(可行性报告)智能安全防范系统可行性方案

监狱智能安全防范系统 可行性方案 监狱智能安全防范系统 1 1概述 3 1.1监狱智能安防系统建设的必要性 3 1.2监狱智能安防系统建设的主要内容 4 1.2.1监控中心 4 1.2.2门禁系统 5 1.2.3周界安防系统 5 1.2.4移动安防系统 6 1.2.5传统安防系统的接入 6 2系统主要功能和技术指标 6 2.1系统拟实现的主要功能 6 2.2系统主要技术指标 7 3初步总体方案 8 3.1系统组成 8 3.1.1监控中心 8 3.1.2信息传输网络 10 3.1.3门禁系统 10 3.1.4周界防护系统 10 3.1.5移动监控系统 10 3.1.6传统设备接入 11 3.2系统工作过程 11 3.2.1监控中心工作过程 11 3.2.2门禁系统工作过程 11 3.2.3周界防护工作过程 12 3.2.4移动监控工作过程 12 3.2.5传统设备工作过程 13 3.3系统主要设备 13 3.3.1智能集成监控平台 13 3.3.3智能门禁安防系统 19 3.3.4智能周界安防系统 22 3.3.5无线网络安防系统 24 4 初样系统建设周期及进度安排 25 4.1初样系统建设周期 25 4.2初样系统建设进度安排 25 5技术可行性分析 26 5.1关键技术 26 5.1.1高保真度数字图像增强技术 26 5.1.2目标检测与跟踪 26 5.1.3人体异常行为分析 27 5.2主要技术途径 28 5.3总体可行性 28 6系统效能分析 28 7系统命名建议 28 1概述 1.1监狱智能安防系统建设的必要性 由于监狱本身的特殊性，其安防建设一直备受重视，经过多年的发展，各种各样的安防手段被应用到监狱的安全防范工作中，使各地监狱建设了包括视频监控、报警、巡更、门禁、语音对讲、公共广播、AB门、高压电网等在内的众多技防与物防系统，这些系统在保障监狱内外部安全方面都发挥了非常重要的作用。 目前国内监狱防卫系统由内部防卫和周界防卫组成，采取的防卫手段是以人防、物防与简单的技防相结合。这些系统都是独立运行、独立管理的，随着监狱安防应用的进一步深入，这种独立运行、独立管理的形式暴露出越来越多的问题，其中最明显的体现在几个方面： 随着对社会安全的要求越来越高，现有监狱技防手段暴露出越来越多的问题，其中最明显的体现在几个方面： （1）缺乏有效监控手段 需要安全防卫的重要场所仍以人防为主，缺乏技防手段。仅在监狱禁区内少数部位布设了监视传感器材。由于警卫人员自身的生理因素限制，因此在监控能力、监控范围、监控时间等方面存在很大的局限性。无法满足新时期监狱对安全警戒的高级需求。 （2）监控模式单一 目前已经在局部实施的视频监控以视频记录和人工监控为主，自成系统，功能单一。人工监控受人类自身生理弱点的限制，存在安全威胁、漏报、监视数据分析困难、人工报警、报警响应时间长等缺点。因此不能及时发现、处理安全威胁。 （3）存在监控盲区 监狱系统中所采用的视频监控系统、报警系统以及门禁系统等都是基于有线通信，这就使得一些不便于布线的区域成为了安防监测的盲区，另外，一成不变的监测区域也给犯罪分子以可乘之机。 （4）原有系统主要针对固定场所而设置的防卫，监控场所发生变化时不能随应用场所变化而改变。 因此，监狱安防亟需一套能够将上述各个安防系统进行有机整合并实现统一管理的综合安防管理解决方案。但是，由于传统安防在技术上不具备整合管理的基础和条件，因此，监狱安防已经发展了这么多年，一直都没能实现真正的综合管理。 而现在，两个条件促使监狱安防将率先实现真正的整合与综合管理： 一是技术层面。网络化技术向安防领域的渗透正在改变传统安防的系统架构以及业务管理模式，包括视频监控、报警、巡更、门禁等都在因网络化的到来而发生着巨大的变化，其中视频监控表现得最典型，也最彻底。借助于网络化带来的开放性、扩展性以及可管理性，监狱安防已经具备了视频监控、报警、巡更、门禁、对讲、公共广播、AB门、高压电网等各类安防业务整合管理的基础技术条件； 二是政策层面。司法部一直非常重视监狱的科技强警和信息化建设工作，这对监狱安防走向整合管理无疑将提供资金和政策面的保障。 基于上述理由，运用新的技术、采用新的手段构建一套具有全面监控、智能预警、机动灵活、全联全防新的监狱智能安防系统是完全可行的。 1.2监狱智能安防系统建设的主要内容 1.2.1监控中心 监控中心是监狱智能安防系统的中枢，负责全系统信息的汇集、处理、指令发布。 硬件包括一套计算机单元、中心显示单元、中心控制台。 