RFID技術在監(jiān)所人員定位管理中的應用

　　監(jiān)獄使用智能跟蹤定位系統(tǒng)是一個新課題，西方發(fā)達國家的監(jiān)獄先行嘗試，2005年12月AeroScout和Alanco兩家公司宣布開發(fā)出業(yè)界首創(chuàng)基于Wi—Fi無線局域網(wǎng)的RFID標簽人員跟蹤系統(tǒng)，并在歐洲某個監(jiān)獄試用。目前中國的監(jiān)獄還沒有開發(fā)出完整的智能跟蹤定位系統(tǒng)，西方發(fā)達國家和我國的臺灣地區(qū)在對假釋的罪犯和個別受保安處分的違法行為人使用“電子鐐銬”卻常有所聞。

　　實現(xiàn)人員和移動物品跟蹤定位有多種途徑，GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))是使用最廣泛、最常見的定位方式，特別適合交通工具和人跡罕至的野外作業(yè)人員的定位;近兩年開發(fā)的手機定位系統(tǒng)，利用手機與機站不間斷通訊的特點，實現(xiàn)對人員的定位跟蹤，中國聯(lián)通公司已經(jīng)開辦了此項業(yè)務;無線局域網(wǎng)(WLAN)定位是一種新型的定位方式，利用無線接入點(節(jié)點)的密布，通過“接收信號的強弱、角度、時間等，以及典型的三角算法”，測定移動目標的位置，目前開發(fā)的有基于IEEE802.11系列標準的無線局域網(wǎng)定位系統(tǒng)和基于IEEE802.15.4標準的Zig-Bee技術的無線智能傳感器網(wǎng)絡(WSN—WirelessSensor-Networks)定位方法;無線射頻識別卡(RFID)定位是一種經(jīng)濟的、精確的定位方法，利用射頻標簽與讀頭(閱讀器)的通訊聯(lián)系確定目標定位，利用局域網(wǎng)(LAN)或無線局域網(wǎng)(WLAN)實現(xiàn)定位指示。我國煤礦井下人員安全管理系統(tǒng)，已經(jīng)采用RFID定位方式。

　　監(jiān)獄的人員定位跟蹤系統(tǒng)，必須基于對罪犯矯正的需要和可能，一要人機不可分離，保證配備的跟蹤器隨身攜帶，一旦與身體分離便即時報警;二要定位準，監(jiān)獄的安全性要求定位的精確度很高，圍墻外l米與內1米是“兩個世界”，定位不準將失去定位的意義;三要功能全，對人員和其他移動目標的定位是跟蹤定位系統(tǒng)的基本功能，監(jiān)獄要求跟蹤定位系統(tǒng)還應該具有矯正人員的及時報警功能(被動報警)、罪犯超警戒區(qū)域主動報警功能等;四要投資少，運行費用低，投入和運行成本太高將阻礙跟蹤定位系統(tǒng)的推廣。

　　基于上述要求，GPS定位和手機定位顯然是不適用監(jiān)獄用于罪犯人身的定位，一是不便于攜帶，“人機不可分離”難以實現(xiàn);二是投入和運行費用高，監(jiān)獄難以承受;三是定位的精確度不高，手機定位雖然號稱定位精確度在5米之內，實際誤差在15米～50米，GPS雖然精確度在2米以內，但無論是手機定位還是GPS定位，都僅限于平面定位，無法解決樓層等立體建筑內人員的精確定位。因此，在目前技術條件下，監(jiān)獄用于對矯正人員和罪犯人身定位比較適宜使用WLAN或WSN定位和RFID定位兩種方法。

　　一、RFID跟蹤定位系統(tǒng)

　　(一)RFID基本情況介紹

　　RFID，是無線射頻識別技術(Radio Frequency Identifi.cation)的英文縮寫，是一種非接觸的自動識別技術，它是利用射頻信號和空間(電磁或電感)耦合傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。它包括電子標簽(應答器，Tag)和閱讀器(讀頭，Reader)兩部分。閱讀器又包括讀頭和天線，很多閱讀器將天線和讀頭模塊集成在一個設備單元中。實際運用中，是將電子標簽附著在被識別物體的表面或內部，當帶有電子標簽的被識別物體通過閱讀器可識讀范圍時，閱讀器自動以不接觸的方式將電子標簽中的約定識別信息讀取出來，從而實現(xiàn)自動識別物品或自動收集物品標志信息的功能。RFID目前已大規(guī)模用于商品零售、倉儲管理、生產流水線控制、動物識別、交通運輸、軍事物質跟蹤等領域。我國鐵路系統(tǒng)全面使用了RFID系統(tǒng)，用于列車運行控制和車廂調度。

　　RFID，按有無自供電分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)，自帶電源的則為有源，本身沒有電源靠閱讀器發(fā)射的電磁場激發(fā)能量啟動的則屬于無源系統(tǒng);按數(shù)據(jù)調制方式分為主動式、被動式和半主動式，主動式的射頻系統(tǒng)用自身的能量主動地發(fā)射數(shù)據(jù)給閱讀器，有源系統(tǒng)屬于主動式，被動式是利用閱讀器的載波來調制自己的信號，無源系統(tǒng)則屬于被動式，半主動式是指本身帶有電池，只起到對標簽內部電路供電的作用，數(shù)據(jù)發(fā)射仍然靠閱讀器能量場激活通過反向散射調制方式傳送;按標簽的工作頻率分為低頻(30—300KHz)、高頻(3—30MHz)、超高頻(300MHz以上如433HZ)和微波(2.4GHz以上)系統(tǒng)，頻率越低，成本越小，讀寫距離越短，反之亦然;按標簽的可讀性分為只讀標簽、讀寫標簽和一次寫入多次讀出標簽;按標簽中數(shù)據(jù)存儲器存儲能力分為標識標簽和便攜式數(shù)據(jù)文件，前者僅起到標識的作用，后者自身存儲很大的數(shù)據(jù)，可用于用戶編程。

