一、系統(tǒng)概述　
1.1建設背景
監(jiān)獄是國家的刑罰執(zhí)行機關，是對服刑人員實施嚴格監(jiān)管的重要場所，監(jiān)獄的安全對整個社會的穩(wěn)定起著十分重要的作用。因此確保無脫逃是監(jiān)獄面臨的首要任務?！　?br /> 就目前的監(jiān)獄建設情況來看，各監(jiān)獄都建設有較為完善的技防、人防、物防體系保證對服刑人員的安全監(jiān)管。但在獄外就醫(yī)、轉監(jiān)等需要外出的時候，服刑人員脫離了監(jiān)獄物防體系的約束，押解過程中也缺乏必要的安防系統(tǒng)給予保護。押解安全只能依賴簡單的警械和現場押解民警的責任心來保證。隨著社會環(huán)境的日益復雜，押解工作的難度在不斷增加。近年來，全國多地發(fā)生的押解脫逃事故已充分證明：傳統(tǒng)押解管控模式已無法應對現今復雜的押解工作環(huán)境?！　?br /> 在警力有限、物防手段無法提升的情況下，依靠技術手段提高押解安全保障能力就成為解決困局的關鍵。與此同時，一批以電子腳扣和移動視頻監(jiān)控為代表的可移動、可穿戴的押解安全管控系統(tǒng)應動而生，為確保監(jiān)管安全提供了有力支撐?！　?.2系統(tǒng)用途　　
外出押解管控系統(tǒng)主要用于服刑人員在獄外就醫(yī)、轉監(jiān)等情況下的押解安全保障?！　?br /> 系統(tǒng)通過牢固的結構設計、超距聯動報警、全程定位跟蹤、全程視頻監(jiān)控等多種技術手段幫助民警對服刑人員的活動及行為進行管理，有效避免外出過程的失控、脫逃，提升了外出時對服刑人員的管控能力。　　
二、系統(tǒng)組成及結構　　
2.1系統(tǒng)工作原理　　
本系統(tǒng)的主要功能分為三個方面：一是在押解過程中實現主動的測距防逃；二是實現脫逃后的精準的輔助追逃；三是對押解過程實施遠程視頻監(jiān)控。　　
其中防逃采用了點對點測距技術來實現、脫逃后的有效追脫則通過定位技術來實現、遠程視頻監(jiān)控則通過4G無線視頻回傳來實現?！　?br /> 2.1.1點對點測距技術　　
實現點對點測距的技術通常有兩種。一種是基于無線信號在不同距離上的強度衰減（RSSI）對兩個設備之間的距離進行測量。另一種是基于無線信號在空氣中傳播速度恒定的原理通過測算無線電信號在兩設備間的飛行時間（TOF）來實現距離的測量?！　?br /> 基于場強測定的方法較為簡單也較常見，但該方法容易受到環(huán)境溫度、濕度以及元件自身誤差的影響導致其精度大幅下降。這也是采用此種技術方案的產品無法精確測距進而無法準確提供超距報警的主要原因。　　
本方案為了通過精確測距準確發(fā)現脫逃企圖，將在腳環(huán)設備和手持終端中采用TOF測距技術?！　?br /> TOF測距技術主要利用無線信號在兩個節(jié)點之間的往返的飛行時間之差來測量節(jié)點間距離。TOF是一種精度比較高的測距方法，在無線傳感領域得到廣泛的應用。TOF的實際精度可達30cm左右，相較于RSSI測距技術1~5米左右的精度更適用于對距離十分敏感的押解工作。同時，為了減少各種因素引起的誤差，還將采用多次測距取平均值的方法來計算距離?！　?br /> TOF技術原理圖：　　
2.1.2定位技術　　
考慮到外出后環(huán)境的復雜性，本系統(tǒng)采用了GPS定位技術和LBS定位技術以及WIFI定位技術相結合的位置服務技術?！　?br /> GPS定位是通過至少四顆已知位置的衛(wèi)星來確定GPS接收器的位置。在我們系統(tǒng)的移動終端(服刑人員腳環(huán)+民警手持機)里面內嵌有GPS模塊(接收器)，當發(fā)生服刑人員脫管或者脫逃時，會自動打開內嵌的GPS模塊來接收衛(wèi)星從GPS通道傳送的信息，然后經過運算得出當前移動點的位置(經緯度)發(fā)送給移動終端的主模塊。移動終端主模塊在獲得GPS位置信息后，在約定的時間點(或頻率)定時地把位置信息通過傳送給后臺的警用指揮平臺?！　?br /> GPS定位原理圖：　　