软件包括系统管理软件、智能视频处理软件、无线传感器网络管理软件、应急处理数据库、监狱安防数据库。 1.2.2门禁系统 门禁系统是监狱智能视频监控系统的重要组成部分。主要由RFID射频识别单元、人像识别单元和智能视频监控单元组成，用于监狱所有设控门位的管理。 RFID射频系统：由个人身份卡和门禁识别系统组成，个人身份识别卡包含有个人的基本信息和进入权限。门禁识别系统不断产生低频编码电磁波信号，激活该区域内的标识卡。被激活的标识卡输出加密高频载波信号，门禁识别系统信息采集处理板接收到高频载波信号进行数据解密校验确认。 人像识别：个人人像事前录入系统数据库，个人人像经摄像数字化后由嵌入式软件处理后与后台系统数据库存储资料对比，相符发送确认信号。 门禁系统将采集到的RFID射频识别和人像识别信息显示在显示屏上，驱动主板语音部件进行声音提示并开启电子门。对于没有识别身份的个人，门禁系统不予放行。个人识别卡上的权限设定，规定不同身份的个人，具有进入不同警戒门位的权利。 智能视频监控：利用视频摄像和记录，对进入管理区域的人和车辆实时进行记录以备查验。 1.2.3周界安防系统 周界安防系统由智能视频监控、无线传感器网络、目标感知、智能识别以及传统声光报警设备组成，多种技术手段共同组成监狱内部全天候、全时域、全空域的安防网络。 智能视频监控：在50米以内（如果三倍变焦可以在500米），实现昼夜、全天候的目标识别、判断、告警；可以分辨物体、人、动物；可对人的动作进行危害设定，提供告警依据。 无线传感器网络：在特定的管理区域，设定一定数量的锚点，可以监控、定位特定人员的活动状态。被监控人员离开特定区域，系统将发出警告。 目标感知、智能识别：系统设有踩踏、触碰、摇晃、挤压等入侵行为发生时，探测器将采集的压力、震动、摇晃等信息，对入侵的对象进行识别区分，若是系统设定的监控对象时，即可报警并将在监控室显示器上显在现场视频，并确定报警准确位置，定位精确度小于20米。 1.2.4移动安防系统 移动安防系统由无线传感器网络、无线视频传输系统组成，主要在监狱外的状态下使用，如追捕逃犯、监区外劳动等场景。 无线电传感器网络：在监区外，利用快速部署的无线电传感器网络，形成一个电子围墙，可有效监督被监视人员的活动状态。当被监视的人员离开设定区域时，系统将发出警告。同时，网络情况也可以发回监狱指挥中心，实现远距离监视信息共享。 无线视频传输系统：在10到20公里距离内，实现实时视频图像的传递，为指挥中心提供追捕、远距离劳动等监狱外的图像信息。 1.2.5传统安防系统的接入 通过一定的接入方式，将监狱现有的安防手段，如声、光报警，广播报警等技术设备接入到监狱智能安防系统中，实现已有安防技术与新建安防系统的融合。 2系统主要功能和技术指标 2.1系统拟实现的主要功能 （1）全面监控 综合考虑监狱的组成特性（组要由监狱内各通道、楼宇、放风场所、周边地区、监仓及其他重要控制区域组成）采用多种监控手段和模式，合理的布置监控点及监控面，以最优的配置做到监控无盲区，安全防卫无漏洞。 l 对整个警戒区域实现全面覆盖和无缝监控； l 对监狱重要、特殊区域，实现24小时全天候不间断监控； l 在重要出入口、通道等，对人员或车辆身份进行复合识别，阻止非法进 入； （2）智能预警 采用智能视频分析功能，主动检测监控画面中的异常目标，自动识别目标类型，对目标的威胁程度进行评估，预先感知潜在威胁，以最快、最佳的方式发出警报和提供有用信息，使警卫人员能够提早应对安全危机。 l 在监狱周界，可实现声音、震动、红外、视频等综合报警； l 能定制监狱的电子地图，直观呈现监狱的警戒局势和现场报警信息； l 具有监狱警戒信息智能分析能力； （3）机动布控 当监控场所发生变化时能在较短时间内建立监控系统并能快速转移； 也可以根据监狱类型和目标的防卫等级选择不同的警戒手段和模块。 （4）快速处理 为有效处理威胁事件，通过智能预警引起对威胁目标的及时关注。一面对威胁目标进行实时监控预警，另一面上报重要报警信息到指控中心，以便调动人员对威胁目标进行阻止、打击，有效防止犯人对监狱进行破坏或越狱。 2.2系统主要技术指标 l 监控范围：监狱全域及监狱20公里外的区域监控。 l 监控点数：能支持的监控点50个以上。 l 监视信息类型：话音、视频、数据。 l 信息处理能力：同时响应50路以上视频。 l 可靠性和可维性：可靠性(MTBF)≥1000小时，现场级维护性(MTTR)≤0.5 小时。 3初步总体方案 3.1系统组成 监狱智能安防系统包括监控系统、信息传输网络、监控中心。