主动式RFID在监狱管理系统中的应用

lihuolin958

     本文通过对某监狱的实地考察，结合监狱管理的实际需求，将RFID技术应用于监狱管理改造，设计了一套基于主动式RFID技术的监狱管理系统。该系统主要用于对监狱内所有人员进行管理，具有人员管理（包括管理人员、狱警、服刑人员）、生产区人员定位和实时视频监控等功能。有效的解决了在押量持续上升，警力不足等日益突出的问题，改变了过去以“人防”为主的勤务工作模式，对于保证监狱管理正常高效运行和加快监狱信息化建设具有重要的意义。

　　1 概述

　　近年来，随着监狱在押量持续上升，警力不足的问题目益突出，过去那种以“人防”为主的勤务工作模式，已远远不能适应工作需要。传统的监狱管理主要依赖于人，科技的进步对现有的监狱管理模式提出的新的挑战。大力探索和发展监狱信息化建设之路势在必行。

　　监狱信息化建设就是有效地利用计算机技术、通讯技术、网络技术等现代化技术和设施，对监狱系统的各项工作进行创新性结合，对传统的监狱系统管理机制、组织结构、人员素质等诸方面进行优化、改造、重组，实现监狱工作更科学、更公正、更安全、更高效地履行监管改造的使命，满足监狱在安全防范、公正执法、改造质量、管理水平等方面需要，更好地发挥监狱的本质职能。

　　无线射频识别RFID（RadioFrequencyIdentification），是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。RFID最早的应用可追溯到第二次世界大战中用于区分联军和纳粹飞机的“敌我辨识”系统。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。

　　RFID等自动识别技术作为物流信息系统中的数据自动采集单元技术，是实现物流信息自动采集与输入的重要手段。RFID利用无线电波对记录媒体进行读写，并具有保密性，适用于非接触数据采集和交换。

　　2 RFID系统概况

　　RFID技术是一种新兴的非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术：“第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。”最基本的RFID系统由标签、读写器、天线三部分组成。

　　uRFID标签

　　标签(Tag)：由天线、调制解调器、编码发生器、时钟及存储器组成（如图1所示），通过电感耦合或电磁反向散射原理与读写器进行通信。每个标签具有唯一的电子编码，类似于条形码，其地址空间足够为地球上的每一颗沙粒分配一个唯一的编号，附着在物体上标识目标对象。当标签进入读写器的作用区域后，可以根据通信协议从存储器中读/写信息，微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。某些主动式电子标签中还集成了MEMS(微型机电系统)传感器等扩展单元。

　　图1RFID标签组成

　　uRFID读写器

　　读写器(Reader)：读取/写入标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。在很多的读写器中微处理器集成了嵌入式系统，可完成信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等功能。

　　读写器一般由射频模块、读写模块组成（如图2所示）。

　　图2 RFID读写器组成

　　uRFID天线

　　天线(Antenna)：是为标签和读写器提供射频信号空间传播的设备，它可以内置于读写器中，也可以通过同轴电缆与读写器接口相连。在实际运用中，系统功率、天线的结构以及环境因素是影响系统识别距离的主要因素。

　　2.1RFID系统工作原理

　　RFID系统的基本工作流程如下：（如图3所示）

　　(1)读写器将设定数据的无线电载波信号经过发射天线向外发射；

　　(2)当RFID标签进入发射天线的工作区时，RFID标签被激活后即将自身信息代码经天线发射出去；

　　(3)系统的接收天线接收到RFID标签发出的载波信号，经天线的调节器传给读写器，读写器对接到的信号进行解调解码，送后台电脑控制器；

　　(4)电脑控制器根据逻辑运算判断该RFID标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。

　　(5)执行机构按电脑的指令动作。

　　(6)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，根据不同的项目可以设计不同的软件来完成要达到的功能。

　　图3 RFID工作原理示意

　　2.2主动式RFID系统

　　主动式和被动式技术有时能相互配合，共同完成某项应用的实施，但在本项目中，主动式RFID技术是必然的选择。被动式RFID技术只能完成简单的近距离识别，无法实现主动式RFID技术的多项重要功能，包括人员定位、大范围人员管理等极具创新意义和应用价值的功能。

