智慧監(jiān)獄技術(shù)綜述

張斐

摘 要：文中主要對(duì)當(dāng)前監(jiān)獄信息化發(fā)展的最高層次——智慧監(jiān)獄進(jìn)行綜述，從物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)角度對(duì)監(jiān)獄信息化進(jìn)行分析。首先介紹了智慧監(jiān)獄的概念和其采用的三種主要技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上從智慧監(jiān)獄管理系統(tǒng)和安全等方面分析了當(dāng)前監(jiān)獄信息化建設(shè)的一些方案，之后針對(duì)智慧監(jiān)獄應(yīng)用中存在的三個(gè)核心問(wèn)題從技術(shù)上進(jìn)行了詳細(xì)闡述。最后，在總結(jié)智慧監(jiān)獄應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)智慧監(jiān)獄技術(shù)的研究方向作了進(jìn)一步展望。

關(guān)鍵詞：智慧監(jiān)獄；監(jiān)獄物聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）11-00-03

0 引 言

監(jiān)獄和看守所是國(guó)家重要的刑罰執(zhí)行機(jī)關(guān)，具有維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定，預(yù)防和減少犯罪的重要功能，需要先進(jìn)信息技術(shù)來(lái)保障其職能的履行。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，更進(jìn)一步改變了人們的生活、工作方式。在監(jiān)所管理中引入新興技術(shù)已成為趨勢(shì)，加快智慧型監(jiān)所的建設(shè)已成為一個(gè)重要的研究課題。

美國(guó)、日本、英國(guó)、荷蘭、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家在監(jiān)獄信息化方面正在逐步應(yīng)用和推廣物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)犯人的全天時(shí)、全區(qū)域的跟蹤和監(jiān)視，有效改進(jìn)了監(jiān)獄的工作效率，為罪犯提供了一個(gè)相對(duì)寬松的監(jiān)管環(huán)境，有利于降低被關(guān)押犯人的心理抵觸情緒，便于開展心理矯治，同時(shí)降低了監(jiān)獄的運(yùn)營(yíng)成本[1]。

依據(jù)2007年司法部《全國(guó)監(jiān)獄信息化建設(shè)規(guī)劃》，我國(guó)監(jiān)獄信息化具體目標(biāo)是建設(shè)數(shù)字化監(jiān)獄，通過(guò)信息處理、網(wǎng)絡(luò)通訊、生物識(shí)別等各個(gè)學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)將監(jiān)獄內(nèi)的各種記錄、文字、圖像、多媒體等信息進(jìn)行傳輸和處理，實(shí)現(xiàn)監(jiān)獄系統(tǒng)內(nèi)信息采集數(shù)字化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息管理智能化、信息分析集約化和信息培訓(xùn)經(jīng)?；罱K實(shí)現(xiàn)監(jiān)獄更科學(xué)、更公正、更規(guī)范、更安全、更節(jié)約、更高效地履行其刑罰執(zhí)行職能的目的[2]。

監(jiān)獄的智慧化是未來(lái)監(jiān)所發(fā)展的方向，只有加快推進(jìn)智慧監(jiān)獄的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理，才能真正實(shí)現(xiàn)“科技強(qiáng)警”帶來(lái)的變革。

1 智慧監(jiān)獄的概念

智慧監(jiān)獄的核心是物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)獄，即利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)安裝在監(jiān)獄環(huán)境、物品及佩戴在罪犯、民警等身體上的各種信息傳感設(shè)備，采集感知監(jiān)獄相關(guān)信息，按約定的協(xié)議，通過(guò)接口與互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)人與物體或物體與物體之間的溝通和對(duì)話，從而給物體賦予“智能”，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和精細(xì)化管理[3]。

此外，智慧監(jiān)獄的建立也離不開云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的技術(shù)支撐，將存儲(chǔ)、計(jì)算、管理、網(wǎng)絡(luò)、信息等各類資源以服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)虛擬化、即時(shí)定制、面向監(jiān)獄、靈活的組合，以滿足監(jiān)獄信息管理的各種現(xiàn)實(shí)需求。

2 核心技術(shù)描述

2.1 監(jiān)獄物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把以終端形式存在的任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)也可理解為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”[4]。