系统组成如图3-1所示。 图3.1系统组成 3.1.1监控中心 监控中心的核心是智能集成监控平台。智能集成监控平台是将电子信息技术、计算机技术、图像技术、GIS技术、网络技术等先进科学技术应用到视频监控与报警处理中，以专业化的、综合性的、可视化的地理信息为基础，综合处理、分析各种报警与视频数据，提供实时的情况分析，提供可视化辅助决策信息。平台采用开放式架构和先进的集成技术，实现各类站点的集成，完成各站点之间的信息交换及联动控制。为保证系统的使用安全，监控平台提供一整套完整、严格的安全认证和权限控制体系。 根据操作权限的不同，可以将监控中心分为监控分中心和集中监控中心。监狱监控中心的结构如图3.1.1所示。 图3.1.1 监控中心结构示意图 监控分中心实现对特定区域前端监控站点的集中统一管理、控制，详细地查看所有监管站点的详细信息，做到实时监控，同时上报威胁报警信息到监控中心和接收/转发监控中心的控制指令。可以根据系统规模和管理的需要设置多个监控分中心。 整个监狱设置一个总的集中监控中心，实现对整个监控系统的统一指挥、调度。集中监控中心接收监控分中心或监控站点的各种报警信息，融合、处理、显示报警相关的信息，并下达处理控制命令（小型监狱可以没有监控分中心）。监控中心也可以任意切换调度前端监控站点，以获取感兴趣的监控现场详细信息。集中监控中心向高一级的指挥中心上报重要报警信息并接收指挥中心下达的指令。 3.1.2信息传输网络 有线网络：监狱现有的安防网络基本上采取有线网络。因此，将监狱现有的安防网络接入到监狱智能安防系统中，实现已有安防技术与新建安防系统的融合，并形成一套分布处理、联动响应、资源共享的完整监控体系。系统主要采用基于IP网络的信息传输方式，实现信息交互和信息共享。 无线网络：采用无线网络辅助有线网络的不足，无线网络技术检测盲点区和跟踪重刑犯，实现对有线IP网络的补充。 3.1.3门禁系统 智能门禁安防系统设置在监狱的重要出入口、道口及通道处，通过在通道现场布设目标身份识别和控制目标出入的相关设备，由统一的系统控制这些设备间的互联互动，实现对出入通道的人员，从而有效保证通道的安全。 3.1.4周界防护系统 智能周界安防系统对监狱重要设施的周边进行安全防卫，对接近、翻越和破坏周界围栏的非法入侵行为及时发出报警、警告、和打击，达到周界阻挡、威慑反击、智能报警的目的。 3.1.5移动监控系统 移动监控系统是以无线传感器网络、无线视频传输系统构成的一套可移动、快速布置的无线监控系统，目的是利用无线传感器网络实现人员定位，并将定位信息传递给指挥中心。另外，通过无线多媒体传输设备把监控区域内的实时视频图像传递给指挥中心，为指挥中心提供追捕、远距离劳动等监狱外的图像信息。 3.1.6传统设备接入 传统设备主要由视频监控，声、光报警等设备，这些设备都不具有自动报警功能，因此，可以通过一定的接入方式，将监狱现有的安防手段，如声、光报警等技术设备接入到监狱智能安防系统中，实现已有安防技术与新建安防系统的融合。 3.2系统工作过程 3.2.1监控中心工作过程 安装在前端的各类监控点对监控现场进行不间断监控，并对现场的活动对象进行检测识别，当分析出威胁目标时，进行预警、报警，同时将报警相关音、视频及数据信息上传给监控中心，监控中心对报警信息进行处理，上报重要报警信息给指挥控制系统以及接收指挥控制系统的指令。对于配置有智能视频分析模块的视频监控站点，可以在监控前端实现威胁目标的自动检测、识别、跟踪和报警。 监控信息上传时，首先由各监控点将各组成设备或模块采集的信息进行数字化处理，转换成IP网络信号，然后再传输至监控中心。监控中心通过智能集成监控平台软件对前端信息进行管理，以视频信息为基础，将各类信息进行融合处理，结合电子地图在显示器上显示，或通过视频解码器将IP网络信号还原成模拟信号在电视墙上显示。监控中心是整个警戒与识别系统的控制管理中心，实现对整个系统内的监控数据进行实时查看、控制等处理。在监控中心可以随意切换到任意前端监控设备，察看监控现场。 3.2.2门禁系统工作过程 系统采用无线射频识别技术(即RFID技术)对人员的身份进行识别和认证，当出现非法目标时，通过报警主机发出报警信息给后端工作站，工作站发出控制指令给现场声光报警器等防卫设施，对非法目标进行阻挡并告警。通知前端的警卫对情况进行排查。系统架构如所示下： 图3.2.2 3.2.3周界防护工作过程 周界现场的感应探测装置对周界区域的非法接近、翻越、破坏的行为进行监测、告警。通过无线声/振动传感器网络实现对目标的感应探测、报警。