RFID技术在监所人员管理中的应用

    监所单位使用RFID智能跟踪定位系统是一个新课题，西方发达国家的监狱先行尝试，2005年12月AeroScout和Alanco两家公司宣布开发出业界首创基于Wi—Fi无线局域网的RFID标签人员跟踪系统，并在欧洲某个监狱试用。目前中国的监狱还没有开发出完整的智能跟踪定位系统，西方发达国家和我国的台湾地区在对假释的罪犯和个别受保安处分的违法行为人使用“电子镣铐”却常有所闻。
　　实现人员和移动物品跟踪定位有多种途径，GPS(全球卫星定位系统)是使用最广泛、最常见的定位方式，特别适合交通工具和人迹罕至的野外作业人员的定位；近两年开发的手机定位系统，利用手机与机站不间断通讯的特点，实现对人员的定位跟踪，中国联通公司已经开办了此项业务；无线局域网(WLAN)定位是一种新型的定位方式，利用无线接入点(节点)的密布，通过“接收信号的强弱、角度、时间等，以及典型的三角算法”，测定移动目标的位置，目前开发的有基于IEEE802．11系列标准的无线局域网定位系统和基于IEEE802．15．4标准的Zig-Bee技术的无线智能传感器网络(WSN—WirelessSensor-Networks)定位方法；无线射频识别卡(RFID)定位是一种经济的、精确的定位方法，利用射频标签与读头(阅读器)的通讯联系确定目标定位，利用局域网(LAN)或无线局域网(WLAN)实现定位指示。我国煤矿井下人员安全管理系统，已经采用RFID定位方式。
　　监狱的人员定位跟踪系统，必须基于对罪犯矫正的需要和可能，一要人机不可分离，保证配备的跟踪器随身携带，一旦与身体分离便即时报警；二要定位准，监狱的安全性要求定位的精确度很高，围墙外l米与内1米是“两个世界”，定位不准将失去定位的意义；三要功能全，对人员和其他移动目标的定位是跟踪定位系统的基本功能，监狱要求跟踪定位系统还应该具有矫正人员的及时报警功能(被动报警)、罪犯超警戒区域主动报警功能等；四要投资少，运行费用低，投入和运行成本太高将阻碍跟踪定位系统的推广。
　　基于上述要求，GPS定位和手机定位显然是不适用监狱用于罪犯人身的定位，一是不便于携带，“人机不可分离”难以实现；二是投入和运行费用高，监狱难以承受；三是定位的精确度不高，手机定位虽然号称定位精确度在5米之内，实际误差在15米～50米，GPS虽然精确度在2米以内，但无论是手机定位还是GPS定位，都仅限于平面定位，无法解决楼层等立体建筑内人员的精确定位。因此，在目前技术条件下，监狱用于对矫正人员和罪犯人身定位比较适宜使用WLAN或WSN定位和RFID定位两种方法。

一、RFID基本情况介绍
　　RFID，是无线射频识别技术(Radio Frequency Identifi．cation)的英文缩写，是一种非接触的自动识别技术，它是利用射频信号和空间(电磁或电感)耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。它包括电子标签(应答器，Tag)和阅读器(读头，Reader)两部分。阅读器又包括读头和天线，很多阅读器将天线和读头模块集成在一个设备单元中。实际运用中，是将电子标签附着在被识别物体的表面或内部，当带有电子标签的被识别物体通过阅读器可识读范围时，阅读器自动以不接触的方式将电子标签中的约定识别信息读取出来，从而实现自动识别物品或自动收集物品标志信息的功能。RFID目前已大规模用于商品零售、仓储管理、生产流水线控制、动物识别、交通运输、军事物质跟踪等领域。我国铁路系统全面使用了RFID系统，用于列车运行控制和车厢调度。
