本發(fā)明涉及監(jiān)獄監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無(wú)線射頻是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，可快速地進(jìn)行物品追蹤和數(shù)據(jù)交換。識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。無(wú)線射頻技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。無(wú)線射頻 技術(shù)誕生于第二次世界大戰(zhàn)期間，它是傳統(tǒng)條碼技術(shù)的繼承者，又稱為"電子標(biāo)簽"。
無(wú)線射頻技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者由標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽），解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。
一套完整的無(wú)線射頻系統(tǒng)，是由閱讀器與電子標(biāo)簽也就是所謂的應(yīng)答器及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成，其工作原理是Reader發(fā)射一特定頻率的無(wú)線電波能量，用以驅(qū)動(dòng)電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)Reader便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。
以無(wú)線射頻 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來(lái)看大致上可以分成：感應(yīng)耦合及后向散射耦合兩種。一般低頻的無(wú)線射頻大都采用第一種式，而較高頻大多采用第二種方式。
閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是無(wú)線射頻系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過(guò)耦合給無(wú)源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是無(wú)線射頻系統(tǒng)的信息載體，應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無(wú)源單元。
無(wú)線射頻有以下性能特性：
1.快速掃描，無(wú)線射頻辨識(shí)器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)無(wú)線射頻標(biāo)簽。
2.體積小型化、形狀多樣化，無(wú)線射頻在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。此外，無(wú)線射頻標(biāo)簽更可往小型化與多樣形態(tài)發(fā)展，以應(yīng)用于不同產(chǎn)品。
3.抗污染能力和耐久性，傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但無(wú)線射頻對(duì)水、油和化學(xué)藥品等物質(zhì)具有很強(qiáng)抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上，所以特別容易受到折損；無(wú)線射頻卷標(biāo)是將數(shù)據(jù)存在芯片中，因此可以免受污損。
4.可重復(fù)使用，現(xiàn)今的條形碼印刷上去之后就無(wú)法更改，無(wú)線射頻標(biāo)簽則可以重復(fù)地新增、修改、刪除無(wú)線射頻卷標(biāo)內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，方便信息的更新。
5.穿透性和無(wú)屏障閱讀，在被覆蓋的情況下，無(wú)線射頻能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)，并能夠進(jìn)行穿透性通信。而條形碼掃描機(jī)必須在近距離而且沒(méi)有物體阻擋的情況下，才可以辨讀條形碼。
6.數(shù)據(jù)的記憶容量大，一維條形碼的容量是50Bytes，二維條形碼最大的容量可儲(chǔ)存2至3000字符，無(wú)線射頻最大的容量則有數(shù) MegaBytes.隨著記憶載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。未來(lái)物品所需攜帶的資料量會(huì)越來(lái)越大，對(duì)卷標(biāo)所能擴(kuò)充容量的需求也相應(yīng)增加。
7.安全性，由于無(wú)線射頻承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容可經(jīng)由密碼保護(hù)，使其內(nèi)容不易被偽造及變?cè)?。無(wú)線射頻因其所具備的遠(yuǎn)距離讀取、高儲(chǔ)存量等特性而備受矚目。它不僅可以幫助一個(gè)企業(yè)大幅提高貨物、信息管理的效率，還可以讓銷售企業(yè)和制造企業(yè)互聯(lián)，從而更加準(zhǔn)確地接收反饋信息，控制需求信息，優(yōu)化整個(gè)供應(yīng)鏈。