　　从技术本质来说，主动式RFID技术的性能远远超过被动式RFID，我们分成以下几个方面来分别阐述：

　　l标签与读写器的感应距离

　　主动式RFID技术下，读写器和标签的感应距离可以轻松做到100米，经过改进和增强，可以达到200米以上。而被动式技术下，其最佳的感应距离在6米左右，而且必须要有理想的识别环境和方式。一些被动式厂商通过放大读写器输出天线的功率勉强做到10米，其实这还是以损害读写器元器件为代价的，而且此时，输出功率过大会对人体以及所要识别的目标物品造成损害，尤其在以人员识别为主，同时人流量极大区域，这一辐射问题将非常严重。

　　l标签与读写器的互动能力

　　主动式RFID技术下，标签可以作为一个简单的“遥控器”使用。卡片表面设计的键盘可供用户输入相关信息和作出功能选择。这为需要开展自助餐式的用户互动活动提供了便利条件。同时可以加载更多的功能，比如求助呼叫、报警等。

　　l防冲突能力

　　所谓防冲突能力是指当大批人员同时通过某个识别区域时，读写器一秒钟内能够有效、可靠地处理标签所携带信息的最大标签数量。主动式技术下，防冲突能力在200个标签以上，经过改良的处理芯片能够将这个数字提高到10倍，即2000个标签。但即使是200个标签的防冲突能力，也已经足以应付单个识别区域的信息处理。而在被动式技术下，系统的防冲突能力一般在50个标签以下，在一些环境干扰比较严重的情况下，实际能力在20个标签以下，这对于处理大流量的时候显然能力不足。

　　l克服人体、金属和液体影响的能力

　　RFID技术从根本上来说是一种无线电技术，无线电技术的应用有两个无法逾越的问题，一是金属物品的电波反射问题，二是水质液体的电波吸收问题。这两种物质对于RFID技术造成的应用障碍虽原理不同，但后果基本一致：读写器无法读取或者无法可靠读取标签信号。

　　主动式标签尽管也受到这两种物质的干扰，但就实际应用来看，影响不是非常明显，最根本的原因还在于主动式标签能够独立工作，它不需要读写器的能量供给，自然也就很少受到读写器信号无法到达所造成的制约，所以对随身携带的识别将非常通畅。

　　被动式标签则不一样，它需要读写器信号的激活才能工作，当标签放在人体上后，读写器信号被反射或者被吸收，那被动式标签就像一个多余的贴纸。

　　l加载传感技术的能力

　　在很多应用中，RFID技术已经超过原先规划的自动识别作用，有时它还作为收集物品所处环境信息的传输手段，比如环境的温度、湿度和振动等等。科技馆内的有些展品所处环境的温度不能太高，湿度不能太大，振动不能过于激烈等等。采用主动式标签的一大好处是它能加载传感元器件，将这些温湿度及其他信息采集上来传输到后台系统，实现对某些重要环境参数的监控功能。

　　l数据安全

　　数据安全评估是任何军用信息系统不可或缺的环节，任何优良的信息化系统，如果离开严格的安全论证体系，或者不能自我建立一套高度安全的数据报文交换协议，再好的技术也不会在军方得到采用。主动式标签由于独立工作，可以在标签内部建立强大安全论证机制，防止外部数据窃取和链路窃听，并且，建立这些机制后几乎不影响原有数据交换功能的距离、速度等基本性能。而这些安全机制是无法在被动式标签内实现的，被动式标签最多是传递一个ID号码，其主要着眼点在于快速、唯一的标识特定物品，至于数据安全，只能寄希望于读写器和后台软件系统，标签本身是无法建立安全机制的。相对于有线传输，由于无线传输这种固有的不安全性，被动式标签非常容易遭到链路窃听，从而对系统产生严重的安全漏洞。

　　l其他

　　除了上述优势，采用主动式标签还能给用户带来很多其他好处。比如，主动式标签可以嵌入外部传感器或LED灯等器件，用户需要寻找特定目标人员或物品时可提供视觉上的便利等等。

　　2监狱管理系统总体设计

　　3.1设计原则

　　监狱管理系统涉及计算机技术、自动控制技术、传感器技术、通信和网络等高新技术，涵盖了RFID人员管理系统、定位系统、数字视频监视系统、主动探测系统，是一庞大、复杂、集成度高的系统工程，其系统建设和设计必须遵循如下原则：

　　a)标准化原则：必须依据有关技术标准、技术规程等进行规范化和标准化设计，做到数据的接口定义和传输格式标准化，必要时采用厂家的相同型号软硬件产品，便于系统集成。

　　b)安全性和可靠性原则：系统运行的安全性、可靠性必须优先考虑，方案中所选择的每个元件和设备必须满足系统运行要求。系统应能及早发现设备故障并能自动报警，避免发生事故。

　　c)先进性原则：当今世界高新技术日新月异，系统设计者应把握传感器技术、最新电子控制技术、计算机技术、网络通信技术发展方向，并尽量选用同行业内先进成熟的技术设备和软硬件平台，采用先进体系结构，尽力营造高起点的系统开发与应用环境，使系统能随着科学技术发展不断平滑升级。

　　d)开放性和可扩展性原则：本系统的开放性和可扩展性一定要很好的适应该管理系统未来梯级控制的需求。可根据用户的要求留有扩充现场控制单元、外围设备和系统通信的接口。

　　e)易于实施和可维护性原则：土建工程应易于施工，布线应合理，安装设备应具有较好的可维护性。控制传输等设备应有利于系统设置、故障监测和功能恢复。软件系统设计应该方便操作员操作并易于维护。