物聯(lián)網(wǎng)的核心特征體現(xiàn)在“全面感知、可靠傳輸、智能處理”幾個(gè)方面[4]，包含如下兩層意思：

（1）物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)；

（2）其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物與物之間，進(jìn)行信息交換和通信。監(jiān)獄物聯(lián)網(wǎng)的感知與識(shí)別、互聯(lián)與互通、智能決策與實(shí)施就是在此基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。

2.2 監(jiān)獄云

云計(jì)算是一種按需服務(wù)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)， 進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用軟件、服務(wù)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(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互，即可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需和易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源。

云計(jì)算技術(shù)按其提供的服務(wù)類型可分為基礎(chǔ)設(shè)施云、平臺(tái)云、應(yīng)用云等[5]，其中基礎(chǔ)設(shè)施云主要為用戶提供計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)，平臺(tái)云為應(yīng)用提供開發(fā)和部署的托管平臺(tái)，并調(diào)配動(dòng)態(tài)資源，應(yīng)用云只為用戶提供特定的服務(wù)。

云計(jì)算技術(shù)按其服務(wù)方式還可分為公有云、私有云和混合云，由于監(jiān)獄信息具有涉密性，故適合用私用云，而面向公共服務(wù)的部分可放在公用云上[3]。監(jiān)獄云平臺(tái)通過(guò)在服務(wù)器上搭建虛擬機(jī)的方式部署應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)，并構(gòu)建虛擬存儲(chǔ)體系，在云端存儲(chǔ)應(yīng)用數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上搭建監(jiān)獄業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

2.3 監(jiān)獄大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)的實(shí)質(zhì)是在采集、存儲(chǔ)、傳輸數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)深入分析挖掘，并由此獲得傳統(tǒng)方法難以發(fā)現(xiàn)的有用信息，揭示數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律，科學(xué)、有效地預(yù)見未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，從而為決策提供參考。大數(shù)據(jù)具有的5V特點(diǎn)分別為Volume（規(guī)?；elocity（快速化）、Variety（多樣化）、Value（潛在價(jià)值）、Veracity（真實(shí)性）[6]。

監(jiān)獄物聯(lián)網(wǎng)終端采集的數(shù)據(jù)涉及視頻監(jiān)控、AB門、門禁、周界、電網(wǎng)、無(wú)線射頻設(shè)備、監(jiān)聽對(duì)講等安防設(shè)備和其他監(jiān)獄伺服設(shè)備，這些數(shù)據(jù)不僅可用來(lái)界定越界事件，還可挖掘出服刑犯日常行為習(xí)慣、潛在脫逃風(fēng)險(xiǎn)等[3]。其中視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)所占比例最大，大數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控的融合，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、智能分析、實(shí)時(shí)處理、內(nèi)存加速等技術(shù)可以自動(dòng)及時(shí)檢測(cè)服刑犯的異常行為，通過(guò)可靠的方式及時(shí)預(yù)警，能有效彌補(bǔ)警力不足的問(wèn)題，因而大數(shù)據(jù)技術(shù)將會(huì)給監(jiān)獄風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警決策系統(tǒng)帶來(lái)一場(chǎng)變革。

3 智慧監(jiān)獄管理系統(tǒng)

隨著各地監(jiān)獄信息化的深入進(jìn)行，以當(dāng)前各種智慧監(jiān)獄核心技術(shù)為中心建立起來(lái)的各種智慧監(jiān)獄管理解決方案也日趨豐富，重點(diǎn)是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的運(yùn)用和優(yōu)化，當(dāng)前各種物聯(lián)網(wǎng)和安防企業(yè)為監(jiān)獄量身打造的管理系統(tǒng)主要集中在智慧監(jiān)獄解決方案上，而智慧監(jiān)獄整體規(guī)劃又是監(jiān)獄管理系統(tǒng)及安全防范系統(tǒng)建設(shè)的重中之重，根據(jù)監(jiān)獄民警工作流程、服刑犯活動(dòng)規(guī)律，可將監(jiān)獄智能化管理及安全防范系統(tǒng)分為四個(gè)部分[3]：endprint

（1）監(jiān)區(qū)生命體征監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要對(duì)服刑人員的生命體征、睡眠情況、心理狀態(tài)及不合常規(guī)的異常行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此外還建立了以單警生命監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的監(jiān)管安全保障數(shù)據(jù)鏈；

