基于云计算与物联网的监狱信息化建设之探讨

2014-07-02王凯江西省未成年犯管教所信息科技科南昌市330000

江西通信科技 2014年2期

王凯江西省未成年犯管教所信息科技科南昌市 330000

王凯江西省未成年犯管教所信息科技科南昌市 330000

本文概述目前监狱信息化建设状况及存在主要问题，结合云计算与物联网技术发展前景及优势，探讨新兴技术在监狱信息化建设中的运用实践。对云计算技术进行分析与探讨，提出利用云计算模型构造监狱电子政务系统模型，为监狱系统实现信息化管理提供了技术支撑；从物联网的概念入手，着手监狱安防工作中的重难点，提升监狱监管防范水平，实现“向科技要警力”目标，实现技防多元化。

0、引言

司法部在南京召开全国监狱信息化建设工作会议上，对当前和今后一个时期监狱信息化建设工作进行研究部署。吴爱英部长会上强调，“要加快推进司法行政系统信息化建设，以监狱信息化为基础，加快建成司法行政系统信息网络，提高信息技术在司法行政工作中的应用水平”。随着建设法治国家成为治国方略载入宪法，监狱作为国家刑罚执行机关，如何适应法治建设的发展以及在国家的现代化进程中获得同步发展是我国监狱面临的紧迫任务和重大使命。

在这样的历史背景下，监狱的功能发生着重大的变化，这就是使监狱从一个罪犯关押场所转变成为罪犯的矫正场所，并且不断地提高矫正的水平和质量。监狱信息化是对监狱运用信息化技术的全面系统的研究，特别是信息化技术对传统的罪犯矫正工作带来的巨大挑战，需要我们全面引进现代科技手段全面提高监狱的管理和矫正犯罪的水平。无论是信息化发展的时代背景，还是监狱本身发展的需求，加强对监狱信息化的研究是非常必要的。监狱作为国家机器的一个组成部分，在新的历史时期如何与社会同态发展，更好地履行监狱的本质职能，就必须全力加快监狱的信息化建设，以现代科技成果来提升监狱整体水平，以期达到矫正罪犯的目的，为维护社会的安全稳定服务。

1、监狱信息化建设的现状分析

尽管我国监狱信息化建设已取得了不小的进步，但是从横向比较，其总体水平还比较低，与国际上监狱管理先进技术水平还有较大差距，尤其是罪犯脱逃越狱事件还时有发生。如何利用信息智能化产品，防止脱逃、狱内斗殴等恶性事件的发生，保障监狱民警人身安全及和谐社会的建设，已成为摆在我们面前的重大课题。全面实现监狱信息化管理需要一个过程，需要各级政府的努力，也存在不足：

（1）监狱所处一般都在郊区或偏远地区，基础条件不好，信息化整体水平低。信息化成本比较高，电信技术及无线网络设施不完善，软硬件配置需要大量资金投入，持续性资金投入也需要一定过程，普及监狱信息化管理手段还需要一定时间。

（2）监狱发展不平衡。监狱的发展与各地区的经济发展有一定的联系，东部沿海地区监狱信息化管理实现的比较早，水平比较高，西部地区受资源环境限制，监狱信息化管理没有完全实现。在同一个地区，也存在重点监狱信息管理实现的比较早，一般的监狱没有实现信息化管理，尤其以前的农场监狱，信息化建设的软、硬件设施比较落后，因此我国监狱全面实现信息化管理需要一定时间。

（3）信息化专业技术人才缺乏。专业技术人才是监狱信息化管理实现的保障，现在云计算、物联网方面的专业技术人才比较少，尤其条件一般的监狱，很难引进专业技术人才，阻碍监狱信息化发展。

（4）监狱系统缺乏统一的安全机制。要加快监狱的信息化管理，要根据每个监狱的自身特点，借鉴国内外信息化建设的成功案例，找出问题所在，自我走出困境，这是加快监狱信息化的唯一途径。

2、基于云计算的监狱电子政务系统模型

2.1、云计算概念

美国标准技术研究院NIST给出的云计算的定义：云计算是一种网络访问的模型，可以使用户便捷且随需应变地访问共享、可配置的计算资源共享池（如服务器、存储器、网络、应用程序和服务）。该模型以最少的管理投入或服务供应商介入快速实现资源提供与发布。