現(xiàn)有的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)一般依靠傳統(tǒng)的電子警戒系統(tǒng)如視頻監(jiān)控系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)，這在錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)顯得獨(dú)立難支，即使是多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用，在很多功能的聯(lián)動(dòng)結(jié)合上不能做到無(wú)縫接合，因?yàn)楸O(jiān)控鏡頭過(guò)多，有限的警力無(wú)法同時(shí)監(jiān)控每一個(gè)服刑人員的即時(shí)狀態(tài)，監(jiān)獄管理人員面對(duì)的信息量過(guò)大，無(wú)法實(shí)時(shí)掌握監(jiān)獄內(nèi)各個(gè)受控區(qū)域監(jiān)獄犯人的詳細(xì)信息及數(shù)目，致使一些安全隱患凸顯出來(lái)。
也有一些監(jiān)獄監(jiān)視系統(tǒng)采用了手環(huán)來(lái)對(duì)犯人進(jìn)行定位，但是不能防止犯人將手環(huán)拆卸下來(lái)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：
基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)，包含與監(jiān)獄中犯人一一對(duì)應(yīng)的防拆卸腕帶、無(wú)線射頻讀取模塊、無(wú)線射頻定位模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊和報(bào)警模塊，所述控制模塊分別和無(wú)線射頻讀取模塊、無(wú)線射頻定位模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、報(bào)警模塊電氣相連，所述無(wú)線射頻讀取模塊還和所述無(wú)線射頻定位模塊電氣相連；
所述防拆卸腕帶包含腕帶本體、電源模塊、心率傳感器、第一微控制器、以及與監(jiān)獄中犯人一一對(duì)應(yīng)的無(wú)線射頻標(biāo)簽；
所述第一微控制器分別和電源模塊、心率傳感器、無(wú)線射頻標(biāo)簽電氣相連；
所述無(wú)線射頻標(biāo)簽中存儲(chǔ)有其對(duì)應(yīng)犯人的標(biāo)簽信息；
所述標(biāo)簽信息包含ID、姓名、年齡、身高、國(guó)籍、性別、危險(xiǎn)級(jí)別、心率和允許活動(dòng)范圍；
所述心率傳感器設(shè)置在腕帶本體的內(nèi)壁上，用于采集犯人的心率，并將其傳遞給所述第一微控制器，包含第一至第二發(fā)光二極管、光電傳感器、放大器和第二微控制器，其中，所述第二微控制器分別和第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管相連，所述光電傳感器通過(guò)放大器與第二微控制器相連；所述第一發(fā)光二極管的波長(zhǎng)閾值為600nm至700nm，用于發(fā)出紅光；所述第二發(fā)光二極管的波長(zhǎng)閾值為800nm至1000nm，用于發(fā)出紅外光；所述光電傳感器用于接收所述第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管發(fā)出后經(jīng)人體組織吸收反射的光信號(hào)；所述第二微控制器用于控制第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管交替工作，并根據(jù)接收到的經(jīng)人體組織吸收反射的光信號(hào)計(jì)算出犯人的心率；
所述第一微控制器用于將接收到的心率寫入無(wú)線射頻標(biāo)簽的標(biāo)簽信息中；
所述無(wú)線射頻讀取模塊包含若干設(shè)置在監(jiān)獄內(nèi)的無(wú)線射頻讀取器，用于采集各個(gè)犯人無(wú)線射頻標(biāo)簽中的標(biāo)簽信息，并將所述標(biāo)簽信息分別傳遞給所述無(wú)線射頻定位模塊和所述控制模塊；
所述無(wú)線射頻定位模塊用于根據(jù)接收到的標(biāo)簽信息計(jì)算出各個(gè)犯人在監(jiān)獄內(nèi)的三維坐標(biāo)，并將各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)傳遞給所述控制模塊；
所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)監(jiān)獄的三維立體地圖；
所述控制模塊用于將各個(gè)犯人的位置在監(jiān)獄的三維立體地圖上標(biāo)記出來(lái)后控制顯示模塊顯示標(biāo)記后的地圖；在犯人的三維坐標(biāo)不在其對(duì)應(yīng)無(wú)線射頻標(biāo)簽中標(biāo)簽信息的允許活動(dòng)的范圍內(nèi)、或犯人的標(biāo)簽信息中心率不在預(yù)設(shè)的心率閾值范圍內(nèi)時(shí)，將犯人在監(jiān)獄的三維立體地圖上進(jìn)行突出顯示，控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。