服刑人員外出后可能進入室內空間，GPS定位技術對于室內的定位無法滿足精確度要求，因此本系統(tǒng)輔助采用LBS定位技術來實現復雜的室內空間位置服務。LBS定位服務又叫做移動位置服務(LocationBasedService，LBS)，它是通過電信移動運營商的網絡(如GSM網、CDMA網)獲取移動終端用戶的位置信息(經緯度坐標)，在電子地圖平臺的支持下，為用戶提供相應服務的一種增值業(yè)務。我們系統(tǒng)中此功能的實現不需要移動端的直接參與，只需事前為每個用到的移動終端的sim卡號(服刑人員/押解民警)開通LBS服務，警用指揮平臺根據移動端的信息直接向運營商MPS請求移動終端的實時位置信息(前提是該移動端處于開機狀態(tài))。在我們最新的產品中，還加入了WIFI定位功能，它是通過大數據統(tǒng)計，WIFI設備MAC地址指紋映射的方法來實現定位的?！　?br /> 2.1.3視頻圖傳技術　　
為了能夠更直觀的了解押解任務的執(zhí)行過程，系統(tǒng)加入了視頻記錄和回傳功能。通過碼流壓縮技術和重編排技術，為處于不同環(huán)境的客戶端提供合適的視頻流，實現通過視頻了解和管控押解任務的執(zhí)行過程。　　
2.2系統(tǒng)組成　　
系統(tǒng)主要部件包括：腳環(huán)設備（一端為電子腳扣、一端為金屬腳環(huán)通過金屬鏈連接為整體）、手持機、4G單兵圖傳設備?！　?br /> 另有押解管控平臺、4G視頻管理平臺、地圖服務器、LBS定位服務器是構成本系統(tǒng)的后端核心設備。這些設備已由我公司在專業(yè)機房內建設完成，除用戶有特殊需求外，無需另行建設。　　
腳環(huán)設備：佩戴在服刑人員的雙腳上，實現設備與服刑人員的綁定。腳環(huán)能夠與手持終端進行雙向、實時、高精度無線測距，并在超距情況下發(fā)出警示語音。在逃脫后可以對服刑人員進行實時定位并將脫逃人員的位置返回到服務器。同時金屬腳環(huán)部分與電子腳扣部分能夠緊密固定、連接為一體。組合后，腳環(huán)符合公安部金屬腳環(huán)系統(tǒng)應同時符合《GA443-2014電子腳扣系統(tǒng)》和《GA/T237-2005金屬腳環(huán)》標準的要求，并能提供公安部特種警用裝備質量監(jiān)督檢驗中心出具的檢測報告，能夠替代傳統(tǒng)金屬腳環(huán)實現對外出服刑人員的防逃管理?！　?br /> 手持機：押解民警攜帶，實現設備與押解民警的綁定。手持機可以與腳環(huán)設備進行雙向、實時、高精度無線測距，并在超距情況下發(fā)出報警語音。該設備還用于對民警（或押解小組）進行全程實時定位。手持機具備語音通話功能可用于押解小組與指揮中心的聯系交流?！　?br /> 4G圖傳終端：佩戴在民警身上，主要用于民警的執(zhí)法取證。能夠以民警的視角將押解過程的監(jiān)控視頻實時保存在本機或回傳監(jiān)獄?！　?br /> 2.3系統(tǒng)結構圖　　
三、系統(tǒng)功能　　
3.1系統(tǒng)總體功能　　
1、人機綁定：本系統(tǒng)通過腳環(huán)設備和手持機實現對了設備與人的綁定。　　
2、測距防逃：系統(tǒng)實時測量服刑人員與民警的距離，當超過安全距離時，系統(tǒng)主動發(fā)出報警?！　?br /> 3、全程定位跟蹤：通過腳環(huán)設備和手持機對服刑人員和民警進行全程定位跟蹤。　　