报警主机集成管理报警信息，联动报警现场相关设备对威胁目标进行现场告警、控制。后端监控工作站接收报警相关的现场信息，进行融合处理、集中显示，监控人员通过工作站察看、分析、处理报警信息，并发出相关控制指令到前端监控设备或人员对报警事件进行处理。必要时将报警信息上报监控中心。 3.2.4移动监控工作过程 通过一组无线电网络传感器布置一个电子监控区域，将传感器节点佩戴在犯人身上，利用定位机制实时掌握犯人的活动情况。传感器节点获取的数据可以在本地进行简单处理，然后，进行聚集并传送到基站(PC机或PDA)，监狱的远程服务器和监测系统对每位被监测犯人的指标进行实时分析，通过监控系统判断犯人的实时状况。如果发现犯人出现异常或危险则进行报警并快速做出措施。 无线多媒体传输设备把监控区域内的实时视频图像传递给指挥中心，为指挥中心提供追捕、远距离劳动等监狱外的图像信息。 3.2.5传统设备工作过程 传统设备主要由有视频监控，声、光报警等设备，这些设备都不具有自动报警功能，因此通过一定的接入方式，将监狱现有的安防手段，如声、光报警等技术设备接入到监狱智能安防系统中，当监控中心接收到报警信息，监控中心便自动的发出指令，发出报警声音、打开广播或打开灯光。 3.3系统主要设备 3.3.1智能集成监控平台 3.3.1.1组成及工作原理 智能集成监控平台系统以通信传输网络位依托，包括智能化接收设备、无线网络、无线多媒体传输设备、传感器存储服务器、中心服务器、监控客户端、大屏幕、操控台、电源及外围设备等硬件设备，以及对各监控信息进行综合处理、控制、显示和协调处理的数字监控平台软件系统。 工作原理：智能集成监控平台系统是监狱安全警戒与识别系统的中心，它联结分布在现场的各类监控站点或系统为一个互相协调、统一工作的整体。监控中心系统接收现场各种监控设备的信息，进行融合、处理、显示，可通过监视器、电视墙、显示器、无线传感器、无线多媒体传输设备等终端进行展现。监控中心同时下达控制指令给前端的各类监控设备，进行统一的管理控制。此外，监控中心将达到一定威胁级别的威胁目标信息上传给指挥控制中心，并接收指挥控制中心的指挥控制指令，并转发相关指令到前端的监控设备。 智能集成监控平台系统可以安装在任意一台电脑，通过加入监控网络成为监控客户端，并通过权限控制方式实现对相关监控站点的管理控制。 3.3.1.2功能 智能集成监控平台系统是依托监狱网络平台，汇集各种监控站点的信息资源，对各类监控信息进行综合处理、集中存储，并对各种监控站点进行集中控制、管理。系统实现功能包括： l 前端监控信息接入显示 对监控现场的各监测点监测的数据进行接入、融合处理、直观显示。以视频为核心，采用各种编/解码手段，结合电子地图模拟重现实际的监测场景。监控人员可任意切换各路监测信息，全面掌握现场信息。当出现报警时，可自动切换监视场景。 l 现场报警处理 综合处理各类报警信息，对现场报警信息的报警类型、报警区段、地理位置给出各种提示，当多点同时报警时，报警提示可轮换播报。 l 计算机辅助报警事件分析 综合分析已经发生的报警事件，对相关数据进行挖掘，形成报警处理知识，为后面发生报警事件的处理提供辅助参考，提高报警处理的速度。 l 监控设备管理 通过网络管理分布在整个监控网络中的网络视频监控设备、门禁控制设备、周界防护监测设备，无线多媒体传输设备，包括设备搜索定位、参数配置、参数修改、设备内核程序升级、设备状态巡检、设备的布防撤防等。 l 集中存储监控信息 对所有远程传输的音视频报警信息集中存储，同时对集中存储的信息进行冗灾备份处理。所有监控客户端可共享这些信息，实现对历史资料的特征检索或回放。 l 数据转发 作为数据交换中心，执行数据转发任务。将接收数据转发给来访问的客户端，将客户端发送过来的控制指令及相关数据转发给前端的处理设备。将相关的报警信息上报指挥控制系统，转发指挥控制系统下达的指挥控制命令。 l 系统日志 生成登录日志、警报日志和安全日志，用于记录系统发生的不同类型的事件，记录系统的操作以及运行情况，一旦系统发生故障，可作为查找故障原因的依据之一。 l 系统管理 监控系统功能丰富，监控点数量庞大，为严格控制对监控系统的使用和管理，需要建立一套完善的安全管理体系，保证系统的安全。系统管理提供建立用户、对用户授权、建立系统管理员、设置系统审计员角色等功能，实现对监控系统的合理安全使用。 l 扩展功能 扩展功能主要是指提供一些辅助手段对集中监控系统的基本功能进行扩展使用。