　　RFID，按有无自供电分为有源系统和无源系统，自带电源的则为有源，本身没有电源靠阅读器发射的电磁场激发能量启动的则属于无源系统；按数据调制方式分为主动式、被动式和半主动式，主动式的射频系统用自身的能量主动地发射数据给阅读器，有源系统属于主动式，被动式是利用阅读器的载波来调制自己的信号，无源系统则属于被动式，半主动式是指本身带有电池，只起到对标签内部电路供电的作用，数据发射仍然靠阅读器能量场激活通过反向散射调制方式传送；按标签的工作频率分为低频(30—300KHz)、高频(3—30MHz)、超高频(300MHz以上如433HZ)和微波(2．4GHz以上)系统，频率越低，成本越小，读写距离越短，反之亦然；按标签的可读性分为只读标签、读写标签和一次写入多次读出标签；按标签中数据存储器存储能力分为标识标签和便携式数据文件，前者仅起到标识的作用，后者自身存储很大的数据，可用于用户编程。
二、RFID人员定位系统工作原理
　　在定位区域密布阅读器，所有需要定位的人员每人配备RFID卡，当持卡人员进入读写区域时，射频标签将定时自动与阅读器传送数据，并予以确认。每一个阅读器与局域网相连，通过应用软件进行计算机处理，利用电子地图、统计表格、约定文字信息显示等形式实时反映人员所在位置、运动轨迹。
三、监狱RFID定位系统的硬件要求
　　1．配备RFID卡。RFID卡应选择识读距离远的超高频或微波系统，每个标签事先写入指定数据，使计算机识别对应的持卡人身份，所有需要定位人员必须随身携带。对监狱而言，还必须通过强制的手段、适当的措施来保证RFID卡与罪犯身体不可分离，如可镶嵌在表带式的装置中，系在手腕或脚腕上。
　　2．安装足够数量的阅读器。阅读器的数量应能满足定位计算的需要，保证人员在定位区域随身配备的射频卡有三个以上的阅读器能够阅读。阅读器太少，将会出现通讯盲区，造成定位不准。阅读器的天线及发射功率尽可能足够大，保证阅读器在较远的距离能够顺利实现与射频卡之间的通讯，以尽量减少阅读器的数量。阅读器安装尽量牢固，自身及其供电、数据传输设施不易受到破坏。
　　3．满足通讯需要的网络。所有的阅读器可通过多串口卡直接就近连接计算机，进行本地化处理后接入局域网；或者通过专用数据处理中间件进行本地化过滤处理后直接与局域网(有线或无线)相连。阅读器通讯数据必须汇总到服务器运用专门软件进行集中处理才能实现人员和移动物品的定位。
四、监狱RFID腕带定位系统的性能要求
　　监狱RFID腕带跟踪定位系统的性能很大程度上要靠应用软件中程序设计来完成，软件设计必须事先如下要求：
　　1．人员查询功能。实现实时动态查询和各种情况的历史查询。可以根据授权任意查询现在何人在何地、现在何地有何人、何时何地有何人、何人何时在何地等状况，不仅可以反映罪犯是否按规定路径行走和滞留、与哪些人员接触等情形，以检验罪犯完成劳动作业、遵规守纪、诚信程度等改造表现情况；还可以检查带值班民警是否按规定巡查、何时找何罪犯谈话或与何罪犯接触等各种履职情况和发生突发事件后的上溯调查。
　　2．电子地图显示功能。能够在电子地图上显示所有射频卡分别所在位置，点击或划定一定范围后即时显示每一个射频卡所代表的人员身份；显示受限人员的活动范围；显示任何人员不得涉入的禁区范围；查询某人在过去的某时间段行径路径能够在图上显示线路轨迹；显示各种报警信号发出的部位及对应的人员。地图自身还应具有放大、缩小、中心移动、标尺测距、保存和打印等功
　　3．报警及提醒功能。系统能设定禁区范围并确保一旦持卡人员进入立即报警；设定罪犯活动范围，确保罪犯一旦超范围活动立即报警；设定带值班民警在不同时间段点名巡查的线路，一旦民警没有履职及时得到提醒；设定任何持卡人在某一地点长时间没有活动或活动幅度明显小于应有幅度(休息时间除外)即报警，防止卡被丢弃、违规睡觉、人员受害等情况发生；设定标签不工作报警，以便及时更换；设定非指定标签发出的射频信号而被阅读器识读的提醒，以便查明信号源。报警信号如果能够与监控系统、现场广播或对讲系统联动，效果更佳。
　　由于利用RFID作为监狱人身定位系统一般是无源系统(煤矿井下定位系统使用的是有源系统，安装在安全帽上与矿灯电源连接)，作用距离短，需要安装大量的阅读器或大功率的发射天线，增加投入成本；无源RFID对方向性要求很高，信号接收灵敏度差，影响通讯和定位效果。有鉴于此，基于2.4G/433H频率的有源RFID技术无线智能传感器网络(WSN)跟踪定位系统应运而生。