方案上，而智慧監獄整體規劃又是監獄管理系統及安全防范系統建設的重中之重，根據監獄民警工作流程、服刑犯活動規律，可將監獄智能化管理及安全防范系統分為四個部分[3]：endprint

（1）監區生命體征監測系統，主要對服刑人員的生命體征、睡眠情況、心理狀態及不合常規的異常行為進行監測，此外還建立了以單警生命監測系統為基礎的監管安全保障數據鏈；

（2）監區實時定位智能化管理系統；

（3）監獄決策支持系統，主要包含服務于監獄的宏觀態勢分析、輔助領導決策、服刑人員及民警大數據分析等；

（4）司法網絡輿情監測系統，包括輿情采集、輿情研判、輿情趨勢分析、輿情風險評估和輿情統計報告等。

以上各部分相輔相成，共同構筑了監獄智能化管理及安全防范系統。

4 核心問題描述

4.1 外來人車自動跟蹤

傳統的監獄安防監控系統中CCD 相機的分辨率有限，由于諸多因素，拍照和攝像未似能看清楚或者實施預警。引入傳感網絡系統對進入識別區域人員、車輛及所攜帶物品的自動識別和跟蹤是對傳統監控系統的有力補充，甚至帶來的是一場變革。

傳感器、感知對象和觀察者是構成傳感網絡的三個基本要素。傳感器節點是集成有傳感器、數據處理單元和無線通信模塊的微型嵌入式系統[7]。它借助內置的形式多樣的傳感器感知監控環境中溫度、濕度、距離、噪聲、壓力及運動物體的位移、加速度、態勢等物理現象并進行判斷。此外，傳感器節點還兼具終端和路由器雙重功能，不僅可采集本地數據信息，還可對轉發的數據進行存儲、管理和轉發，協作完成特定任務。網絡中通常只有少量的匯聚節點負責發布命令和收集數據，實現與互聯網通信。

綜合運用射頻識別（RFID）、全球衛星定位系統（GPS）、專用微波短程通訊 （DSRC）等技術為涉車管理提供車輛信息高速采集、全環境動態監管等高效技術服務。以RFID為基礎，可以建立一個區域性車輛安全監管系統[8]。該系統通過在車輛內安裝射頻電子裝置，使每一部車輛都有一個獨特的 “電子身份鏡像”，不僅可以掌控車輛的靜態身份信息，還可掌控其時間和道路空間的動態運行信息。借助云計算和大數據技術記錄每部車和每個人的運行軌跡，并計算預測可能的路徑，提供實時預警。

4.2 服刑人員人數自動識別清點

當前對監獄服刑犯的身份識別主要依靠人工完成，其中對關鍵節點的清點一般實行“一天四點名”制度，對勞作環節人數清點平均每30分鐘一次，民警的工作量巨大。當前監獄所采用的人數清點方式主要有人工清點、條形碼掃描式清點、視頻分析清點以及無線定位式清點[9]。

條形碼掃描式人數清點在流水線型的犯人勞作現場相對比較適合，而在機加工型的勞作現場由于占地面積廣，使得掃描效率極低，因而這種方法不可行。

視頻分析清點涉及計算機視覺與人工智能問題，其基本原理是在固定攝像頭里提取出運動區域，根據這些運動區域進行統計，當目標人距離較近時，將一個運動區域分割為多個單人區域，從而對人數進行估計。

無線定位式清點利用固定式或移動式監控基站在監區內實現信號全覆蓋，在圍墻等邊界區域布置射頻圍欄，相關人員佩戴定位腕帶，實現對監區內人員實時、全程的主動式監控，應對異常情況及時報警，對獄警進行保護及救援，提高處置突發事件的效率。當前無線定位系統大多采用有源RFID技術，對于監獄人數清點而言，該技術也存在較多問題，如電池更換、定位精度和腕帶形式等。通過表1可知，目前最佳選擇是無源電子標簽技術。

4.3 人員自動定位

當前監獄的室內無線定位多采用有源RFID、WiFi、ZigBee技術等，精度可達1～3 m，室外定位精度可達8～15m，而采用UWB技術精度可達10～30 cm，基本實現了室內房間無差別判斷、所在樓層無誤差判斷、室內外無差別判斷。UWB定位技術見表2所列，該技術在定位精度、刷新率等參數方面領先于其他技術，且UWB具有三維定位能力，能實現坐標級高精度定位，現階段影響其廣泛使用的主要問題是成本高[10]。實際部署中可考慮UWB和RFID結合使用，需保持高精度的位點采用UWB技術，其他節點采用RFID技術。

此外，對獄內人員包括民警、服刑犯、外來人員的實時定位管理還可結合運用組件式GIS與三維GIS技術，建立虛擬三維監獄場景電子地圖，將所需警用設施、警力、關押人員、監控點以及通過RFID將人員的動態位置狀態等信息和資料直觀、形象地在三維電子地圖上顯示出來[11]。三維監獄管理系統將RFID物聯網技術與GIS地理信息技術融合，采用低輻射、低功耗、便攜式定位標簽、電子腕帶與服刑犯、民警等移動目標進行綁定，生成唯一身份識別的射頻信號數據，通過部署在監獄內部環境中的定位讀寫器、網關設備構成監獄定位網絡骨干環境[11]，能夠快速準確地查找到獄內人員的位置，同時可保證單個設備失效不會導致定位報警信號失效、誤報等情況出現。

5 結 語

近年來，全國部分監獄發生了越獄脫逃和襲警等一系列惡性案件，包括黑龍江省訥河監獄的微信詐騙等新型案件，給國家和人民帶來了嚴重的危害。綜上所述，本文通過對當前高速發展的各種物聯網、云計算、大數據技術以及各種監獄信息化管理系統的梳理，希望對傳統監獄信息化改造有所幫助。此外，由于當前監獄管理信息化建設相對滯后、各地監獄信息化發展水平差異較大，以及全國監獄信息聯網的水平較低等問題凸顯，為防止此類事件再次發生，防止服刑犯再次危害社會，培養善于借鑒最新的信息化手段與先進管理思想的運用對監獄的智慧化建設極為重要。

雖然我國監獄系統利用信息化技術起步較晚，但隨著司法部《全國監獄信息化建設規劃》的出臺，近十年我國尤其是東南經濟發達省份的監獄信息化水平得到了飛速發展。在不久的將來，伴隨著各種更新信息化技術的出現，如何更加科學、高效、安全、人性化地管理監獄將會有越來越好的解決方案，而信息領域內的智能監獄系統也會有更長足的發展。

參考文獻

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