　　3.2系统需求分析

　　通过与监狱管理人员的沟通，监狱管理系统应该是专门为监狱管理而设计开发的一套软硬件结合的应用系统，是一种安全可靠的区分、识别管理人员、工作人员、在押人员，将管理系统中每个人的信息和现实中的每个人一一对应的智能化管理系统，从真正意义上实现监所管理自动化、信息化，步入“向科技要警力”的途径。该系统可使管理人员实时掌握监狱内各个受控区域在押人员的详细信息及数目，有效防止在押人员的出逃，减少罪犯结党闹事的几率，秘密监控高危在押人员，追查及跟进暴力事件的发生，最大限度的保障管理人员和在押人员的人身安全。另外，系统还能实现自动点算指定区域内人数及周边执勤干警信息，对外出人员进行全程动态监控，大大降低监狱管理人员的工作强度，在遇到突发事件时能够迅速定位执勤干警的所在位置。具体功能要求如下：

　　u功能一、门禁管理

　　对监狱大门、二道门、监舍、监区、监狱医院，监狱工厂等重要单位实时门禁管理，出入人员实时录像，自动记录通过人员信息、时间，未授权人员通过时实现报警。

　　u功能二、实时监控管理

　　在室内外劳动场所、重点监舍、医院病房、卫生间、放风区等区域进行信号覆盖，实时监视。系统每隔2~30秒（可设定）对区域内犯人进行点名当犯人脱离指定区域时，系统立即告警，并显示告警位置及违规人员信息；

　　u功能三、警员岗哨定位

　　岗哨位置，允许进入的值班人员在离开岗位一定距离时，系统提出警告并在后台进行信息记录；非允许人员进入岗哨位置一定距离时，系统提出警告信息并在后台进行记录。

　　u功能四、监狱工厂管理

　　要求监狱工厂内服刑人员工作期间，不得离开其工作位置，各小组须按照分配的工作任务，在其工位工作。工作期间全程视频录像，对擅自离开工位，离开工厂区的人员，实现报警，并记录其信息。

　　u功能五、外出劳动管理

　　在押人员在农田，矿场等开阔区域进行劳动改造，可通过手持设备，对外出人员进行全程监控，防止外出劳动人员逃脱事件发生。监狱监控中心也可以通过监控终端随时了解外出人员情况，出现异常情况可立即采取措施。