4、全程視頻監(jiān)控：通過4G單兵圖傳終端實現對押解全過程的視頻監(jiān)控?！　?br /> 5、金屬腳環(huán)：通過金屬腳環(huán)部分與電子腳扣部分的緊密結合實現對外出服刑人員的雙腳行動管控?！　?br /> 3.1.1腳環(huán)具體功能　　
3.1.1.1測距、定位和數據上傳　　
腳環(huán)具備與手持終端之間的主動式雙向測距，同時具備實時定位功能和數據上傳功能?！　?br /> 3.1.1.2脫逃報警　　
當被押解人員與民警之間的距離超設定的警戒距離后或腳扣被非法打開后，腳扣會立即發(fā)出：“我是逃犯”的語音報警，使民警可以循聲追逃?！　?br /> 3.1.1.3移動充電　　
針對在押解過程中可能發(fā)生腳扣電量不足的情況，可使用充電卡座為腳扣充電。如被押解人員需要在移動中充電還可利用隨機配備的移動電源為腳扣臨時補充電能。　　
3.1.1.4行動限制　　
系統(tǒng)結合了傳統(tǒng)電子腳扣和金屬腳環(huán)的功能，從管控手段上實現了技防與物防相結合的綜合管控。通過金屬腳環(huán)進一步對服刑人員的行動進行限制從而提高防逃能力。同時也可以避免既戴腳扣又戴腳環(huán)的麻煩?！　?br /> 3.1.2手持機具體功能　　
3.1.2.1任務組信息下載　　
當用戶在平臺中建立任務組、選擇了終端設備和押解人員后，可將任務組信息打包下載至手持終端中。任務組信息包括：被押解人員的姓名、性別、身高、體重、綽號、涉案類型、出生年月、外出事由、被押解人員的照片、手持終端設備ID號、腳環(huán)設備ID號等信息?！　?br /> 3.1.2.2腳環(huán)設備的掃描和綁定　　
手持終端設備能夠自動掃描周邊的腳環(huán)設備，同時根據任務組信息中的腳環(huán)設備ID號將對應的腳環(huán)設備信息顯示出來。民警僅需按下終端上的確認鍵即可使手持終端與腳環(huán)設備綁定起來?！　?br /> 3.1.2.3任務的啟動與終止　　
設備綁定后，民警即可通過手持終端菜單開啟任務。手持終端自動與綁定的腳環(huán)之間進行實時測距，同時手持終端開始通過移動通訊網絡上傳定位數據和設備狀態(tài)數據。當押解任務完成后，民警可以通過手持終端結束當前任務組，手持終端提示民警需要輸入密碼后才能結束任務。任務結束后手持終端將不再上傳定位數據和設備狀態(tài)數據?！　?br /> 3.1.2.4實時測距　　警用終端和腳環(huán)之間使用基于UWB的TOF（飛行時差）測距技術，測距精度可以達到±0.1米，在穿過人群和墻體時，測距精度也能在±1米以內。　　當手持終端和腳環(huán)之間的距離超出設定的距離時，手持終端和腳環(huán)會同時發(fā)出警報，并各自向平臺上報告警信息?！　?br /> 3.1.2.5警戒距離設定　　
民警可根據現場情況在1米~20米范圍內自由設定警戒距離?！　?br /> 3.1.2.6超距報警　　
當手持終端與腳環(huán)之間的距離超過設定的警戒距離，或腳環(huán)被非正常打開時，手持終端產生報警信息。報警聲音≥86dB(A)(距離樣機10cm)。　　
3.1.2.7語音呼叫　　
手持終端內置了SIM卡，因此可以作為應急通訊工具使用。手持終端內可存儲3個電話號碼，押解民警在需要時可以一鍵撥出。同時，監(jiān)獄需要聯系押解民警時也可以直接撥打手持終端的號碼而不需要再去查找值班表和通訊錄?！　?br /> 由于終端以后會使用專用SIM卡，是否支持語音功能將由SIM卡功能決定?！　?br /> 3.1.2.8押解信息瀏覽　　
