一、系統(tǒng)概述

在當(dāng)前監(jiān)管工作中，預(yù)防罪犯意外死亡是監(jiān)管安全管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。造成罪犯意外死亡的原因有很多，但一個(gè)主要的原因是未能提前發(fā)現(xiàn)罪犯存在的生理和心理隱疾，從而無(wú)法采取主動(dòng)有效手段進(jìn)行預(yù)防。在此情況下，利用智能化的生命體征檢測(cè)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)罪犯的生理指標(biāo)的自動(dòng)采集、自動(dòng)分析、主動(dòng)預(yù)警就顯得非常重要。

本方案擬通過(guò)建設(shè)智能生命體征檢測(cè)床墊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述功能，以切實(shí)提高監(jiān)獄防范能力，為降低監(jiān)獄意外死亡風(fēng)險(xiǎn)提供技術(shù)支撐。

建設(shè)目標(biāo)

通過(guò)系統(tǒng)的建設(shè)，將達(dá)到如下目標(biāo)：

在夜間，利用物聯(lián)網(wǎng)生命體征感知技術(shù)對(duì)罪犯進(jìn)行實(shí)時(shí)、主動(dòng)的檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)罪犯的異常狀況，提高監(jiān)獄重點(diǎn)時(shí)段內(nèi)的安全保障能力。

 

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)原則

（1）安全性

由于系統(tǒng)使用的場(chǎng)景為監(jiān)獄內(nèi)對(duì)罪犯流動(dòng)的管理，而監(jiān)獄本身的性質(zhì)決定了，安全是第一位的。因此，在系統(tǒng)的安全性上的要求很高，在設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮整個(gè)系統(tǒng)的安全機(jī)制，建成的系統(tǒng)應(yīng)具有安全保密性，不但要進(jìn)行嚴(yán)格的權(quán)限管理，還要采取先進(jìn)的、可靠的安全保密措施。

（2）先進(jìn)性和成熟性

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用先進(jìn)成熟的技術(shù)和設(shè)備，建成性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的系統(tǒng)，既可保證當(dāng)前系統(tǒng)可靠的應(yīng)用，又能適應(yīng)未來(lái)技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。

先進(jìn)性，能保證系統(tǒng)符合國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，便于擴(kuò)充和發(fā)展；成熟性，則代表可靠穩(wěn)定、性價(jià)比好。

現(xiàn)代科技向以計(jì)算機(jī)為核心的信息化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，故在滿足需求而成本又相對(duì)不高的情況下，應(yīng)優(yōu)先設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化、信息化的方案。

（3）可靠性與穩(wěn)定性

整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)的連接性，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

（4）可擴(kuò)展性

設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到今后的發(fā)展，使系統(tǒng)能隨著監(jiān)獄的需求而擴(kuò)展，防止重復(fù)投資，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有充分的余地，方便日后擴(kuò)容、升級(jí)及集成。

硬件、軟件產(chǎn)品的選擇都要堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化的原則，首先采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其次考慮流行的和實(shí)用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，軟件應(yīng)采用開放式結(jié)構(gòu)。

（5）實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、方便性

建設(shè)就是為了使用，故要充分考慮系統(tǒng)的實(shí)用性，不能華而不實(shí)，應(yīng)結(jié)合監(jiān)獄實(shí)際提出合理需求，根據(jù)需求合理設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化組合，采用合理的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

設(shè)備選型時(shí)，既要滿足性能要求，又要兼顧設(shè)備的價(jià)格，盡量少花錢多辦事。

在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)上，力求簡(jiǎn)單實(shí)用、界面友好、便于操作、易于掌握，操作人能輕易的使用和維護(hù)。

2、現(xiàn)狀分析

罪犯身體健康狀態(tài)直接影響著監(jiān)獄的安全。同時(shí)，罪犯的生命體征也是對(duì)罪犯心理和生理分析的重要參考。現(xiàn)有的生命體征偵測(cè)系統(tǒng)大多采用腕帶形式，但由于罪犯實(shí)際佩戴時(shí)無(wú)法按要求做到位置固定、緊貼皮膚，因此檢測(cè)結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確而失去實(shí)用價(jià)值。

3、技術(shù)路線

本系統(tǒng)針對(duì)這一情況將生命體征偵測(cè)與床墊結(jié)合，通過(guò)對(duì)罪犯每天夜間睡覺(jué)時(shí)的生命體征進(jìn)行偵測(cè)。由于罪犯睡覺(jué)時(shí)身體完全處于無(wú)主動(dòng)意識(shí)的放松狀態(tài)，因此可以確保數(shù)據(jù)的可靠和準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)采集后，系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳回服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。

