智能窨井防逃監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1．系統(tǒng)概述
獄內(nèi)公共區(qū)域常有罪犯活動(dòng)，而各種窨井由于聯(lián)通外界，成為防范罪犯脫逃或藏匿的重點(diǎn)管控部位。本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將井蓋的開合狀態(tài)隨時(shí)反映給值班民警，從而使民警能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況避免安全事故的發(fā)生。
系統(tǒng)可兼容原一卡通區(qū)域管控系統(tǒng)，利用原基站進(jìn)行工作，減少重復(fù)投資。
2．需求分析
當(dāng)下，安防系統(tǒng)已遍布整個(gè)監(jiān)獄，但對(duì)于獄內(nèi)地下管線的防范還是盲點(diǎn)。除了增加定時(shí)巡查的警力外，還應(yīng)通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)井蓋打開、受損等危害監(jiān)獄安全的情況實(shí)現(xiàn)智能化的自動(dòng)偵測(cè)。
監(jiān)獄指揮中心處值班民警可以實(shí)時(shí)掌握?qǐng)?bào)警點(diǎn)全面的信息，包括其附近多臺(tái)攝像機(jī)視頻、報(bào)警點(diǎn)區(qū)域的民警值班信息等，該系統(tǒng)要做到一有報(bào)警，就可以立即電子地圖顯示報(bào)警點(diǎn)、附近多處視頻、通訊信息等，便于指揮中心迅速了解警情，做出正確指揮。
3．系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)參照指標(biāo)
無(wú)線通信頻率433MHz，非此頻段的定位系統(tǒng)需提供省、部級(jí)（含）以上權(quán)威機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)報(bào)告證明空中通訊協(xié)議需采用非Bluetooth/WIFI（802.11a/b/g/n）/3G/4G 的私有通訊協(xié)議。
3.2技術(shù)選型
根據(jù)方案設(shè)計(jì)的功能要求，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)功能包括區(qū)域人員入侵情況的采集?，F(xiàn)有實(shí)現(xiàn)開關(guān)量采集的方案較多，如總線的報(bào)警主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)報(bào)警接入、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)報(bào)警接入、網(wǎng)絡(luò)開關(guān)量接入、無(wú)線報(bào)警接入等方式。下面就各種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：
網(wǎng)絡(luò)報(bào)警在穩(wěn)定性和擴(kuò)展性方面都占優(yōu)但在實(shí)際的部署過程中還需要開墻、布線施工量較大。
總線制報(bào)警主機(jī)需要的IP地址資源較少，但是完全依托于主機(jī)的運(yùn)行，一旦主機(jī)或總線出現(xiàn)問題，則該主機(jī)下的所有報(bào)警設(shè)備全部失效。在實(shí)際部署中也需要開墻、布線施工量較大，不便于未來(lái)的擴(kuò)展和升級(jí)。
網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的接入都依托于該設(shè)備，可接入設(shè)備的數(shù)量存在限制，未來(lái)的擴(kuò)展性方面較差，同時(shí)也存在施工布線的較大工作量。
物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，1、根據(jù)司法部的管理要求監(jiān)獄內(nèi)不允許使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所以本次設(shè)計(jì)采用的是在433Mhz頻段上的自主協(xié)議，而非IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在保密性上得到保證；2、該方式擴(kuò)展極為方便，無(wú)需另外的布線就可以完成區(qū)域內(nèi)終端的擴(kuò)展；3、該方式的協(xié)議與未來(lái)可能實(shí)施的大隊(duì)學(xué)員流動(dòng)及點(diǎn)名管理的系統(tǒng)相兼容，基站部分可以復(fù)用，保障了監(jiān)獄投資的可靠性和前瞻性。
特別針對(duì)井蓋報(bào)警，井蓋安裝在道路中間，如果選用有線模式則需要破路放線，這個(gè)幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。
3.3組成及原理
監(jiān)獄井蓋報(bào)警系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分為三部分，第一部分為前端采集部分，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)前端報(bào)警開關(guān)信號(hào)；第二部分為提示部分，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)當(dāng)發(fā)生報(bào)警的情況下可以通過門燈、軟件界面等多種形式快速提示民警；第三部分為后臺(tái)服務(wù)部分，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)的處理、下發(fā)并與其他的系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，如：視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。