　　u功能六、视频监视与控制

　　主要是对监狱围墙周界实时图像远程监控，并可根据优先级分别控制监视装置的云台、镜头、雨刷等设备，控制相关照明和音响系统。

　　u功能七、边界和周界管理

　　边界管理主要用于辅助RFID系统进行边界界定；周界管理采用主动探测技术，对地上和地下区域进行探测，防止逃逸事件发生。

　　3.3系统总体结构和功能

　　在监狱管理信息化的大环境下，根据监狱管理部门的具体要求，设计了本监狱管理系统。

　　1)、按照系统层次看，整个系统为四层结构，包括管理层、数据服务层、过程控制层、实施层。（如图4）

　　图4 系统层次结构

　　管理层　　管理层设置在监控中心，由远程监控软件、人员管理软件、系统状态显示大屏幕以及硬件操作平台构成。管理人员可通过该部分功能，实现对监狱各重要位置的远程监控、录像，核对各区域人员情况，调配各哨岗警力，以及具体信息的查询分析打印等功能。　　数据服务层　　数据服务层设置在监控中心机房内，主要有若干个视频服务器和数据服务器组成。视频服务器主要负责视频信息流的转发、云台和摄像机等控制命令的发送、视频图像的存储服务；同时可以在该视频服务器上构建Web服务器，为省监狱管理机构远程浏览端提供数据访问服务、视频访问服务及控制访问服务等。数据服务器，主要负责人员管理系统的人员信息管理，门禁通过人员记录，监狱工厂人员定位服务，及报警信息记录等功能。　　控制层　　控制层设置由视频编码器、门禁控制器、报警控制器、RFID读写器组成。视频编码器主要将摄像机采集到的图像模拟信号数字化，同时把数字化图像信息按照MPEG-4格式进行压缩和传送；对管理层发出的云台、镜头、雨刷等控制命令进行响应。门禁控制器，根据信息数据库中通过权限的分配，控制门锁的开闭。报警控制器，控制各报警点警铃，完成系统报警触发功能。RFID读写器，用于采集各主要通道、区域的人员信息，监狱工厂人员定位数据，交由数据服务器分析，并做出相应判断。　　实施层　　实施层由现场具体设备构成，主要包括门锁、警铃、RFID标签、以及各种摄像机。完成对管理层所需数据的采集和相应命令的执行。　　2)、按照系统实现功能，系统可划分为人员管理系统和辅助系统两大系统。其中人员管理系统由具体分为门禁管理管理子系统、监狱工厂人员定位子系统、区域管理子系统，辅助系统主要包括视频监控系统、红外线边界系统、周界防逃逸系统（如图5）。　　图5 系统功能结构　　2 监狱人员管理系统　　监狱人员管理系统按照系统功能可以分为门禁管理子系统、区域管理子系统、监狱工厂人员定位子系统（如图6示）。三大子系统相对独立，分别完成监狱人员在不同状态下的管理需要，集传感器网络、无线数据传输、数据库等技术综合应用于一体。 　　图6 各功能子系统结构图　　4.1人员定位子系统　　由于监狱工厂工作环境、性质和工作人员的特殊性，要求在保证服刑人员工作期间不外逃，不闹事的前提下，还要对其工作范围进行管理，即对服刑人员进行定位管理。　　4.1.1定位系统方案　　监狱工厂有三个工作车间，每车间劳作工位为六个。工作期间服刑人员分六组，每组人员在其规定工位劳动，不得进入其他工位。同时系统要求具有区域点名、逃脱报警等功能。　　根据管理要求，共设计两套系统方案。　　方案一、系统构架类似于上一系统中的外出劳动管理（如图7）。在每个工位上方安装RFID便携式读写器（30米可调），调节其阅读距离，对本区域标签进行管理。工作原理为，服刑人员标签激活RFID读写器，RFID读写器对所管理工位的标签进行读取，读取数据与服务器数据进行比较，实现对工位内标签点名，和非本工位标签进入的报警功能。　　图7 定位方案一示意　　方案二、根据本论文第三章中基于主动式RFID的定位算法的研究，提出了一种经典Landmarc算法的改进型定位系统（如图8）。系统实现与区域管理中硬件设备相同，由RFID读写器（80米可调）和RFID标签实现。在每个车间安装3台RFID读写器，每个监测工位安装1个RFID参考标签。工作原理为，所有进入车间的RFID标签激活RFID读写器，3台RFID读写器分别读取标签数据，根据定位算法计算标签位置，判定其所属工位，对RFID标签进行定位。同时实现标签点名和报警功能。　　图8 定位方案二示意　　两方案比较看，方案一系统构架简单，定位准确，功能易实现。但系统需要为每一工位安装RFID读写器，系统造价高；当工位位置变化后，系统构架需做相应改动，维护较麻烦。方案二，在降低系统成本的基础上，通过算法的改进，实现了系统定位要求。在工位位置改变后，只需改动参考标签即可，维护简单方便。所以本系统采用方案二作为定位系统方案。　　4.1.2系统硬件组成　　本系统硬件组成简单，由RFID读写器（80米可调）和RFID标签（参考标签使用卡片式标签）组成。　　4.2区域管理子系统　　监狱管理中区域管理需求主要在区域服刑人员点名、狱警哨岗查岗、服刑人员外出劳动三大方面。区域服刑人员点名，服刑人员放风、吃饭、劳动等人数密集区域，狱警需时刻掌握区域内人员数量情况，对未按要求到达人员、离开人员随时记录；狱警哨岗查岗，除对服刑人员进行管理外，管理系统还要求对值班、巡逻警员在岗情况进行监督和记录，已保证监狱安全；服刑人员外出劳动，在一些情况下，监狱服刑人员将外出进行一些劳动，劳动区域较大，管理和记录工作较难实现，这是监狱管理相对薄弱环节。目前情况下这几方面管理都是通过人工实现，管理过程受人员主观因素影响较大。　　