（2）監(jiān)區(qū)實(shí)時(shí)定位智能化管理系統(tǒng)；

（3）監(jiān)獄決策支持系統(tǒng)，主要包含服務(wù)于監(jiān)獄的宏觀態(tài)勢(shì)分析、輔助領(lǐng)導(dǎo)決策、服刑人員及民警大數(shù)據(jù)分析等；

（4）司法網(wǎng)絡(luò)輿情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括輿情采集、輿情研判、輿情趨勢(shì)分析、輿情風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和輿情統(tǒng)計(jì)報(bào)告等。

以上各部分相輔相成，共同構(gòu)筑了監(jiān)獄智能化管理及安全防范系統(tǒng)。

4 核心問(wèn)題描述

4.1 外來(lái)人車自動(dòng)跟蹤

傳統(tǒng)的監(jiān)獄安防監(jiān)控系統(tǒng)中CCD 相機(jī)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(shí)施預(yù)警。引入傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入識(shí)別區(qū)域人員、車輛及所攜帶物品的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤是對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的有力補(bǔ)充，甚至帶來(lái)的是一場(chǎng)變革。

傳感器、感知對(duì)象和觀察者是構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素。傳感器節(jié)點(diǎn)是集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和無(wú)線通信模塊的微型嵌入式系統(tǒng)[7]。它借助內(nèi)置的形式多樣的傳感器感知監(jiān)控環(huán)境中溫度、濕度、距離、噪聲、壓力及運(yùn)動(dòng)物體的位移、加速度、態(tài)勢(shì)等物理現(xiàn)象并進(jìn)行判斷。此外，傳感器節(jié)點(diǎn)還兼具終端和路由器雙重功能，不僅可采集本地?cái)?shù)據(jù)信息，還可對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和轉(zhuǎn)發(fā)，協(xié)作完成特定任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)中通常只有少量的匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)布命令和收集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)通信。

綜合運(yùn)用射頻識(shí)別（RFID）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、專用微波短程通訊 （DSRC）等技術(shù)為涉車管理提供車輛信息高速采集、全環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)管等高效技術(shù)服務(wù)。以RFID為基礎(chǔ)，可以建立一個(gè)區(qū)域性車輛安全監(jiān)管系統(tǒng)[8]。該系統(tǒng)通過(guò)在車輛內(nèi)安裝射頻電子裝置，使每一部車輛都有一個(gè)獨(dú)特的 “電子身份鏡像”，不僅可以掌控車輛的靜態(tài)身份信息，還可掌控其時(shí)間和道路空間的動(dòng)態(tài)運(yùn)行信息。借助云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)記錄每部車和每個(gè)人的運(yùn)行軌跡，并計(jì)算預(yù)測(cè)可能的路徑，提供實(shí)時(shí)預(yù)警。

4.2 服刑人員人數(shù)自動(dòng)識(shí)別清點(diǎn)

當(dāng)前對(duì)監(jiān)獄服刑犯的身份識(shí)別主要依靠人工完成，其中對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的清點(diǎn)一般實(shí)行“一天四點(diǎn)名”制度，對(duì)勞作環(huán)節(jié)人數(shù)清點(diǎn)平均每30分鐘一次，民警的工作量巨大。當(dāng)前監(jiān)獄所采用的人數(shù)清點(diǎn)方式主要有人工清點(diǎn)、條形碼掃描式清點(diǎn)、視頻分析清點(diǎn)以及無(wú)線定位式清點(diǎn)[9]。

條形碼掃描式人數(shù)清點(diǎn)在流水線型的犯人勞作現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)比較適合，而在機(jī)加工型的勞作現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)與人工智能問(wèn)題，其基本原理是在固定攝像頭里提取出運(yùn)動(dòng)區(qū)域，根據(jù)這些運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)目標(biāo)人距離較近時(shí)，將一個(gè)運(yùn)動(dòng)區(qū)域分割為多個(gè)單人區(qū)域，從而對(duì)人數(shù)進(jìn)行估計(jì)。

無(wú)線定位式清點(diǎn)利用固定式或移動(dòng)式監(jiān)控基站在監(jiān)區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)全覆蓋，在圍墻等邊界區(qū)域布置射頻圍欄，相關(guān)人員佩戴定位腕帶，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)區(qū)內(nèi)人員實(shí)時(shí)、全程的主動(dòng)式監(jiān)控，應(yīng)對(duì)異常情況及時(shí)報(bào)警，對(duì)獄警進(jìn)行保護(hù)及救援，提高處置突發(fā)事件的效率。當(dāng)前無(wú)線定位系統(tǒng)大多采用有源RFID技術(shù)，對(duì)于監(jiān)獄人數(shù)清點(diǎn)而言，該技術(shù)也存在較多問(wèn)題，如電池更換、定位精度和腕帶形式等。通過(guò)表1可知，目前最佳選擇是無(wú)源電子標(biāo)簽技術(shù)。