　　(二)RFID人員定位系統(tǒng)工作原理

　　在定位區(qū)域密布閱讀器，所有需要定位的人員每人配備RFID卡，當持卡人員進入讀寫區(qū)域時，射頻標簽將定時自動與閱讀器傳送數(shù)據(jù)，并予以確認。每一個閱讀器與局域網(wǎng)相連，通過應用軟件進行計算機處理，利用電子地圖、統(tǒng)計表格、約定文字信息顯示等形式實時反映人員所在位置、運動軌跡。

　　(三)監(jiān)獄RFID定位系統(tǒng)的硬件要求

　　1.配備RFID卡。RFID卡應選擇識讀距離遠的超高頻或微波系統(tǒng)，每個標簽事先寫入指定數(shù)據(jù)，使計算機識別對應的持卡人身份，所有需要定位人員必須隨身攜帶。對監(jiān)獄而言，還必須通過強制的手段、適當?shù)拇胧﹣肀ＷCRFID卡與罪犯身體不可分離，如可鑲嵌在表帶式的裝置中，系在手腕或腳腕上。

　　2.安裝足夠數(shù)量的閱讀器。閱讀器的數(shù)量應能滿足定位計算的需要，保證人員在定位區(qū)域隨身配備的射頻卡有三個以上的閱讀器能夠閱讀。閱讀器太少，將會出現(xiàn)通訊盲區(qū)，造成定位不準。閱讀器的天線及發(fā)射功率盡可能足夠大，保證閱讀器在較遠的距離能夠順利實現(xiàn)與射頻卡之間的通訊，以盡量減少閱讀器的數(shù)量。閱讀器安裝盡量牢固，自身及其供電、數(shù)據(jù)傳輸設施不易受到破壞。

　　3.滿足通訊需要的網(wǎng)絡。所有的閱讀器可通過多串口卡直接就近連接計算機，進行本地化處理后接入局域網(wǎng);或者通過專用數(shù)據(jù)處理中間件進行本地化過濾處理后直接與局域網(wǎng)(有線或無線)相連。閱讀器通訊數(shù)據(jù)必須匯總到服務器運用專門軟件進行集中處理才能實現(xiàn)人員和移動物品的定位。

　　(四)監(jiān)獄RFID腕帶定位系統(tǒng)的性能要求

　　監(jiān)獄RFID腕帶跟蹤定位系統(tǒng)的性能很大程度上要靠應用軟件中程序設計來完成，軟件設計必須事先如下要求：

　　1.人員查詢功能。實現(xiàn)實時動態(tài)查詢和各種情況的歷史查詢?？梢愿鶕?jù)授權任意查詢現(xiàn)在何人在何地、現(xiàn)在何地有何人、何時何地有何人、何人何時在何地等狀況，不僅可以反映罪犯是否按規(guī)定路徑行走和滯留、與哪些人員接觸等情形，以檢驗罪犯完成勞動作業(yè)、遵規(guī)守紀、誠信程度等改造表現(xiàn)情況;還可以檢查帶值班民警是否按規(guī)定巡查、何時找何罪犯談話或與何罪犯接觸等各種履職情況和發(fā)生突發(fā)事件后的上溯調查。

　　2.電子地圖顯示功能。能夠在電子地圖上顯示所有射頻卡分別所在位置，點擊或劃定一定范圍后即時顯示每一個射頻卡所代表的人員身份;顯示受限人員的活動范圍;顯示任何人員不得涉入的禁區(qū)范圍;查詢某人在過去的某時間段行徑路徑能夠在圖上顯示線路軌跡;顯示各種報警信號發(fā)出的部位及對應的人員。地圖自身還應具有放大、縮小、中心移動、標尺測距、保存和打印等功

　　3.報警及提醒功能。系統(tǒng)能設定禁區(qū)范圍并確保一旦持卡人員進入立即報警;設定罪犯活動范圍，確保罪犯一旦超范圍活動立即報警;設定帶值班民警在不同時間段點名巡查的線路，一旦民警沒有履職及時得到提醒;設定任何持卡人在某一地點長時間沒有活動或活動幅度明顯小于應有幅度(休息時間除外)即報警，防止卡被丟棄、違規(guī)睡覺、人員受害等情況發(fā)生;設定標簽不工作報警，以便及時更換;設定非指定標簽發(fā)出的射頻信號而被閱讀器識讀的提醒，以便查明信號源。報警信號如果能夠與監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場廣播或對講系統(tǒng)聯(lián)動，效果更佳。

　　由于利用RFID作為監(jiān)獄人身定位系統(tǒng)一般是無源系統(tǒng)(煤礦井下定位系統(tǒng)使用的是有源系統(tǒng)，安裝在安全帽上與礦燈電源連接)，作用距離短，需要安裝大量的閱讀器或大功率的發(fā)射天線，增加投入成本;無源RFID對方向性要求很高，信號接收靈敏度差，影響通訊和定位效果。有鑒于此，基于433HZ頻率的RFID技術無線智能傳感器網(wǎng)絡(WSN)跟蹤定位系統(tǒng)應運而生。