作為本發(fā)明基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述控制模塊的處理器采用ARM系列單片機(jī)。
作為本發(fā)明基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述控制模塊的處理器采用SAA7750單片機(jī)。
作為本發(fā)明基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述存儲(chǔ)模塊采用SDRAM。
作為本發(fā)明基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述存儲(chǔ)模塊的型號(hào)為K4S561632。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于該監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包含以下步驟：
步驟1），控制模塊控制無(wú)線射頻讀取模塊讀取各個(gè)犯人的無(wú)線射頻標(biāo)簽中的標(biāo)簽信息，并將所述標(biāo)簽信息分別傳遞給所述無(wú)線射頻定位模塊和所述控制模塊；
步驟2），無(wú)線射頻定位模塊根據(jù)接收到的標(biāo)簽信息計(jì)算出各個(gè)犯人在監(jiān)獄內(nèi)的三維坐標(biāo)，并將各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)傳遞給控制模塊；
步驟3），控制模塊根據(jù)接受到的各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)，將各個(gè)犯人的位置在監(jiān)獄的三維立體地圖上標(biāo)記出來(lái)；
步驟4），控制模塊控制顯示模塊顯示標(biāo)記過(guò)后的監(jiān)獄三維立體地圖；
步驟5），控制模塊將各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)與其對(duì)應(yīng)無(wú)線射頻標(biāo)簽中標(biāo)簽信息的允許活動(dòng)的范圍進(jìn)行比較；
步驟5.1），當(dāng)犯人的三維坐標(biāo)不在其對(duì)應(yīng)無(wú)線射頻標(biāo)簽中標(biāo)簽信息的允許活動(dòng)的范圍內(nèi)時(shí)；
步驟5.1.1），將當(dāng)前時(shí)間、犯人的ID、犯人的三維坐標(biāo)記錄為異常數(shù)據(jù)；
步驟5.1.2），將接受到的異常數(shù)據(jù)中的犯人在監(jiān)獄的三維立體地圖上進(jìn)行突出顯示；
步驟5.1.3），控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警；
步驟6），控制模塊將各個(gè)犯人標(biāo)簽信息中的心率與預(yù)設(shè)心率閾值范圍進(jìn)行比較；
步驟6.1），如果犯人標(biāo)簽信息中的心率不在預(yù)設(shè)心率閾值范圍內(nèi)；
步驟6.1.1），將當(dāng)前時(shí)間、犯人的ID、犯人的三維坐標(biāo)、犯人的心率記錄為異常數(shù)據(jù)；
步驟6.1.2），將接受到的異常數(shù)據(jù)中的犯人在監(jiān)獄的三維立體地圖上進(jìn)行突出顯示；
步驟6.1.3），控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；
2. 無(wú)需布線，改造成本低；
3. 直接將犯人的活動(dòng)狀況在三維地圖中顯示出來(lái)，一目了然，幫助了解犯人的活動(dòng)情況；
4. 當(dāng)犯人超出其允許的活動(dòng)范圍時(shí)，能夠主動(dòng)提醒守衛(wèi)；
5. 采用心率測(cè)量的方法，確保防拆卸腕帶沒(méi)有脫離犯人。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于心率測(cè)量和無(wú)線射頻的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)，包含與監(jiān)獄中犯人一一對(duì)應(yīng)的防拆卸腕帶、無(wú)線射頻讀取模塊、無(wú)線射頻定位模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊和報(bào)警模塊，所述控制模塊分別和無(wú)線射頻讀取模塊、無(wú)線射頻定位模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、報(bào)警模塊電氣相連，所述無(wú)線射頻讀取模塊還和所述無(wú)線射頻定位模塊電氣相連；
所述防拆卸腕帶包含腕帶本體、電源模塊、心率傳感器、第一微控制器、以及與監(jiān)獄中犯人一一對(duì)應(yīng)的無(wú)線射頻標(biāo)簽；
所述第一微控制器分別和電源模塊、心率傳感器、無(wú)線射頻標(biāo)簽電氣相連；
所述無(wú)線射頻標(biāo)簽中存儲(chǔ)有其對(duì)應(yīng)犯人的標(biāo)簽信息；
所述標(biāo)簽信息包含ID、姓名、年齡、身高、國(guó)籍、性別、危險(xiǎn)級(jí)別、心率和允許活動(dòng)范圍；