通過手持終端民警可一鍵調閱被押解人員的基本信息?；拘畔ǎ罕谎航馊藛T的姓名、性別、身高、體重、綽號、涉案類型、出生年月、外出事由、被押解人員的照片。還可以隨時查看手持終端和腳環(huán)的實時測距值、腳環(huán)設備的狀態(tài)信息以及手持終端和腳環(huán)的電量信息。為防止被押解人員趁腳環(huán)電量不足時脫逃，腳環(huán)設備的電量信息僅顯示在手持終端上供民警查看，腳環(huán)設備不直接提示電量信息。　　
3.1.2.9其他報警提示　　
當腳環(huán)設備被非法打開、電量不足時，手持終端設備能夠立即以聲音的方式提示民警關注。同時手持終端設備顯示屏上還將顯示報警腳環(huán)和報警的類型方便民警進行快速處置?！　?br /> 3.1.34G單兵圖傳終端具體功能　　
3.1.3.1遠程監(jiān)控視頻回傳　　
設備內置4G通訊模塊，可以將現場采集到的圖像通過移動通信運營商的4G網上傳到管控平臺中?！　?br /> 3.1.3.2遠程語音監(jiān)聽　　
設備自帶語音采集模塊，可以根據管控平臺的指令打開模塊采集現場的語音信息并通過移動通信運營商的4G網上傳到管控平臺中?！　?br /> 3.1.3.3現場取證抓拍　　
押解民警通過按下終端上的抓拍鍵即可拍攝一幅現場的取證照片。　　
3.1.3.4音視頻信息存儲　　
終端自帶存儲卡，可以將實時產生的音視頻信息存入本機中。　　
3.1.3.5自動夜間模式　　
當現場光線不夠時，系統(tǒng)自動開啟夜間模式并打開自帶的紅外燈進行補光。紅外照射距離最遠可達15米?！　?br /> 3.1.4管控平臺具體功能　　
3.1.4.1分級管控功能　　
1、多級管控　　
押解管控平臺可以實現監(jiān)獄、監(jiān)獄管理局的多級管控模式。各賬戶可以監(jiān)管自己所有下屬單位的外出押解任務情況。讓各級后臺管理對押解任務狀況一目了然?！　?br /> 即每個監(jiān)獄可管理本單位的押解任務、監(jiān)獄管理局可以監(jiān)督全省所有監(jiān)獄的外出押解任務?！　?br /> 2、全局查看　　
無論是監(jiān)獄還是監(jiān)獄管理局，本單位及下屬單位（如果有）的外出押解組地理位置圖標，都會呈現在電子地圖上。通過點擊圖標還可以查看任務目標、相關人員信息、目的地信息、等內容?！　?br /> 3、信息查詢　　
監(jiān)獄、監(jiān)獄管理局賬戶可查看其所有下屬單位民警、犯人信息，值班信息、重點單位信息、設備信息、任務通話信息。支持所有歷史任務的信息查詢，包括任務的名稱、所屬單位、使用終端、開始結束時間、事由、地點、執(zhí)行任務民警，被押解犯人和歷史軌跡信息的查詢?！　?br /> 4、多級聯動報警　　
能夠在外出押解任務組出現異常狀態(tài)時，監(jiān)獄和監(jiān)獄管理局都會同步收到警報信息，并看到警報處理結果?！　?br /> 3.1.4.2統(tǒng)計信息　　
統(tǒng)計信息功能可以看到該單位全局下活動任務組的信息。包括外出人員信息、押解使用設備信息，任務組位置信息和任務組警報信息?！　?br /> 3.1.4.3電子地圖　　
可以直觀的看到全局下所有押解組的信息。通過GPS或LBS定位后映射到電子地圖上。并根據押解組圖標不同的顏色對應不同的狀態(tài)，如：正常、斷帶、脫逃。點擊押解組圖標能夠看到值班民警、服刑人員等押解組信息?！　?br /> 3.1.4.4區(qū)域管控　　
可以在地圖上任意劃定一塊區(qū)域，映射到任務組。當任務組超出這一劃定的區(qū)域時，系統(tǒng)將認為任務組出現了異常情況。并主動發(fā)出報警?！　?br /> 3.1.4.5歷史記錄　　
可以查詢已結束的任務組詳細信息，任務組名稱、押解民警、被押解犯人、所屬監(jiān)獄、所用設備終端、事由、外出地點、歷史軌跡等信息?！　?br /> 3.1.4.6軌跡回看　　
