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基于物联网的监狱安全防范系统的设计与实现.doc
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基于物联网的监狱安全防范系统的设计与实现.doc
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目 录
Abstract .............................................................................................................................................II
第一章 绪论......................................................................................................................................1
1.1 选题背景..............................................................................................................................1
1.2 国内外研究现状..................................................................................................................1
1.3 研究目的和意义..................................................................................................................3
1.4 研究内容及论文组织结构..................................................................................................3
第二章 相关技术分析......................................................................................................................5
2.1 物联网安防技术分析..........................................................................................................5
2.2 JMS 技术分析 .....................................................................................................................6
2.2.1JMS 的体系架构 .......................................................................................................6
2.2.2JMS 模型和传递消息的方式 ...................................................................................6
2.2.3JMS 应用程序接口 ...................................................................................................7
2.3 统一建模语言......................................................................................................................7
2.4 本章小结.............................................................................................................................8
第三章 系统的需求分析..................................................................................................................9
3.1 需求分析过程......................................................................................................................9
3.1.1 达成共识...................................................................................................................9
3.1.2 确定系统的参与人员.............................................................................................10
3.1.3 确定系统的边界.....................................................................................................10
3.1.4 确定系统的功能.....................................................................................................10
3.2 系统功能需求....................................................................................................................10
3.3 性能分析............................................................................................................................14
3.4 可行性分析........................................................................................................................15
3.4.1 技术可行性............................................................................................................15
3.4.2 经济可行性............................................................................................................15
3.4.3 管理可行性.............................................................................................................15
3.5 本章小结...........................................................................................................................16
第四章 系统的设计........................................................................................................................17
4.1 系统总体结构设计............................................................................................................17
4.2 视频监控和分析的设计....................................................................................................18
4.2.1 视频编码.................................................................................................................19
4.2.2 视频解码.................................................................................................................22
4.2.3 图像传感器的选型与设计.....................................................................................23
4.3 监狱门禁监控的设计........................................................................................................24
4.3.1 拓扑结构的设计.....................................................................................................24
4.3.2 门禁监控流程的设计.............................................................................................25
4.3.3 红外传感器的选型和设计.....................................................................................26
4.4 外来车辆监控的设计........................................................................................................27
4.5 数据库的设计....................................................................................................................27
4.5.1 数据库的概念设计.................................................................................................28