4.2.1区域管理系统方案　　区域服刑人员点名和狱警哨岗查岗功能的实现继续沿用门禁系统中的RFID系统。硬件组成为RFID读写器和主动式RFID标签，工作原理为在所要监控的区域安装RFID读写器，当服刑人员、狱警进入区域后，标签激活RFID读写器天线进行工作，并每隔10秒对区域内所有标签进行读取，将读取数据记录，并与数据库数据比对，从而实现点名和哨岗查询功能（如图9）。　　图9 区域管理功能示意　　外出劳动管理功能的实现，由于其劳作地点的不确定性，硬件系统将采用便携式RFID读写器（自带读写器天线），和以上系统同样的标签。工作原理为负责看管的狱警分为几组，分别携带手持式RFID读写器对周围的服刑人员标签进行读取（可将读取间隔时间设置小一些，如3秒间隔），当数据与读写器中所设置数据不符，即出现服刑人员标签未能读取时进行报警通知，从而达到外出劳作管理功能的实现（如图10）。　　图10 外出管理功能示意图　　4.2.2系统硬件组成　　本系统硬件组要有RFID读写器和RFID标签组成。RFID标签使用门禁系统中同样标签。RFID读写器为两种80米可调和30米可调。　　lRFID读写器（80米可调）主要技术性能如下：　　识别速度100个标签/秒(仅限ID号)　　防碰撞处理200个标签同时读取　　识别距离最远80米　　工作频段2.4－2.48G　　输出功率≤3dBm（可软件调整）　　微波通讯检错CRC16循环冗余校验　　天线极化定向/全向　　电源6～12VDC（MAX30mA）　　通讯接口RS232/485/威根波特率：4800～115200　　工作温度-40℃～+80℃　　保存温度-60℃～+80℃　　抗电磁干扰10V/m0.1～1000MHzAM调幅电磁波　　可靠性MTBF≥70000小时　　l手持RFID读写器（30米可调）主要技术性能如下：　　识别速度100个标签/秒(仅限ID号)　　防碰撞处理200个标签同时读取　　识别距离最远30米（可调）　　工作频段2.4－2.48G　　输出功率≤3dBm（可软件调整）　　微波通讯检错CRC16循环冗余校验　　天线极化圆极化　　通讯接口CF波特率：19200　　工作温度-40℃～+80℃　　保存温度-60℃～+80℃　　抗电磁干扰10V/m0.1～1000MHzAM调幅电磁波　　4.3系统软件设计　　本系统的软件部分主要包括人员管理软件和数据库两部分，在WindowsXP系统平台下，其中人员管理软件采用VisualBasic6.0开发，数据库采用微软公司的SQLServer2000完成。　　4.3.1软件实现　　系统软件包括门禁管理模块、人员定位模块、区域管理模块、通讯模块、系统管理模块（如图11）。　　图11 系统软件功能结构　　1)、门禁管理模块。实时记录刷卡人员卡号、出入时间；记录控制中心远程开门命令时间；通过本模块，对门禁控制器参数进行设置，设置相应控制门允许通过卡号，从而实现门禁通过权限控制；对未授权刷卡用户进行记录，并进行报警处理。图12为门禁功能软件流程图　　图12 门禁功能软件流程图　　2)、人员定位管理模块。监狱工厂内进行实时监控，并对现场标签进行定位分组，显示分组信息；与数据库中分组信息比较，对分组错误信息和区域内未检测标签信息记录，并进行报警处理。图13为定位功能软件流程图　　图13 定位功能软件流程图　　3)、区域管理模块。对区域内所有标签点名，并显示区域内标签信息；查询数据库中该区域标签存储数据，记录不符数据，并进行报警处理。图14为区域管理功能软件流程图　　图14为区域管理功能软件流程图　　4)、系统管理模块。系统管理模块是用于管理系统的基本信息，即系统登陆管理和人员操作管理。在工作人员使用本系统操作时，首先需要向系统输入用户名和密码登陆信息系统。系统将根据用户名的权限分配给予登陆人员相应的操作权限。操作人员对系统所有操作过程，系统会自动记录，如操作人、操作日期和操作内容。系统可实时显示各功能模块数据，并提供数据存储和数据报表打印功能。　　4.3.2数据库实现　　a)、数据库设计　　SQLServer是一种面向高端的数据库管理系统，本系统中所使用的SQLServer2000是微软公司推出的目前广为使用的SQLServer数据库管理系统。其具有强大的数据管理功能，并提供丰富的管理工具，支持数据的完整性管理、安全性管理和并发控制，是新一代的关系型网络数据库管理系统。　　系统数据库设计在本软件系统中占有极其重要的位置，大多数的功能实现都是基于数据库数据修改和数据库数据查询完成。也就是说，数据库设计的成功与否直接关系着系统软件的能否正常、高效率的运行。　　1）系统E-R图　　概念结构设计是整个数据库设计的关键，通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立与具体数据库管理的系统的概念模型（一般用E-R图表示）。　　根据系统功能实现要求，本系统设计中实体为：　　服刑人员：卡号、犯人编号、姓名、身份证号、性别、监区号、分监区号、入狱时间、刑期、照片编号、备注。如图15示 　　图17卡信息E-R图　　系统操作员：卡号、姓名、用户名、密码、权限、备注。　　门信息：门号、所属区域、安全等级、备注。　　定位信息：车间、工位号、定位时间、备注。　　区域信息：区域号、所属区域、备注。　　联系为进出门、定位、点名。图18分别为进出门、定位、点名关系E-R图　　图18进出门、定位、点名关系E-R图　　2）数据表建立　　数据表建立的原则是：不遗漏、不重复。