监控中心收集的数字信号通过解码设备处理后在电视墙上显示，通过键盘完成各种控制功能，如视频切换、录像调看等功能。结合防区的电子地图直观模拟再现监控现场，使用语音对讲和其他安全管理手段对接收到的报警信息进行处理。 3.3.2智能视频分析系统 3.3.2.1组成及工作原理 智能视频分析系统采用DSP/FPGA方式，内嵌高性能的智能监控算法，实现功能强大的智能视频分析功能，该模块把“大脑”加入到了前端视频监控设备的“眼睛”中，能够自动地对安防区域实现智能监控，对威胁目标进行自动检测、识别、跟踪、报警等。 图3.3.2.1-1 系统框架图 智能视频分析系统的框架如图2-9所示，模块的核心是主频为1GHz的数字信号处理器TMS320C6416以及自主设计的底板组成，将智能视频分析的各种算法嵌入芯片，并经由TCP/IP联入监狱安防网络。智能视频分析模块支持多种编码的复合模拟视频信号的输入，同时也兼容IP摄像机的信号输入。 智能视频分析模块在接入视频信号后即可启动智能视频的各项功能，无需后台的任何操作。同时也可以通过后端的智能视频配置软件对前端智能视频分析系统进行功能的更改或配置，启动其他智能监控的一个或多个功能。应用模式如图2-10所示： 图3.3.2.1-2 智能视频分析模块应用模式 本系统具有以下几个特点： l 模块化设计：易于安装与使用，具有极强的通用型。系统通过前端安装智能 视频分析模块，经后端的智能监控配置软件的初始化后既能实现各种智能监控功能。 l 通用视频输入接口：可支持各种摄像头（白光、低照度和红外摄像头）的视 频输入。输入的视频图像可以是模拟的视频信号，也可以是经过编码的数字视频信号。因此，智能视频分析模块可用于新的数字化智能视频监控系统的建立，也可用于传统模拟视频监控系统的智能化改造。 l 基于策略的响应机制：内置策略模块，能够根据监控区域的特定需求量身定 制报警策略。 l 多系统联动功能：通过多个视频监控设备和对应的智能分析模块实现更为智 能化的监控联动。实现监控区域无缝化，可疑目标跟踪接力等功能。 3.3.2.2功能 智能视频分析系统具有的功能有： l 目标物体种类识别：自动对检测出的运动目标进行类型识别，例如：人、 人群、汽车等。 l 自动入侵检测：在监狱禁区、要点部位的周界、系统设置的虚拟区域、 虚拟警戒线处，当发现人和车辆有入侵运动时,进行预警。 l 遗弃物检测：在监狱内环境下自动探测无人看管包裹或物体，发现后引 发报警，为处理可能的包裹炸弹或丢弃的违禁品提供信息。该功能也可用于发现机监狱放风区的异物。 l 物品搬移检测：监视监狱关键贵重的设备设施，检测监视对象的位置是 否移动，发现移动后进行报警，该功能具有保护监视对象不被偷盗或破坏的功能。 l 烟火检测：通过视频图像自动识别火焰和烟雾，并标明烟、火位置。 l 视频异常检测：当前端图像信号异常或丢失时，系统可自动检测并发出 报警信息，以提醒工作人员。 l 值班在岗检测：目标物如警卫只能在设定区域内活动或站岗，当离开区 域超过预设时间时报警。 l 自动跟踪目标：自动控制摄像机对符合警戒条件的单一运动目标进 行持续的自动跟踪，使之位于图像画面的中心。 l 多摄像头跟踪接力：通过多个摄像头的跟踪接力实现可疑目标跟踪雾盲 区，当跟踪的目标即将脱离监视范围的时候，自动联动相关区域的智能监控站点，并继续对可疑目标进行检测和跟踪。 l 多目标跟踪：当监控画面出现多个符合条件目标时，系统自动保持包含 全部目标的跟踪画面，并显示每个运动目标轨迹。 l 自动特写拍摄：在保持持续追踪的前提下，自动进行镜头的方向和焦距 控制完成放大特写跟踪拍摄。 l 自动告警与录像：不间断自动分析摄像机画面，自动发现入侵目标后立 刻向监控人员发出声光告警，提醒其进行现场处理。同时启动录像。 l 报警规则设置：系统支持自由设置虚拟区域、虚拟警戒线，定义区域和 警戒线上的允许/不允许运动规则，定义人员的特殊行为等，作为智能报警的依据。 3.3.2.3技术方案 智能视频分析系统的核心是DSP/FPGA视频分析模块，为尽量减少网络传输延时造成图像滞后或图像压缩/解压造成的图像失真，本系统设计将DSP视频分析单元置于视频采集前端。视频信息、控制信息以及联动预警信息均通过TCP/IP网络进行传输。 智能视频分析系统主要包括A/D转换模块、智能分析模块、决策模块、图像压缩模块等。通过A/D转换模块采集前端摄像头的视频信息并传入智能分析模块。智能分析模块嵌入了包括可疑目标检测、运动目标跟踪、非正常行为预警和人体行为理解等等所有需要实现的智能视频分析功能。通过后端监控服务器的智能视频配置软件可以对智能分析模块的功能进行初始化。