4.5.2 数据库的逻辑设计.................................................................................................29
4.5.3 数据库访问策略的设计.........................................................................................31
4.5.4 数据库的备份和恢复的实现.................................................................................32
4.6 本章小结...........................................................................................................................34
第五章 系统的实现........................................................................................................................35
5.1 系统主要安防功能的详细设计和实现............................................................................35
5.2 系统安全问题及对策........................................................................................................42
5.2.1 Windows 验证 ........................................................................................................42
5.2.2 Forms 验证 .............................................................................................................42
5.2.3 系统物理安全的实现.............................................................................................42
5.2.4 系统网络安全的实现............................................................................................43
5.2.5 系统应用安全的实现............................................................................................45
5.3 本章小结...........................................................................................................................46
结论..................................................................................................................................................47
参考文献..........................................................................................................................................49
致 谢................................................................................................................................................52
1
第一章 绪论
1.1 选题背景
随着我国监狱规模的不断扩大,相应的警察数量人手不充足的情况凸显,通
过增加人员来促进管理达标不能满足监狱管理实际的需要。在现代社会,科技飞
速进步的同时引起了我们对监狱管理的重新思考,如何使得管理更加规范化,更
加现代化,已经是亟待解决的问题。
一般的监控系统主要是通过视频监控这个手段,通过在主要的房间、门禁安
装监控摄像头的形式来对监狱的安全情况进行监控
[1]
。但是不同的硬件系统是不
同的厂商提供,相关数据的标准不统一,相关业务规范很难达到一致,各个单独
的部件难以同时使用,通联不畅,以至于监狱管理流程间衔接难度大、处理紧急
情况的水平不够、处理紧急情况的速度达不到相关要求
[2]
。
为了提高司法部门的监狱的安防能力,进一步降低监狱内可能发生的安全隐
患和安全事故的可能,需要对监狱内的各种类型的安全防护方案情况进行实时监
控,通过监控收集到安全防护的数据,然后对这些数据进行分析和统计。找出可
能出现的监狱内的安全隐患。这是当前监狱安全监控研究的热点问题
[3]
。本文使
用的物联网的相关技术正好能够解决上述的问题。所以,本课题就以物联网为依
托,根据整个监狱安全防范系统的体系架构的研究,设计了基于物联网的监狱安
全防范系统的网络结构、硬件结构和软件结构。基于物联网的监狱安全防范系统
不仅实现了监狱安全防范的自动监控,还能对监控到的数据进行分析和处理,在
降低监狱安全隐患的同时,能够使用科学的手段来进行整个监狱范围内的各种指
标的管理,提高了监狱内整体的管理水平。
1.2 国内外研究现状
美国的智能安防一直处于国际领先地位,但是发展了一段时间之后,像印度、
韩国、新加坡、英国、法国等国家建立的监狱安全防范系统也各具特色
[4]
。虽然
技术发展了,应用也普及了,但是在智能安防方面的智能化技术防护并没有得到
全面的发展。虽然在很多的小区或者监狱里都安装了安防系统,但是这些系统都
不是全方位的安防系统,也没有针对这方面的综合性解决方案的案例
[5]
。
在西方的有些国家是比较早将物联网技术应用到监狱安防的,把科学技术与
监狱现代化管理思想融合,结合先进的管理理念,建立一个充满现代化元素的监
狱
[6]
。
在发达的西方国家,在监狱中已经开始普遍的使用信息化技术、互联网技术
和 物联网技术,其中使用最多的就是射频技术。引进的 PMS (the prison
management system,罪犯管控系统),这是对罪犯的信息管控的方法,它既能
使得数据处理透明、简单,也能创建一个中央数据库
[7]
,这样能够为监狱提供可
靠的数据支持,对于监狱管理者而言,数据内容的共同使用能够便于让管理人员
知道囚犯的动态,降低监狱内部案件的发生率,对服刑人员的心理波动能及时掌
握
[8]
。
早在 90 年代初期,美国和欧洲一些国家已经出现了监狱管理数据系统,大
部分地方都有着很规范的科技化的管理架构
[9]
。每个地方都设置了多个数据信息
处理中心,一个设在指挥中心,其余设置在各个监房内
[10]
。各个计算机网络服
务中心利用内部局域网互联,通过中心里面设置的计算,把囚犯的信息都记录在
服务里面,最终汇总至指挥中心。
在我们通常使用的系统里面有罪犯的分类、犯罪的详细记录、囚犯的个人编
号、生理数据、照片及个人的基本信息等,中心数据库的容量很大,对于罪犯的
相关信息都能放在里面,能够详尽的提供内狱警查询使用,具有至关重要的作用
[11]
。
在相关的系统里面,我们都能很容易的同时搜索到罪犯的信息,这里面都是
采用了数据库的相关技术内容。网络数据库将监狱与公安局、司法部门等进行互
联互通,对于管理方面言,数据的共同使用其实质就是把系统通过相关的手段集
中起来进行处理罪犯的相关信息内容
[12]
。
当前,一般都在监狱安防系统中采用 RFID 射频技术来进行电子信息的采集,
以方便警察办案等
[13]
。我国的物联网技术在监狱的应用情况起步较晚,技术相
对发达国家来讲不太成熟。也有一些业界的专家人士对于物联网在监狱安防中的
应用进行了论述。徐曼在其 2013 年发表的论文中提到:要想通过使用科技的手
段提高警务能力,就需要把监狱与物联网的相关内容充分融合,运用相关技术提
高监狱的管理水平
[14]
。王刚在其 2013 年发表的文章中提到:监狱安全管理中使
用物联网相关技术环节,提高系统的运行效率,能够提高获取信息的准确性,能
够实现科技强警,科技兴监的目标。同时,能够提高确保监狱管理部门高效运行,
并做到各个部门间的精准配合,提高监狱管控效率
[15]
。奚吉等在他们 2014 年发
表论文中提出了一种把视频分析和物联网充分融合的管控系统,该系统包括监控
终端子系统和服刑人员活动网络定位监测子系统,系统利用视频分析技术对囚犯
的行为进行监控,通过实验得出,系统使用的 SVM 识别方式进行目标的分类识
别,分类效果较好,效率较高,能够实现多种防卫相结合的优点
[16]
。
彭辉,金信苗在其 2016 年发表的论文中提出一套监狱人员实时定位报警系
统,系统对人员位置进行实时监控,并与现有的主动安防措施进行联动,这样监
3
狱的安全管理成为了一个立体、主动的人员安防体系。这个系统为监狱安防智能
化和信息化提供了一个参照,具有一定的应用价值
[17]
。
1.3 研究目的和意义
通过物联网技术来建立监狱的安全防范系统能把监狱原有的执法、工作方式
以及单独的安防主体和信息化内容融合,能有效地提升单位工作的科学性和合理
性。科学技术越来越发展,监狱的信息化程度也将持续发展。具有如下特点:
(1)提升电子平台的效率。通过利用办公自动化系统使得工作在内部网上
效率提升,部门内部的平常工作实现了无纸化和网络化,工作成本消耗大幅减少,
工作效率大幅增加。
(2)提升科技运用水平。将多类系统综合利用,如门禁系统、视频监控、
视频分析等进行集成。
(3)工作规程更加的简单,工作反应速度明显加快。对于工作内容能够更
加迅速的处理,让单位各环节部门能够及时使用信息内容。
(4)增强监狱的安全性能。监狱科技化水平,增加监狱的安全。
1.4 研究内容及论文组织结构
本课题的研究内容主要是:按安防系统的实际功能需求,基于物联网技术的
监狱安全防护系统可以分为信息采集层、数据传输层、信息处理层、应用层等四
个层次,通过各层次之间的相互协调与配合,达到实现安防系统数据采集、问题
发现、保证安全、及时报警等功能的目的。基于物联网的监狱安全防护系统主要
实现监狱的视频监控、门禁监控、消防监控、固定资产监控和车辆监控等一系列
功能。该论文的组织结构如下:
第一章:描述本文的研究背景、意义以及当前国内外研究的现状,并描述本
文的组织结构等。
第二章:介绍本文研究设计的物联网技术条件下的监狱安全防范系统所涉及
的相关技术,主要包括数据库开发技术、系统开发技术、开发模式分析、软件建
模技术、物联网技术等。
第三章:对基于物联网技术的监狱安全防范系统的需求分析进行介绍,主要
分析了系统的需求分析和功能需求内容、系统性能分析以及可行性分析等。
第四章:对基于物联网的监狱安全防范系统进行总体设计和分系统的详细设
计,主要包括系统的总体结构设计、视频监控设计、门禁监控设计、消防监控设
计、固定资产监控设计、车辆监控设计以及数据库设计等。
第五章:系统功能的实现。主要对基于物联网监狱安全防范系统的系统功能
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