本次物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)主要是依托定位系統(tǒng)的技術(shù)平臺(tái)開發(fā)的系統(tǒng)，系統(tǒng)原理圖如下：

（1）窨井防逃監(jiān)測(cè)器
采用機(jī)械行程控制原理識(shí)別井蓋的打開和關(guān)閉。偵測(cè)器集成了無(wú)線報(bào)警上傳模塊，可將報(bào)警信號(hào)以無(wú)線方式上傳至無(wú)線定位基站。
（2）CS(Cell Station，基站)
部署于需要無(wú)線覆蓋的區(qū)域。接收移動(dòng)點(diǎn)發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，并傳輸至基站控制器。
（3）CSC(Cell station Controller，基站控制器)
每個(gè)基站控制器最大負(fù)載72個(gè)基站，采集基站數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)至定位服務(wù)器和系統(tǒng)資源控制器。
（4）NMS(Net Management Server，網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器)
提供系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程管理、配置、更新及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與性能監(jiān)測(cè)功能。
（5）SRC(System Resource Controller，系統(tǒng)資源控制器)
協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的空中資源，控制各個(gè)基站和移動(dòng)設(shè)備的資源分配。
（6）LSS(Locating System Server，定位引擎)
系統(tǒng)算法核心單元，提供實(shí)時(shí)位置服務(wù)。依據(jù)前端采集的移動(dòng)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過精密定位算法實(shí)時(shí)輸出每個(gè)移動(dòng)點(diǎn)位置信息，本次項(xiàng)目暫時(shí)不涉及該部分的功能。
（7）APPS(Application Server，應(yīng)用服務(wù)器)
系統(tǒng)應(yīng)用核心單元，依托LSS的位置服務(wù)，進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用。本項(xiàng)目中應(yīng)用只包含移動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)和ID的上傳。
系統(tǒng)流程為窨井防逃監(jiān)測(cè)器在系統(tǒng)中入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在微蜂窩中建立通訊鏈路，完成鏈路后按照用戶的定義要求時(shí)間間隔發(fā)送移動(dòng)設(shè)備自身的ID號(hào)和狀態(tài)，系統(tǒng)軟件客戶端將ID和狀態(tài)轉(zhuǎn)化為報(bào)警點(diǎn)和采集點(diǎn)顯示在界面中，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)軟件與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行的對(duì)接實(shí)現(xiàn)報(bào)警視頻聯(lián)動(dòng)、信息聯(lián)動(dòng)等功能。
3.4初步功能設(shè)計(jì)
1、井蓋開合狀態(tài)顯示
系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)每個(gè)井蓋的開啟狀態(tài)，當(dāng)井蓋被打開時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)偵測(cè)出井蓋被打開，并以信息提示的方式提醒民警給予關(guān)注。
2、視頻聯(lián)動(dòng)觀察
系統(tǒng)能夠根據(jù)窨井防逃監(jiān)測(cè)器發(fā)出的報(bào)警信息聯(lián)動(dòng)附近的監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)出相應(yīng)井蓋周邊的監(jiān)控圖像。
3、井蓋傳感器狀態(tài)
井蓋傳感器以固定時(shí)間（48S）向系統(tǒng)發(fā)送心跳狀態(tài)、電量狀態(tài)等信息，當(dāng)井蓋傳感器出現(xiàn)故障或低電量后可及時(shí)告知系統(tǒng)，做到自我檢查。
3.5產(chǎn)品參數(shù)
1、智能井蓋傳感器性能
1）嚴(yán)密防水處理：窨井內(nèi)環(huán)境是：高濕度、高溫度（夏季），甚至暴雨季節(jié)還需要泡水等，傳感器工作環(huán)境非常惡劣。井蓋傳感器設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)防水、防腐蝕 等做嚴(yán)格處理；
2）低功耗：井蓋傳感器采用特殊的數(shù)據(jù)交互機(jī)制，大大延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。全天候工作模式下，續(xù)航時(shí)間不低于5年。
3）低電量提醒：電子腕帶電量低至警戒值時(shí)，系統(tǒng)主動(dòng)提示電量不足信息。
2、智能井蓋傳感器參數(shù)
通訊頻率：433MHz；
靜電放電抗擾：在空氣放電8kV，接觸放電6kV試驗(yàn)中允許樣機(jī)有小于200ms的暫時(shí)變化，試驗(yàn)后樣機(jī)工作正常；
輻射功率：10dBm
調(diào)制方式：GFSK
防護(hù)級(jí)別：IPx6