监控人员可以根据监控环境的需要，通过配置软件进行快速的设置和启动。并且可以同时启动一个或多个智能视频的功能。在完成智能分析模块的配置后，系统可以脱离后端监控服务器独立运行。 智能分析模块工作流程如图3.3.2.3： 图3.3.2.3工作流程图 在完成智能图像分析后，进入决策模块。通过决策模块对视频图像处理的结果进行分析并迅速给出决策。包括忽略预警信息、传输预警信息到后端监控站点、启动视频录像功能以及自动联动其他监狱安防系统等。 3.3.3智能门禁安防系统 3.3.3.1组成及工作原理 智能门禁安防系统设置在监狱的重要出入口、道口及通道处，通过在通道现场布设目标身份识别和控制目标出入的相关设备，由统一的系统控制这些设备间的互联互动，实现对出入通道的人员，从而有效保证通道的安全。 系统的基本组成如图3.3.3.1所示。 图3.3.3.1 智能门禁安防系统组成示意图 系统：基本设备包括门禁控制设备、RFID射频卡识读设备、摄像头、报警装置等，实现RFID卡信息的采集和识别以及异常报警等。 后端：包括主控计算机和系统管理控制软件。管理控制软件是后端系统的核心，软件实现对前端控制站点的出入方案设置、身份信息存储、日常状态管理、参数设置、操作权限控制等管理功能，同时实现前端信息的显示、报警信息处理、及远程控制门禁开关等控制功能。软件的运行环境包括WINDOWS操作系统和数据库管理系统，建立身份卡信息库、系统运行日志数据库等，作为实现人员身份识别和进出统计分析报告的基础。 通信传输系统：采用TCP/IP网络。 3.3.3.2功能 系统实现的主要功能为以下几个方面： l 人员身份复合识别：系统主要采用无线射频识别技术(即RFID技术)对人员身份进行复合识别。 l 出入口手动通行控制功能：系统设有手动通行控制按键开关的接口。当按下按键开关时，系统的管理控制设备将输出放行控制信号。 l 进出人员管理功能：通过建立一个完整、灵活和实时的人员管理系统，实现对进出人员的信息化、智能化、安全化管理。 l 通道通行控制：通过RFID射频卡，对通过通道的人员的身份进行识别，根据识别结果启动自动化路障。同时通过摄像机对人员行为进行监控。 l 实时网络监控功能：系统通过网络与安装系统管理控制软件的主计算机连接，在主计算机端，可通过系统管理控制软件的前景视窗实时监控读识现场场景，并人工向管理控制设备发送控制指令等。 l 统计报告功能：系统管理控制软件提供统计报告功能，对系统产生的事件信息进行综合统计分析。 l 与视频监控系统联动：当出现非法通过报警事件时，系统通过与视频监控系统的接口，联动附近的监控摄像机，对事件的整个过程进行记录。 3.3.3.3技术方案 系统工作原理：系统采用无线射频识别技术(即RFID技术)对人员的身份进行识别和认证，当出现非法目标时，通过报警主机发出报警信息给后端工作站，工作站发出控制指令给现场声光报警器等防卫设施，对非法目标进行阻挡并告警。通知前端的警卫对情况进行排查。 智能门禁安防系统主要由RFID射频识读系统、报警装置以及后端主控计算机和通道管理控制软件组成。前端与后端之间通过TCP/IP网络相连。系统硬件结构如图3.3.3.3所示。 图3.3.3.3智能门禁安防系统硬件结构 l 违禁物检测仪：检测人体身上的各种违禁物品 l RFID射频卡识读设备：RFID射频卡及其读写设备和管理系统组成，快速进行人物的身份识别。。 l 报警装置：由高分贝扬声器和可旋转探照灯组成，对可疑目标进行现场告警，通过报警主机进行控制。 l 网络交换机：实现前端防护控制设备和后端监控节点数据高速网络互联。 l 工作站：用于显示监控视频和处理各种报警信号，通过监控人员控制。 3.3.4智能周界安防系统 3.3.4.1组成及工作原理 智能周界安防系统对监狱重要设施的周边进行安全防卫，对接近、翻越和破坏周界围栏的非法入侵行为及时发出报警、警告、和打击，达到周界阻挡、威慑反击、智能报警的目的。 入侵防护系统由智能视频监控、光纤震动传感系统、无线传感器网络等组成。系统组成如图3.3.4.1所示。 图3.3.4.1智能周界安防系统组成 系统工作原理：周界现场的感应探测装置对周界区域的非法接近、翻越、破坏的行为进行监测、告警。通过无线声/振动传感器网络实现对目标的感应探测、报警。报警主机集成管理报警信息，联动报警现场相关设备对威胁目标进行现场告警、控制。后端监控工作站接收报警相关的现场信息，进行融合处理、集中显示，监控人员通过工作站察看、分析、处理报警信息，并发出相关控制指令到前端监控设备或人员对报警事件进行处理。