一、系統(tǒng)概述

在當前監(jiān)管工作中，預(yù)防罪犯意外死亡是監(jiān)管安全管理的一項重要內(nèi)容。造成罪犯意外死亡的原因有很多，但一個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，從而無法采取主動有效手段進行預(yù)防。在此情況下，利用智能化的生命體征檢測手段實現(xiàn)對罪犯的生理指標的自動采集、自動分析、主動預(yù)警就顯得非常重要。

本方案擬通過建設(shè)智能生命體征檢測床墊系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能，以切實提高監(jiān)獄防范能力，為降低監(jiān)獄意外死亡風險提供技術(shù)支撐。

建設(shè)目標

通過系統(tǒng)的建設(shè)，將達到如下目標：

在夜間，利用物聯(lián)網(wǎng)生命體征感知技術(shù)對罪犯進行實時、主動的檢測，及時發(fā)現(xiàn)罪犯的異常狀況，提高監(jiān)獄重點時段內(nèi)的安全保障能力。

 

二、系統(tǒng)設(shè)計

1、設(shè)計原則

（1）安全性

由于系統(tǒng)使用的場景為監(jiān)獄內(nèi)對罪犯流動的管理，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)計建設(shè)時應(yīng)充分考慮整個系統(tǒng)的安全機制，建成的系統(tǒng)應(yīng)具有安全保密性，不但要進行嚴格的權(quán)限管理，還要采取先進的、可靠的安全保密措施。

（2）先進性和成熟性

設(shè)計時應(yīng)用先進成熟的技術(shù)和設(shè)備，建成性能優(yōu)良、技術(shù)先進的系統(tǒng)，既可保證當前系統(tǒng)可靠的應(yīng)用，又能適應(yīng)未來技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。

先進性，能保證系統(tǒng)符合國際國內(nèi)標準，便于擴充和發(fā)展；成熟性，則代表可靠穩(wěn)定、性價比好。

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

（3）可靠性與穩(wěn)定性

整個系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸與存儲的連接性，確保系統(tǒng)長期可靠運行。

（4）可擴展性

設(shè)計時要充分考慮到今后的發(fā)展，使系統(tǒng)能隨著監(jiān)獄的需求而擴展，防止重復(fù)投資，系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)留有充分的余地，方便日后擴容、升級及集成。

硬件、軟件產(chǎn)品的選擇都要堅持標準化的原則，首先采用國家標準和國際標準，其次考慮流行的和實用的工業(yè)標準，軟件應(yīng)采用開放式結(jié)構(gòu)。

（5）實用性、經(jīng)濟性、方便性

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

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

在應(yīng)用軟件的設(shè)計上，力求簡單實用、界面友好、便于操作、易于掌握，操作人能輕易的使用和維護。

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，罪犯的生命體征也是對罪犯心理和生理分析的重要參考?，F(xiàn)有的生命體征偵測系統(tǒng)大多采用腕帶形式，但由于罪犯實際佩戴時無法按要求做到位置固定、緊貼皮膚，因此檢測結(jié)果無法準確而失去實用價值。

3、技術(shù)路線

本系統(tǒng)針對這一情況將生命體征偵測與床墊結(jié)合，通過對罪犯每天夜間睡覺時的生命體征進行偵測。由于罪犯睡覺時身體完全處于無主動意識的放松狀態(tài)，因此可以確保數(shù)據(jù)的可靠和準確。數(shù)據(jù)采集后，系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳回服務(wù)器進行存儲和分析。

4、主要設(shè)備構(gòu)成

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

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

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

l 系統(tǒng)軟件及服務(wù)器：用于對體征數(shù)據(jù)進行解析、聯(lián)動智慧監(jiān)管綜合管理平臺將罪犯的體征情況實時顯示出來。同時，可以在智慧監(jiān)管綜合管理平臺上實現(xiàn)報警與視頻監(jiān)控等安防系統(tǒng)的聯(lián)動應(yīng)用。

5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

生命體征檢測床墊安裝到罪犯床鋪上，罪犯躺在床墊上，心率、呼吸產(chǎn)生的微震動通過罪犯身體傳遞至床墊上。床墊通過微震傳感器自動采集震動情況。床墊內(nèi)置的物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸模塊將信號上傳至無線定位基站，無線定位基站對數(shù)據(jù)進行初步整理后通過POE交換機將數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)服務(wù)器。服務(wù)器中的系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行最終解析，得到心率、呼吸、離床狀態(tài)等數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過分析模型進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

系統(tǒng)能檢測在押人員是否在床上。

2、實時心率偵測

床墊可以實時檢測罪犯睡覺時的心率，并實時記錄到數(shù)據(jù)庫中。

3、實時呼吸率偵測

床墊能夠?qū)崟r檢測罪犯睡覺時的呼吸情況，并實時記錄到數(shù)據(jù)庫中。

4、心跳異常情況偵測

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

5、呼吸異常情況偵測

床墊可以根據(jù)連續(xù)偵測到的呼吸數(shù)據(jù)自動判斷罪犯的呼吸是否存在異常，如有異?？梢约皶r發(fā)出報警信號。

5、翻身體動檢測

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

6、睡眠信息采集

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

7、同監(jiān)室多人同時離床報警

當同一監(jiān)室有多人同時離床，系統(tǒng)自動發(fā)出報警。

8、歷史睡眠數(shù)據(jù)查詢

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

9、睡眠質(zhì)量檢測

床墊可以對罪犯睡眠狀態(tài)進行檢測，可識別出深度睡眠、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、睡眠時長等數(shù)據(jù)進行綜合分析判斷出每名罪犯的睡眠質(zhì)量。