考虑到系统各功能实现，将电子标签卡号设为主键，各表之间通过电子标签卡号构成联系。需要在数据库建立的数据表为：服刑人员资料表、狱警资料表、卡信息表、操作人员资料表、门划分资料表、区域划分资料表、车间工位划分资料表、各门禁记录表、各区域点名记录表、各区域狱警查岗记录表、各工位定位记录表、各门禁设置表、各区域点名设置表、各区域狱警岗位设置表、各车间工位设置表、各定位区域标签能量强度表、各标签能量强度表、操作人员系统操作记录表、报警记录表、设备表等多个表单。　　表1服刑人员资料表      表2卡信息表      表3某门禁记录表　　b)、数据库访问　　数据库访问技术就是程序与数据库的接口技术，通俗讲就是如何才能使应用程序方便快捷高效的与数据库连接。使用VB访问数据库有很多方法，常用的主要为：ODBC(OpenDatabaseConnectivity开放数据库互联)、DAO(DatabaseAccessObject数据访问对象)、OLEDB(ObjectLinkingandEmbeddingDatabase对象链接与嵌入数据库)、ADO(ActiveXDataObjectActiveX数据对象技术)。各种访问技术比较如表4。　　本系统数据库属于中等规模的数据库，通过以上比较，本系统数据访问采用ADO方式。　　表4各种访问技术比较　　lADO访问技术　　ADO是为Microsoft最新和最强大的数据访问范例OLEDB而设计的，是一个便于使用的应用程序层接口。ADO在关键的Internet方案中使用最少的网络流量，并且在前端和数据源之间使用最少的层数，所有这些都是为了提供轻量、高性能的接口。　　ADO基本的操作流程：初始化COM库，引入ADO库定义文件；用Connection对象连接数据库；利用建立好的连接，通过Connection、Command对象执行SQL命令，或利用对象取得结果记录集进行查询、处理；使用完毕后关闭连接释放对象。　　本系统在使用ADO对象过程中，主要应用到Connection和Recordset对象。Connection对象表示正在使用的数据源和ADO接口之间的连接，一个Connection对象代表一个打开的数据库，它是整个ADO对象的源头。Recordset对象是数据记录的集合，数据记录又是字段的集合，利用Recordset对象，在程序中就可以存取所有数据记录的每一个字段的数据。所以在数据库的程序设计中，Recordset对象是最重要的对象。Connection和Recordset对象使用过程：　　a、定义创建Connection和Recordset对象　　凡是对象变量都要经过定义和创建，一般的语法为：　　DimADOreclasNewADODB.Connection　　DimADOconlasNewADODB.Recordset　　在上面的语句中，ADOconl是软件所使用的“对象变量”名，Connection和Recordset称为“对象类别名称”，ADODB称为“对象类别模块”，即ADO对象的简称。整句的解释是“建立一个名为ADOconl的Connection类别对象变量，和一个名为ADOrecl的Recorderset类别对象变量，其中Connection和Recordset对象类别都是来自ADODB对象类别模块。　　b、打开Connection对象　　与数据进行初始化连接时使用open语句打开，语法为：　　cnn.OpenConnectionString,UserID,Password　　语句中cnn为Connection对象变量名称，ConnectionString为可选参数，UserID为建立连接时使用的用户名，Password为用户密码。　　c、初始化和打开Recordset对象　　打开数据表，获取数据记录到Recordset对象，使用open语句打开，语法为：　　Rst.OpenSource,ActiveConnection,CursorType,LockType,Options　　语句中Rst为Recordset对象变量名称，Source表示数据源，ActiveConnection一般表示为有效的Connection对象变量名称，CursorType游标类型，LockType锁定类型，Options指示提供者如何对待Sourse参数。　　l本系统应用　　根据上面介绍的Connection和Recordset对象使用过程，本系统中使用ADO连接数据库的过程如下：　　建立Connection和Recordset对象　　DimcnasNewADODB.Connection　　DimrsasNewADODB.Recordset　　打开Connection对象　　setcn=NewADODB.Connection　　cn.ConnectionString=”driver={SQLServer};server=192.168.1.2;uid=adm;pwd=1234;database=JYDB”　　cn.open　　初始化和打开Recordset对象　　Setrs=NewADODB.Recordset　　rs.open”select*from服刑人员资料表”,cn,adopenDynamic,adLockOptimistic　　使用完毕后关闭Recordset和Connection对象变量,释放资源　　rs.close　　cn.close　　2视频监视系统　　视频监视系统对各监区、公共活动场所、值班室、办公区、各出入口、监狱工厂等重要场所进行监视，将采集到的实时图像和数据等信息通过网络准确、清晰、快速地传到控制室监控中心，监控中心通过视频系统能够实时地直接地了解和掌握各个被监控现场的当前实际情况，监控中心工作人员直接根据被监控现场情况做出相应反应和处理，更加实时有效地了解服刑人员情况和整体情况。