必要时将报警信息上报监控中心。 3.3.4.2功能 主要功能包括： l 实现多种类型的周界报警：采用无线声/振动传感网络实现活动目标的感应报警，摄像机使报警现场直观可见，实现可视化报警。 l 实现高可靠的周界报警：通过感应报警联动摄像机对报警信息进行复核，同时通过智能视频分析模块对报警现场视频进行智能分析，实现目标的智能识别。 l 报警信息直观显示：结合周界地形图，对各种报警信息进行融合显示。 l 昼夜监控功能：采用多种模式对目标进行检测、识别，基本不受环境和气候的影响，可以24小时全天候工作。 l 报警联动功能：采用联动监控图像报警、联动夜间监控辅助光源、联动劝阻广播、设立警示牌等手段，对非法进入隔离带、攀爬、翻越围墙等行为提供及时的报警或阻挡。 l 实现周界无间隙监控：系统前端采用专用线缆，布署不受地形约束，可以方便地将各种复杂地形的周界防区布署为一个整体，实现周界的无间隙监控。系统适应性极强。 l 与视频监控系统进行联动：当监控中心接收到周界报警时，联动报警现场附近的视频监控系统摄像机，对威胁目标进行实时跟踪。 3.3.5无线网络安防系统 3.3.5.1组成及工作原理 无线传感器网络是一组传感器以Ad Hoc方式组成的有线或者无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理传感器网络所覆盖的地理区域中感知对象的信息，并传递给观察者。这种传感器网络集中了传感器技术、嵌入式计算机技术和无线通信技术，能协作地感知、监测和采集各种环境下所感知对象的信息，通过对这些信息的协作式信息处理，获得感知对象的准确信息，然后，通过Ad Hoc方式传送到需要这些信息的用户。这种以自组织形式构成的网络，通过多跳中继方式将数据传回节点(中转节点)，最后，借助节点链路将整个区域内的数据传送到远程控制中心进行集中处理。本应用场景是，在特定区域内设定一个无线传感器网络，当进入该区域的某个发射装置发生位移时，网络的后台算法模块就可以感知到位移的变化，实现发射装置的定位。 3.3.5.2技术方案 l 静态监测系统设计方案 将无线传感器网络节点布置在狱室、生产区、制高点、禁闭室、教学区、医务室等，实现对于监狱的全面覆盖。将无线传感器网络技术引入监狱安防系统，主要是因为在监狱中传感器节点非常多，布线工程非常大，并且，许多区域不适合采用有线连接，如果采用无线接入方式，则使传感器的部署变得非常方便，可以方便地增加传感器节点或改变节点的位置。通过周期性或不定期地改变监测传感器节点的位置，可以消除现有有线监测系统在监测上的盲区，通过传感器阵列对目标进行定位。并且，由于监测节点的位置经常变化，犯人无法找到监测漏洞，从而更加完善安防系统。 l 动态实时监测系统设计方案 通过将节点佩戴在犯人身上，利用定位机制实时掌握犯人的活动情况。但由于犯人数目较多，故只需传输两类数据：一是犯人的活动范围超过规定范围时；二是节点由于受到外力作用或是能量耗尽而失效时，远程中心必须检测到缺失的节点。传感器节点获取的数据可以在本地进行简单处理，然后，进行聚集并传送到基站(PC机或PDA)，监狱的远程服务器和监测系统对每位被监测犯人的指标进行实时分析，通过专家系统判断犯人的实时状况。如果发现犯人出现异常或危险则进行报警并快速做出措施。同时，本系统还可以提供其他辅助功能，如犯人的定位跟踪。通过传感器网络在对犯人必要的振动、位置指标进行实时监测的同时还允许犯人在一定范围内自由活动，这有助于让患者保持良好的情绪，对于犯人的改造很有帮助。由于每个狱室都部署相应的传感器，所以，狱警还可以全面掌握犯人的休息情况。当犯人在狱室或在狱室外活动(要求病房外也要部署传感器网络)时，狱警仍然可以对其进行定位、跟踪，并及时获取其振动、位置指标参数。 将节点佩戴在狱警身上，利用节点上配置的振动传感器和定位系统，可以实时监控狱警的工作区域和保障其人身安全。一方面当发生突发情况时，如犯人袭警或犯人之间斗殴，监测系统和远程服务中心迅速做出反应，通知警力迅速到达事发现场进行支援；另一方面，通过对狱警的定位跟踪，可以掌握狱警的工作情况，有利于提高工作效率。 4 初样系统建设周期及进度安排 4.1初样系统建设周期 项目工程周期为6个月。 4.2初样系统建设进度安排 建设整体进度可分为四个阶段： （1）方案设计阶段（1 个月）：完成具体监狱的系统建设方案，并通过专家评审。 （3）工程实施阶段（4.5个月）：完成建设全部内容。 （4）工程验收阶段（0.5个月）：完成工程试运行，完成工程验收资料的编制，召开验收评审会。 