四种部署模式：

(1)混合云 (2)私有云 (3)社区云 (4)公有云。

三种服务模型：

(1)软件即服务(SaaS) (2)平台即服务(PaaS) (3)基础架构即服务(IaaS)。

云计算五个基本特征：

(1)按需自助服务 (2)无所不在网络访问 (3)快速伸缩 (4)资源池 (5)服务可度量。

图1 云计算框架

2.2、云计算实现机制

云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，目前还没有一个统一的技术体系结构，构造了一个供参考的云计算体系结构。这个体系结构如图2所示，它概括了不同解决方案的主要特征。

图2 云计算体系结构

云计算技术体系结构分为四层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA（Service-Oriented Architecture，面向服务的体系结构）构建层。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等。资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务接口、服务注册、服务查找、服务访问和服务工作流等。管理中间件层和资源池层是云计算技术的最关键部分。

2.3、基于云计算的监狱电子政务平台系统

图3 基于云计算的监狱电子政务平台系统

基于云计算的监狱电子政务平台系统采用录入三层模型，有物理层，存储设备，服务器，网络设备组成。在软件层面上采用Linux 操作系统，利用虚拟化技术采用Xen 和Power 等虚拟化软件构成，完成相应的功能。

1）采用云计算多层次虚拟化技术云平台的搭建使操作更加简单、降低成本和减少后期IT 维护，使监狱电子政务云的搭建成为可能。监狱电子政务的运用，提高了工作效率，是各个监狱交流的平台，缩小各个监狱信息化管理的差距，推动各个监狱共同发展。

2）监狱的信息化管理必须安全，为了提高监狱电子政务系统的安全，从传统安全模式“服务器+ 客户端”转变为“云服务平台+云端’模式，减少了软硬件资源的维护，提高了电子政务系统的安全。

3）监狱信息化管理基于云计算设计的，云计算提供了最大范围内的软硬件资源的共享，满足了监狱电子政务信息花的需要，云计算还是一种开放式环境，开发商能够为监狱的特殊化要求提供不同的编程服务，以满足监狱信息化特殊性要求。

4）基于云计算的电子政务系统，有更高级的安全服务能力，对数据采用中心统一管理，进行实时监控，对不同的资源进行共享级别的分类，还提供了数据远程备份工作，保护了数据，提高了数据的安全性和完整性。

3、物联网技术在监狱监管安全中的应用

3.1、物联网概念

物联网（The Internet of Things）即“物物相连的互联网”。物联网通过大量分散的射频识别（RFID）、传感器、GPS、激光扫描器等小型设备，将感知的信息，通过互联网传输到指定的处理设施上进行智能化处理，完成识别、定位、跟踪、监控和管理等工作。笼统地看，物联网属于传感网的范畴。其实，传感器的应用历史悠久而且相当普及。那为什么还提物联网的概念呢？物联网是传感网的一个高级阶段，它通过大量信息感知节点采集信息，通过互联网传输和交换信息，通过强大的计算设施处理信息，然后再对实体世界发出反馈或控制信息。

物联网根据其实质用途可以归结为三种基本应用模式：对象的智能标签、环境监控和对象跟踪、对象的智能控制。物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络用获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。

图4 物联网概念

感知层：实现对外界的感知，识别或定位物体，采集外界信息等。主要包括二维码标签、RFID标签、读写器、摄像头、各种终端、GPS等定位装置、各种传感器或局部传感器网络等。

传输层：负责感知信息或控制信息的传输，物联网通过信息在物体间的传输可以虚拟成为一个更大的“物体”，或者通过网络，将感知信息传输到更远的地方。传输层包括各种有线和无线组网技术、接入互联网的网关等。

服务管理层：对感知层通过传输层传输的信息进行动态汇集、存储、分解、合并、数据分析、数据挖掘等智能处理，并为应用层提供物理世界所对应的动态呈现等。其中主要包括数据库技术、云计算技术、智能信息处理技术、智能软件技术、语义网技术等。

应用层：应用层实现物联网的各种具体的应用并提供服务，物联网具有广泛的行业结合的特点，根据某一种具体的行业应用，应用层实际上依赖感知层、传输层和服务管理层共同完成应用层所需要的具体服务。

“动员”这一术语起源于军事领域，最早由普鲁士人克劳塞维茨在他的专著《战争论》中提出[8]，后由日本人儿玉源太郎从《不列颠百科全书》直译过来，进而传入中国。动员模式是将流动的财力、物力、人力集中起来，通过感召力和情感说服的方式，同时辅以运用权力的手段，引导社会成员共同参加的一种社会实践活动。