4.3 人員自動(dòng)定位

當(dāng)前監(jiān)獄的室內(nèi)無(wú)線定位多采用有源RFID、WiFi、ZigBee技術(shù)等，精度可達(dá)1～3 m，室外定位精度可達(dá)8～15m，而采用UWB技術(shù)精度可達(dá)10～30 cm，基本實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)房間無(wú)差別判斷、所在樓層無(wú)誤差判斷、室內(nèi)外無(wú)差別判斷。UWB定位技術(shù)見表2所列，該技術(shù)在定位精度、刷新率等參數(shù)方面領(lǐng)先于其他技術(shù)，且UWB具有三維定位能力，能實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)級(jí)高精度定位，現(xiàn)階段影響其廣泛使用的主要問(wèn)題是成本高[10]。實(shí)際部署中可考慮UWB和RFID結(jié)合使用，需保持高精度的位點(diǎn)采用UWB技術(shù)，其他節(jié)點(diǎn)采用RFID技術(shù)。

此外，對(duì)獄內(nèi)人員包括民警、服刑犯、外來(lái)人員的實(shí)時(shí)定位管理還可結(jié)合運(yùn)用組件式GIS與三維GIS技術(shù)，建立虛擬三維監(jiān)獄場(chǎng)景電子地圖，將所需警用設(shè)施、警力、關(guān)押人員、監(jiān)控點(diǎn)以及通過(guò)RFID將人員的動(dòng)態(tài)位置狀態(tài)等信息和資料直觀、形象地在三維電子地圖上顯示出來(lái)[11]。三維監(jiān)獄管理系統(tǒng)將RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與GIS地理信息技術(shù)融合，采用低輻射、低功耗、便攜式定位標(biāo)簽、電子腕帶與服刑犯、民警等移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行綁定，生成唯一身份識(shí)別的射頻信號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)部署在監(jiān)獄內(nèi)部環(huán)境中的定位讀寫器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備構(gòu)成監(jiān)獄定位網(wǎng)絡(luò)骨干環(huán)境[11]，能夠快速準(zhǔn)確地查找到獄內(nèi)人員的位置，同時(shí)可保證單個(gè)設(shè)備失效不會(huì)導(dǎo)致定位報(bào)警信號(hào)失效、誤報(bào)等情況出現(xiàn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，全國(guó)部分監(jiān)獄發(fā)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(jiān)獄的微信詐騙等新型案件，給國(guó)家和人民帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。綜上所述，本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前高速發(fā)展的各種物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及各種監(jiān)獄信息化管理系統(tǒng)的梳理，希望對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)獄信息化改造有所幫助。此外，由于當(dāng)前監(jiān)獄管理信息化建設(shè)相對(duì)滯后、各地監(jiān)獄信息化發(fā)展水平差異較大，以及全國(guó)監(jiān)獄信息聯(lián)網(wǎng)的水平較低等問(wèn)題凸顯，為防止此類事件再次發(fā)生，防止服刑犯再次危害社會(huì)，培養(yǎng)善于借鑒最新的信息化手段與先進(jìn)管理思想的運(yùn)用對(duì)監(jiān)獄的智慧化建設(shè)極為重要。

雖然我國(guó)監(jiān)獄系統(tǒng)利用信息化技術(shù)起步較晚，但隨著司法部《全國(guó)監(jiān)獄信息化建設(shè)規(guī)劃》的出臺(tái)，近十年我國(guó)尤其是東南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份的監(jiān)獄信息化水平得到了飛速發(fā)展。在不久的將來(lái)，伴隨著各種更新信息化技術(shù)的出現(xiàn)，如何更加科學(xué)、高效、安全、人性化地管理監(jiān)獄將會(huì)有越來(lái)越好的解決方案，而信息領(lǐng)域內(nèi)的智能監(jiān)獄系統(tǒng)也會(huì)有更長(zhǎng)足的發(fā)展。

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