5技术可行性分析 5.1关键技术 5.1.1高保真度数字图像增强技术 监控现场获取的视频图像种类主要包括白光、红外、低照度等，如何从各种视频源中得到清晰的视频图像，准确提取出目标信息直接影响到系统对目标的监控能力，因此研究数字图像增强技术，降低图像的各种噪声、增强目标信息、确保图像颜色的恒定性等，是系统需要研究的关键技术。高保真度数字图像增强算法设计是从图像噪声分析入手，结合全局运动估计和人眼视觉特性，利用多种图像处理方法实现图像增强，算法主要包括图像噪声滤波、图像运动模糊复原，图像融合、图像色度调整等。利用高保真度图像增强技术实现图像增强，为智能视频分析提供清晰的视频源图像，同时有效提高各种环境条件下的目标监视能力。 5.1.2目标检测与跟踪 运动目标检测的目的是将视频场景中的运动目标区域从背景中分割出来。由于光照的变化、背景混乱运动的干扰、运动目标的影子、摄像机的抖动以及运动目标的自遮挡和互遮挡现象的存在，给运动目标的正确检测带来了极大的挑战。有效的提取完整的运动目标，并排除虚假区域，主要算法包括光流法、帧差法、背景消减法，并结合区域标记增强、形态学等各种方法实现。通过对这些算法的研究，提供一种运动目标检测方法，能有效解决目标检测过程中存在的常见问题，实现复杂场景下多个的运动目标检测。 运动目标跟踪的目的是在正确检测出运动目标的基础上，确定同一目标在不同场景图像中位置的过程。运动目标跟踪的精度、同时跟踪的目标数量等直接影响到系统对威胁目标的监控能力。实现在复杂背景下多运动目标跟踪，是本系统的关键技术。它需要有效的解决虚假目标干扰、光照的变化、阴影等混乱背景干扰，以及多目标的重叠遮挡、分裂合并、自身形变影响。因此需要研究一种运动目标跟踪方法，通过对检测结果进行预测、匹配、更新等操作，实现复杂背景下多目标的准确跟踪。 跟踪接力技术是对运动目标跟踪的技术功能扩展，它是通过多摄像机的联动控制实现跟踪目标的传递，让目标保持在清晰稳定的跟踪区域和监控范围以内，当跟踪目标即将脱离摄像机的监控区域时，由附近联动的摄像机自动检测出目标主要涵盖了目标跟踪模块、云台PID控制模块、摄像机联动控制模块以及跟踪接力算法模块。跟踪接力是运动目标检测、多目标跟踪、模版匹配、背景的更新以及抗遮挡等多种图像算法的综合应用，对于实现可以目标的全场景无缝监控跟踪具有重要意义。 5.1.3人体异常行为分析 人体异常行为分析是对人体的各种行为进行识别，包括非法徘徊逗留、越界行为、以及个体的跑、跳、卧倒以及爬行等行为的理解。本质上是一个人工智能问题，涉及图像处理与分析、机器视觉、人体生理运动学、模式识别等多学科领域的知识。它为威胁目标的可疑行为进行了智能判断，属于智能视频处理技术的高级领域。人体异常行为分析首先要对可疑目标进行检测和完整分割并跟踪其运动轨迹，在可疑目标或场景的检测和跟踪锁定的预处理下，制定各种匹配更新算法和相关的规则，对威胁目标的行为的进行判定；同时对人体的运动进行表示并建模，并采用动态贝叶斯网络、隐马尔可夫模型和文法技术等多种识别算法，对个体行为进行理解。因此需要对人体异常行为分析的进行深入研究，建立一套完整的算法系统，可以极大提高整个系统的监控预判能力和智能处理能力。 5.2主要技术途径 系统采用集成创新的研究方法，充分利用现有成熟设备及技术，进行系统集成，结合监狱对安全警戒的特殊需求，突破关键技术，研制关键装备。在研制手段方面，首先建立全面、实用的研制实验环境，试验突破相关技术，然后选择典型监狱环境对研制成果进行试用、验证，可以降低建设的风险。 5.3总体可行性 本方案采用的主要技术，如智能视频监控、无线传感器网络、RFID射频识别、光纤震动传感、无线视频传输等都在不同的场景中使用过，单项技术没有技术难点。针对监狱系统的使用，尽管没有先例，但原理上基本一致，只需要针对监狱的特点进行个性化设计和特殊要求的研究。总体看，本方案实施可行性强。 6系统效能分析 监狱高级智能系统效能主要体现在以下方面： （1）适应新时期监狱的安全监控警戒要求； （2）实现监狱的安全警戒从数字化向智能化的转变； （3）提高监狱安全警戒信息化管理水平。 通过对监狱已有的安全警戒系统进行数字化改造，集成先进的信息化警戒手段，建成了全数字智能化的监狱智能安防系统。系统能有机地与监狱的其它系统集成，方便地与上级的相关信息化系统接入，形成一体化的综合警戒力量。系统预留充足的信息化接口，方便系统的扩展和设备的升级换代，可以充分适应监狱需求的发展变化。 7系统命名建议 监狱智能安防系统