系统对突发事件的录像，便于事后查询和取证，提高狱管部门处置突发事件的能力。　　5.1视频监控系统的功能　　l视频监视　　视频监视功能是对各监视区进行实时图像监视，为管理人员能够在控制室内及时了解各区域情况。主要监视区介绍：　　1)、各监区监视。监区是监管服刑人员的重要场所之一，极易发生人员逃脱、人员斗殴等异常情况。对于该区域除了利用RFID系统对人员进行实时点名和定位外，还要求实时的图像监视和录像的辅助。对于一些高度危险的囚犯，必须对其所有行为进行更要做到全天侯的实时监控，以防止发生意外的事情。监控系统对于监区，既可以做到对犯人监控，防止伤残，又可以做到无人值班时实时录像。本区域要求监视系统无监视死角，即通过对监视设备的控制，可以监视到该区域的任何地方。　　2)、生产区监视。监狱生产区作为另外一个人员较集中区域，也需要视频监视系统的辅助管理。对生产过程实时监视，在RFID人员管理系统发出报警处理后，调动摄像机监视报警区域，并进行录像。　　3)、公共活动场所监视。监控公共活动场所是犯人的活动场所，环境往往是比较复杂的，往往是比较容易发生情况的，通过监视系统就可以提前监视可能发生的异常，以便管理人员及时地对各种非正常行为作出处理，避免危险事情发生。　　4)、办公区、医务室监视。监狱本身押放不安全犯人的地方，要保证犯人安全的同时还要确凿保证各区域管理和工作人员的人身安全。通过监视系统对办公区、医务室等部门周边和门禁进行实时监视，及时掌握区域内情况，保障人员安全。　　5)、重要出入口、走廊、监狱周边监视。在RFID人员管理系统发现异常做出报警处理时，实现视频实时监视和录像。重要出入口、走廊、监狱周边是监狱重要安全范围，也是犯人越狱逃跑的地方，甚至是外界劫狱进入监区的地方。监视系统就可以有效预防这种情况发生，加强人员管理。　　l防护监视与告警　　防护监视功能主要指对特殊区域（主要是监狱周边）进行视频监视，其主要作用是为了实时监视监狱周边围墙内外侧情况并具有夜间监视能力。　　告警功能是指当非正常情况（如人员非法接近等）发生时，系统发出告警信号，提示现场和远程监视人员注意。　　l录像和画面捕捉　　录像功能应可以对视频监视信息进行录像保存，这将有助于重大事件的事后调查，也可为后期事情取证提供参考。录像功能的启动采用人工、定时、自动（事件触发）三种方式。对保存的录像资料还可以按多种条件进行检索。通常录像功能由视频服务器完成。画面捕捉功能可以在远程视频监视时，根据需要随时将涵闸现场图像的某个画面捕捉下来，以便仔细观察，也可将捕捉到的图像作为资料存盘。　　5.2视频监控方案选择　　视频监控是安全防范系统的重要组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。视频监控以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。图像监控系统的技术水平，直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况，目前，监控方式分为三类：[36][37]　　l模拟图像监视　　它被广泛应用于保安、生产管理等场合。图像监控系统一般采用模拟方式传输，采用视频电缆，传输距离不能太远，主要应用于小范围内的监控，监控图像一般只能在控制中心查看。　　l基于PC的多媒体监控　　随着数字视频压缩编码技术的日益成熟，微机的普及化，为基于PC的多媒体监控创造了条件。在远端监控现场，有若干个摄像机、各种检测、报警探头与数据设备，通过各自的传输线路，汇接到多媒体监控终端PC上，通过通信网络，将这些信息传到一个或多个监控中心。基于PC的多媒体监控系统功能较强，但稳定性不够好；功耗高，费用高，结构复杂，需要有人值守，同时软件的开放性不好，传输距离明显受限。　　l网络监控视频监控（数字视频监控）　　网络视频监控主要的原理是：视频服务器内置一个嵌入式Web服务器，采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线传送到内置的Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。由于把视频压缩和Web功能集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便（仅需设置一个IP地址），用户也无需使用专用软件，仅用浏览器即可观看。从以上三种监控方式来看第三种无疑是未来视频监控设备新的发展方向，网络视频服务器产品，专为IP网络进行视频监控而设计，可以通过五类线，光纤或无线媒介在10/100Base-T网络上以每秒25帧（PAL）的传输帧率传送高质量MPEG4图像。或可以通过ISDN或xDSL路由器，在LAN/WAN/Internet上方便地实现视/音频的传输。随着宽带网的普及，网络视频监控必将成为监控领域新的发展方向，而且也会使得昂贵的数字监控设备逐步走向大众化。　　目前，国内监狱已建成被广泛使用的视频监控系统大多为模拟视频监控系统。其主要特点是，采用视频矩阵主机控制，通过电视墙监视前端目标，采用长延时模拟录像机进行录像和回放；其主要缺点集中表现于：当录像资料需要长时间备份时，需要大量的录像带，消耗大量的人力和物力，并且录像回放、检索时操作不方便。　　