平臺支持對任務組活動軌跡進行歷史回看。在查詢任務歷史軌跡時，同時會有當時任務規(guī)劃的軌跡作為比對。在任務歷史軌跡的顯示中，會包含警用終端的ID和SIM卡號以及腳環(huán)的ID和SIM卡號?！　?br /> 3.1.4.7設備信息　　
平臺支持外出押解設備的錄入和查詢，設備號、所屬監(jiān)獄、區(qū)分設備類型是終端還是腳環(huán)。　　
3.1.4.8任務組管理　　
通過建立任務組，我們把執(zhí)行任務的民警、需要外出的服刑人員、外出的事由、外出的目的地、前往目的地的規(guī)劃路線以及要用到手持機、腳環(huán)和4G圖傳設備這些信息綁定成為一個外出任務組。　　
1、組信息查詢　　
平臺支持查詢任務組的信息，如外出事由、路徑、外出地點、所佩戴的腳環(huán)設備號，押解陪同民警的基本信息、值班信息等內容。以及任務組的通話記錄?！　?br /> 2、普通組建立　　
在有外出任務時，平臺可以通過新增任務組來新建和錄入任務，包括組名稱、使用的設備編號、外出的事由、路線規(guī)劃和外出地點的說明?！　?br /> 3、緊急組建立　　
在遇到突發(fā)事件，服刑人員需要臨時外出時，系統(tǒng)需要實現可通過只錄入對應設備的編號就可以在平臺中正常運行，其他信息可以在事后或者在押解組開始執(zhí)行押解任務后由所后勤補錄入系統(tǒng)?！　?br /> 3.1.4.9報警提醒　　
一旦任務組處于異常狀態(tài)（如，發(fā)生手持終端和腳環(huán)的超距，任務組超出劃定區(qū)域等），管控平臺自動發(fā)出有聲警報，并在地圖顯示脫逃人員的實時位置信息。　　
3.1.4.10視頻查看　
　用戶可以隨時查看當前任務組已啟用的4G視頻圖像。查看方式可在任務組信息后的視頻查看鏈接下查看，也可以在視頻瀏覽窗口中通過選定設備名稱進行查看?！　?br /> 3.2工作流程設計　　
服刑人員外出押解系統(tǒng)的應用主要分為三個部分：　　
外出準備工作　　
外出過程管控　　
還押工作　　
3.2.1外出準備工作介紹　　
當服刑人員需要外出時，民警需要將腳環(huán)佩戴給外出的服刑人員，并選定民警手持機并同腳環(huán)進行配對操作。押解民警需要在指揮中心登記外出人員基本信息(如姓名、照片、腳環(huán)設備信息等)以及民警的信息和手持機信息，并將外出服刑人員信息同步到手持機中?！　?br /> 3.2.2外出過程管控描述　　
外出過程管控包括以下三方面：　　
常規(guī)管控　　
脫管管控　　
臨時解除警戒管控　　
3.2.2.1常規(guī)管控過程描述　　
外出后，民警手持機與服刑人員腳環(huán)進行實時測距。如果測距后的結果屬于安全距離(系統(tǒng)預置)，則處于常規(guī)管控過程?！　?br /> 在常規(guī)管控過程中，民警手持機不僅實時與服刑人員腳環(huán)進行測距操作，同時GPS定位模塊處于開啟狀態(tài)。民警手持機內嵌的GPS模塊獲取GPS定位信息后，通過互聯網無線數據通道(GPRS/EDGE)發(fā)送位置信息給警用指揮平臺，指揮平臺上實時顯示押解民警位置信息。此時，因為服刑人員與民警處于安全距離內，所以警用指揮平臺上顯示服刑人員與民警處于同一位置。如果指揮平臺超過一定時間未收到手持機的GPS位置信息，指揮平臺則自動去運營商MPS中心獲取LBS定位結果來標識押解民警當前位置?！　?br /> 如果民警手持機和服刑人員腳環(huán)的測距結果超過安全距離，系統(tǒng)將進入脫管管控過程?！　?br /> 3.2.2.2脫逃管控過程描述　　
系統(tǒng)進入脫管管控過程時，系統(tǒng)同步完成以下工作：　　