所述心率傳感器設(shè)置在腕帶本體的內(nèi)壁上，用于采集犯人的心率，并將其傳遞給所述第一微控制器，包含第一至第二發(fā)光二極管、光電傳感器、放大器和第二微控制器，其中，所述第二微控制器分別和第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管相連，所述光電傳感器通過(guò)放大器與第二微控制器相連；所述第一發(fā)光二極管的波長(zhǎng)閾值為600nm至700nm，用于發(fā)出紅光；所述第二發(fā)光二極管的波長(zhǎng)閾值為800nm至1000nm，用于發(fā)出紅外光；所述光電傳感器用于接收所述第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管發(fā)出后經(jīng)人體組織吸收反射的光信號(hào)；所述第二微控制器用于控制第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管交替工作，并根據(jù)接收到的經(jīng)人體組織吸收反射的光信號(hào)計(jì)算出犯人的心率；
所述第一微控制器用于將接收到的心率寫入無(wú)線射頻標(biāo)簽的標(biāo)簽信息中；
所述無(wú)線射頻讀取模塊包含若干設(shè)置在監(jiān)獄內(nèi)的無(wú)線射頻讀取器，用于采集各個(gè)犯人無(wú)線射頻標(biāo)簽中的標(biāo)簽信息，并將所述標(biāo)簽信息分別傳遞給所述無(wú)線射頻定位模塊和所述控制模塊；
所述無(wú)線射頻定位模塊用于根據(jù)接收到的標(biāo)簽信息計(jì)算出各個(gè)犯人在監(jiān)獄內(nèi)的三維坐標(biāo)，并將各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)傳遞給所述控制模塊；
所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)監(jiān)獄的三維立體地圖；
所述控制模塊用于將各個(gè)犯人的位置在監(jiān)獄的三維立體地圖上標(biāo)記出來(lái)后控制顯示模塊顯示標(biāo)記后的地圖；在犯人的三維坐標(biāo)不在其對(duì)應(yīng)無(wú)線射頻標(biāo)簽中標(biāo)簽信息的允許活動(dòng)的范圍內(nèi)、或犯人的標(biāo)簽信息中心率不在預(yù)設(shè)的心率閾值范圍內(nèi)時(shí)，將犯人在監(jiān)獄的三維立體地圖上進(jìn)行突出顯示，控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。
所述控制模塊的處理器采用ARM系列單片機(jī)，優(yōu)先采用SAA7750單片機(jī)。
所述存儲(chǔ)模塊采用SDRAM，型號(hào)為K4S561632。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于該監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包含以下步驟：
步驟1），控制模塊控制無(wú)線射頻讀取模塊讀取各個(gè)犯人的無(wú)線射頻標(biāo)簽中的標(biāo)簽信息，并將所述標(biāo)簽信息分別傳遞給所述無(wú)線射頻定位模塊和所述控制模塊；
步驟2），無(wú)線射頻定位模塊根據(jù)接收到的標(biāo)簽信息計(jì)算出各個(gè)犯人在監(jiān)獄內(nèi)的三維坐標(biāo)，并將各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)傳遞給控制模塊；
步驟3），控制模塊根據(jù)接受到的各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)，將各個(gè)犯人的位置在監(jiān)獄的三維立體地圖上標(biāo)記出來(lái)；
步驟4），控制模塊控制顯示模塊顯示標(biāo)記過(guò)后的監(jiān)獄三維立體地圖；
步驟5），控制模塊將各個(gè)犯人的三維坐標(biāo)與其對(duì)應(yīng)無(wú)線射頻標(biāo)簽中標(biāo)簽信息的允許活動(dòng)的范圍進(jìn)行比較；
步驟5.1），當(dāng)犯人的三維坐標(biāo)不在其對(duì)應(yīng)無(wú)線射頻標(biāo)簽中標(biāo)簽信息的允許活動(dòng)的范圍內(nèi)時(shí)；
步驟5.1.1），將當(dāng)前時(shí)間、犯人的ID、犯人的三維坐標(biāo)記錄為異常數(shù)據(jù)；
步驟5.1.2），將接受到的異常數(shù)據(jù)中的犯人在監(jiān)獄的三維立體地圖上進(jìn)行突出顯示；
步驟5.1.3），控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警；
步驟6），控制模塊將各個(gè)犯人標(biāo)簽信息中的心率與預(yù)設(shè)心率閾值范圍進(jìn)行比較；
步驟6.1），如果犯人標(biāo)簽信息中的心率不在預(yù)設(shè)心率閾值范圍內(nèi)；
步驟6.1.1），將當(dāng)前時(shí)間、犯人的ID、犯人的三維坐標(biāo)、犯人的心率記錄為異常數(shù)據(jù)；
步驟6.1.2），將接受到的異常數(shù)據(jù)中的犯人在監(jiān)獄的三維立體地圖上進(jìn)行突出顯示；
步驟6.1.3），控制報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。