数字视频监控系统是视频技术、计算机技术、计算机网络技术等相结合的产物。它具有数字存储、远程或超远程控制、布线和机房选址灵活、可扩展性好等特点。它与模拟视频监控系统的区别主要体现在图像存储方式、控制管理模式、数据处理与传输不同。表5为模拟视频监控系统与数字视频监控系统比较　　表5模拟视频监控系统与数字视频监控系统比较　　5.3系统设计与实现　　本系统采用基于网络的数字视频监控系统，由视频采集前端、网络传输、监控中心三部分组成(如图19)。前端摄像机采集现场图像，以模拟信号形式送入视频服务器，视频服务器把模拟信号转换为数字图像信号，经由TCP/IP协议网络传输至监控中心显示和存储。　　图19视频监控系统结构　　l系统硬件组成　　1)、视频采集前端　　(1)视频采集单元　　视频采集由前端安装的摄像机实现视频采集。根据现场实际情况及系统功能实现要求，对不同的监控场所选择不同类型的摄像机。摄像机类型分别为：室外型彩色快球摄像机、室内彩色快球摄像机、室内半球摄像机、枪式彩色摄像机。监控范围有高要求的监控点，摄像机都配备了高速球云台组件，水平旋转角度0-355°，内置解码器支持AD、PELCO、BAXALL、LILIN等多种协议。　　(2)控制单元　　控制单元由云台控制解码器、云台组成。　　云台控制解码器通过串行485接口与视频服务器中的视频编码器通信。收到云台控制指令后，通过云台控制接口控制云台做出指令要求的动作，移动云台、摄像机及摄像镜头。　　云台控制部分提供辅助控制开关，用来实现对护罩雨刷、照明灯、防盗吓阻装置等设备的控制。　　(3)视频服务器[42]　　视频服务器（DVS,digtalvideoserver)，又叫数字视频编码器，是一种压缩、处理视频数据的专业网络传输设备，由视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成，主要是提供视频压缩或解压功能，完成图象数据的采集或复原等。简单地说，视频服务器就是将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上的专用设备，从而实现远程实时监控的目的。　　视频服务器选择符合MPEG4标准嵌入式网络视频服务器。主要用于数字视频基于以太网实时传输的设备,采用针对多媒体处理而设计的可编程高速数字信号处理器（DSP）,结合高性能的操作系统和视频图像压缩算法，使得图像传输更加流畅并且显示更加清晰细腻；内置WEB服务器，可以增强传统监视系统的性能，并为在同一网络发布监控图像提供网络连通性。　　该视频服务器内置视频编码器，用来把模拟视频信号变换成可以利用计算机网络进行远程传送的数字压缩视频流。还可接收远程监控终端发送的云台控制数据，并根据云台控制数据，按所用的云台控制协议转换成云台控制指令，采用串行通信方式将云台控制指令发送到云台解码器。　　2)、监控中心　　监控中心管理平台由监控主机、视频存储服务器、视频显示大屏组成。监控主机用于安装视频监控软件，对整个视频系统进行管理、控制和维护。视频存储服务器用于存放录像视频文件，供录像管理、回放、查询等。显示大屏可根据需要将视频图像显示。　　l系统软件实现　　视频监控系统软件具有视频监视、视频录像、系统维护、系统管理四大功能。　　1、监视功能　　支持多画面视频显示，可根据需要选择1、4、8、12、16个视频画面进行显示；观察实时报警和重现报警历史；提供计划、定时、手动录像功能；报警管理设置各种报警和处理方法，提供移动侦测和多种传感器报警接入；可控制摄像机镜头的宽变焦、窄变焦、远变焦和近变焦,云台可控制摄像机的上下左右转动；可调整视频画面的亮度、对比度、饱和度、色彩、图像采集格式等，如图20所示。　　2、录像功能　　支持视频移动侦测报警录像，录像时间可以随意设置；可以按事件触发录像，录像时间可以设置；可以设置每个摄像机的存储容量，并可以按照多种条件进行检索。　　3、系统维护　　支持远程维护，进行顺序观察的设定后，可以进行自动顺序监控；能够很方便的设置IP地址和网络参数；可以监视设备运行状态；远端设备具有自动恢复功能(如图21)。　　图20系统摄像机设置示意图　　4、系统管理　　系统管理员负责设备、用户、镜头分组、报警设置等系统管理。系统管理员和高级用户具有设定录像、录像回放和报警查询以及云台控制功能，普通用户具有监视功能。提供按用户优先级访问控制，包括系统管理员或普通用户，可向用户分配镜头组，可根据用户所分配的控制权限控制云台；可为每一个用户分配可以监控的镜头组，用户登陆系统后能监控已分配的镜头组。　　图21系统设置示意图　　2结束语　　RFID是近些年来新兴起的自动识别技术，对于其应用，在全球正方兴未艾，许多大企业都希望尽早涉足这一领域，赢得市场先机，而国内则相对滞后，应用范围较小。因此本文将RFID技术引入监狱管理行业，针对于监狱生产区工位提出了改进的RFID定位算法，并提出整个管理系统总体的规划与设计方案。本文中所研究的课题是一个涉及面较广，较为完整的系统。在监狱信息化建设的大背景下，综合运用了当今先进的主动式RFID技术、计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、主动探测技术、数字图像编解码技术及多媒体技术，实现了系统功能要求。

该贴已经同步到 lihuolin958的微博