4、主要設(shè)備構(gòu)成

l 生命體征偵測(cè)床墊：床墊集成了生物體征偵測(cè)模塊能夠自動(dòng)感知睡在上面的人員并主動(dòng)偵測(cè)心率、呼吸、起床次數(shù)等數(shù)據(jù)。床墊還內(nèi)置了無(wú)線報(bào)警上傳模塊，可以將偵測(cè)到的生命體征數(shù)據(jù)以無(wú)線方式上傳至無(wú)線定位基站。

l 無(wú)線定位基站：與物聯(lián)網(wǎng)人員管控系統(tǒng)合用此設(shè)備。用于接收體征檢測(cè)床上傳的體征狀態(tài)數(shù)據(jù)并通過(guò)POE交換機(jī)上傳服務(wù)器。

l POE交換機(jī)：與物聯(lián)網(wǎng)人員管控系統(tǒng)合用此設(shè)備，用于匯集各無(wú)線定位基站的數(shù)據(jù)并通過(guò)局域網(wǎng)上傳至服務(wù)器。

l 系統(tǒng)軟件及服務(wù)器：用于對(duì)體征數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、聯(lián)動(dòng)智慧監(jiān)管綜合管理平臺(tái)將罪犯的體征情況實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。同時(shí)，可以在智慧監(jiān)管綜合管理平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)報(bào)警與視頻監(jiān)控等安防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用。

5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

生命體征檢測(cè)床墊安裝到罪犯床鋪上，罪犯躺在床墊上，心率、呼吸產(chǎn)生的微震動(dòng)通過(guò)罪犯身體傳遞至床墊上。床墊通過(guò)微震傳感器自動(dòng)采集震動(dòng)情況。床墊內(nèi)置的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)上傳至無(wú)線定位基站，無(wú)線定位基站對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理后通過(guò)POE交換機(jī)將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器。服務(wù)器中的系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最終解析，得到心率、呼吸、離床狀態(tài)等數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過(guò)分析模型進(jìn)行處理最終判斷出罪犯的異常情況。本系統(tǒng)將心率、呼吸等檢測(cè)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果推送至管理客戶端上，以圖文形式提示給值班民警。

三、系統(tǒng)功能

1、在床/離床狀態(tài)檢測(cè)

系統(tǒng)能檢測(cè)在押人員是否在床上。

2、實(shí)時(shí)心率偵測(cè)

床墊可以實(shí)時(shí)檢測(cè)罪犯睡覺(jué)時(shí)的心率，并實(shí)時(shí)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3、實(shí)時(shí)呼吸率偵測(cè)

床墊能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)罪犯睡覺(jué)時(shí)的呼吸情況，并實(shí)時(shí)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4、心跳異常情況偵測(cè)

床墊可以根據(jù)連續(xù)偵測(cè)到的心跳數(shù)據(jù)自動(dòng)判斷罪犯的心跳是否存在異常，如有異?？梢约皶r(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
 

5、呼吸異常情況偵測(cè)

床墊可以根據(jù)連續(xù)偵測(cè)到的呼吸數(shù)據(jù)自動(dòng)判斷罪犯的呼吸是否存在異常，如有異常可以及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

5、翻身體動(dòng)檢測(cè)

系統(tǒng)能夠分析出罪犯的翻身和體動(dòng)狀態(tài)（體動(dòng)是指四肢的輕微移動(dòng)、翻身則指整個(gè)軀體大幅移動(dòng)）。

6、睡眠信息采集

生命體征床墊系統(tǒng)在設(shè)定的睡眠計(jì)劃進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集，橫向和縱向的相對(duì)客觀分析反映出每個(gè)人的睡眠基本生理情況，可分析的項(xiàng)目包括：平均心跳速度 、平均呼吸頻率、入睡速度、睡眠時(shí)間、體動(dòng)次數(shù)、睡眠狀態(tài)判定。

7、同監(jiān)室多人同時(shí)離床報(bào)警

當(dāng)同一監(jiān)室有多人同時(shí)離床，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。

8、歷史睡眠數(shù)據(jù)查詢

民警可以隨時(shí)查看指定時(shí)段內(nèi)某名罪犯的歷史體征數(shù)據(jù)。

9、睡眠質(zhì)量檢測(cè)

床墊可以對(duì)罪犯睡眠狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，可識(shí)別出深度睡眠、中度睡眠、淺睡眠等狀態(tài)，結(jié)合心率異常、呼吸異常、翻身、起身、睡眠時(shí)長(zhǎng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析判斷出每名罪犯的睡眠質(zhì)量。