1.警用指揮平臺通過文字和語音信息實時提醒服刑人員脫管事件?！　?br /> 2.民警手持機通過文字和語音方式提醒服刑人員脫管事件?！　?br /> 3.服刑人員腳環(huán)自動啟動內嵌的GPS定位模塊，獲取GPS定位信息后通過互聯網無線數據通道(GPRS/EDGE)發(fā)送位置信息給警用指揮平臺，指揮平臺上實時顯示服刑人員位置信息。如果指揮平臺超過一定時間未收到腳環(huán)的GPS位置信息，則自動去運營商MPS中心獲取LBS（WIFI）定位結果來標識脫逃服刑人員的當前位置。　　
4.服刑人員腳環(huán)自動啟動揚聲器，持續(xù)發(fā)出警示音。　　
在此過程中，服刑人員腳環(huán)支持約8個小時的服刑人員持續(xù)定位能力，在警用指揮平臺上持續(xù)更新服刑人員的當前位置，對于追逃工作提供數據支撐?！　?br /> 如果服刑人員腳環(huán)與民警手持機測距結果滿足安全距離要求，腳環(huán)自動關閉GPS定位模塊，系統(tǒng)恢復常規(guī)管控過程?！　?br /> 3.2.2.3臨時解除警戒管控過程描述　　
在某些特殊情況下(如服刑人員需進入隔離檢查區(qū)域)時，腳環(huán)和民警手持機距離將會超過安全距離。對于此類合法的事件，系統(tǒng)支持臨時解除對于服刑人員的警戒。押解民警通過手持機解除警戒并設置恢復警戒時間。系統(tǒng)支持民警手動恢復警戒和自動恢復警戒模式，一旦時間超過恢復警戒時間，系統(tǒng)自動恢復為常規(guī)管控過程?！　?br /> 3.2.3還押工作　　
押解民警帶外出人員回羈押單位后，通過手持機終止任務，在警務指揮平臺端也要將對應的外出押解任務結束?！　?br /> 四、系統(tǒng)部署規(guī)則　　
1.押解管控平臺：由廠商直接部署，用戶僅通過一臺可以連接互聯網的計算機即可實現遠程管理?！　?br /> 2.手持機：一般與腳環(huán)設備一比一配比。數量可按監(jiān)獄日常外出量進行估算，適當考慮外出就診住院人員的數量?！　?br /> 3.腳環(huán)設備：一般與手持機一比一配比。數量可按監(jiān)獄日常外出量進行估算，適當考慮外出就診住院人員的數量。　　
4.4G圖傳終端：用戶采購，可按用戶需求自行采購?！　?br /> 五、主要設備參數　　
4G視頻圖傳設備　　
1)視頻編碼格式：H.264HighProfile；分辨率1080P，支持雙碼流。　　
2)音頻編碼格式：ADPCM、G.7221c、G.711a、AACLC?！　?br /> 3)攝像頭：攝像頭角度：對角線160°；1300萬像素；　　
4)夜視功能：1顆白光燈、2顆紅外燈、紅外距離15米?！　?br /> 5)網絡功能：支持3G/4G通信，支持WIFI、NFC、藍牙通信。　　
6)工作環(huán)境：IP67防護等級，2米跌落正常工作；　　
7)工作溫度：-30℃~+60℃；　　
8)工作濕度：10%~95%，無冷凝；　　
9)電池容量：2700mAH，可更換；　　
10)重量：206g，含電池?！　?br /> 六、建設效應　　
通過本系統(tǒng)的建設，有利于監(jiān)獄全面掌握外出服刑人員的動態(tài)，為獄外押解防逃工作提供可靠的技術支撐。　　
系統(tǒng)通過外出過程的測距和定位，實現了外出服刑人員和民警之間的全程位置服務，做到了全程跟蹤，主動預警；同時，通過押解視頻圖傳功能，使監(jiān)獄可以隨時查看任務現場的實際情況；最后，一旦服刑人員脫逃，通過對服刑人員的持續(xù)定位，極大的加強了追逃能力。　　
系統(tǒng)對于獄外就醫(yī)、轉監(jiān)等過程的全程管控，彌補了傳統(tǒng)獄外管控模式的不足，進一步提高監(jiān)獄的安全管理水平為確保社會的穩(wěn)定有序而做出貢獻。