3.2、物联网在监狱信息化监管优势

3.2.1、组网快捷

物联网的建设可以利用已存在的有线或无线网络进行数据传输，可以整合目前现有设备进行快速组网，因而建设周期短，见效快。

3.2.2、预警及时

现有的安防系统按照现有监控巡视模式无法保证及时发现异常情况，图像报警处理系统依然无法克服异常报警的滞后，并且受监狱特定结构限制无法做到准确报警。而物联网作为一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现指定范围内复杂的目标检测与跟踪。

3.2.3、信息完善

现有的监狱安防系统由于对信息无法有效量化关联，导致安全信息数据满足不了监狱管理的需要，如对人员活动趋势、人员实时动态等掌控。而物联网则避开了这些不足，和监狱管理工作紧密结合，有效提高安全防范能力和管理能力。

图5 物联网在监狱信息化管理架构

3.3.1、人员定位

在监狱管理中，对矫正人员和罪犯人员定位比较适宜使用RFID定位方法。采用RFID腕带标签，使得人机不可分离，配备人员必须随身携带，一旦与身体分离便即时报警；而且RFID标签定位准确，价格较低，可反复使用；携带RFID腕带的人员可以通过腕带进行主动报警，也可以在紧急情况时被动报警。

RFID与短程通信设备组成的系统主要包含智能RFID以及RFID的读写设备两部分，读写设备和 RFID之间的无线通信可实现信息管理系统与RFID之间的信息交流。

3.3.2、档案管理

采用先进的RFID技术和计算机软件技术来进行智能化档案管理，是社会发展的未来趋势。以RFID电子标签作为信息存储媒介并粘贴在档案 ( 档案袋) 上，可在芯片中存储该档案的基本信息和领用归还状态。而利用档案工作站、台式读写设备、手持式RFID设备，与后台数据库管理系统相配合，就可以实现档案的借阅、归还、查找、盘点工作过程的信息化管理。同时，系统在档案存放间出入口处安装通道式智能安全检测门和视频监控设备，然后通过远距离与RFID认证，就可以实现自动录像功能和防盗功能，从而使系统用户可以很方便地知道档案目前的位置和存放地点，确认档案的取出或者存入状态。

3.3.3、枪支管理

对于监狱狱警的枪支管理，可在狱警枪支上安装主动式电子金属标签，并在狱警枪支所存放的柜子或仓库都安装电子锁。该电子标签具有防拆功能，一旦标签被强行从枪支上取下，电子标签将即时发送一个特殊的ID给接收器，接收器

收到信号后会输出开关量信号来驱动报警器报警。对于未经领导授权的枪械，被强行带出哨岗监控区域时，将会立刻触发报警器进行报警；同时，视频系统会自动弹出视频框，管理人员借助监控软件可清晰在线察看出事现场情况。另外，在仓库安装的电子锁的开关量也需要手持机或者刷卡机进行授权才能打开。

3.3.4、劳动工具资产管理

给监狱的劳动工具贴上RFID标签，工具的发放和收回就可以得到很好的控制，避免犯人私藏劳动工具制造不必要的混乱。RFID标签也具有防拆功能，一旦被强行拆卸，后台控制中心就会收到前端返回的报警信号。另外，由于所有的劳动工具都使用了电子标签进行标识，清点资产数据也将变得方便快捷。

3.3.5、监舍管理

监狱的智能化建设也不能缺少监舍的智能化。由于前端采用 RFID技术和传感器，所以在监舍的建设中，每个出入口、走廊和房间内都会安装一定数量的定位器、RFID读写器、红外摄像机和喇叭，针对正常时间内无进入权限的腕式标签携带者进行识别，当出现异常进入时，摄像机开始拍摄并由中央控制室人员向此区域人员对讲喊话。

3.3.6、周界管理

地埋泄漏电缆是一种立体的、依据地形铺设的传感器，这种用体积测定、适应地形的探测器，能可靠地检测并精确定位周界防范范围的步行、奔跑和爬行入侵者。周界报警系统由一个前端信号处理器单元和两根各传感器电缆组成。泄漏电缆能够精确识别周界扰动，通过目标物体空间和时间标记，区分小动物或风、雨、雪等环境因素而引起的无害的合法入侵。泄漏电缆防区可通过软件设置，因此，防区设定更加节省费用并可以完全满足现场的特殊要求。