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基于RFID的犯人智能管理系统的设计与实现.pdf

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独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名 日期 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名 导师签名 日期 年 月 日万方数据摘要 I 摘 要 随着看守所收押量逐年上升,民警准确定位 、辨认在押人员越来越困难,监管形势日趋严峻。如何通过先进的技术手段,向科技要警力,减轻民警的工作强度,提高民警管理效率,已成为当前看守所管理中迫切需要解决的问题。 本论文研究、设计与实现了一个 看守所 领域的基于 RFID( Radio Frequency Identification,无线射频识别) 和 J2EE( Java 2 Enterprise Edition) 应用平台的 犯人智能 管理系统。在充分调研、详细分析业务需求的前提下,针对 看守所工作 中存在的问题,确定系统的设计目标是能够准确、及时地监控和掌握 看守所犯人的实时情况 ,以提高 民警管理效率 , 严格做到在押人员身份唯一识别而不出错 。 本论文在深入研究 RFID 及 J2EE 体系架构及其理论的基础上,采用 JAVA 和Struts 技术设计并实现了基于 RFID 和 J2EE 架构的 犯人智能 管理系统 。利用该平台可以建立自 民警到犯人 的 监控 管理 体系。该平台充分利用了 XML 对数据的格式化、标准化优势及 J2EE 对异构平台无缝连接的技术手段,实现了一个 基于 RFID的 高度自治、安全、便于管理的数据集成应用。 通过该课题实现的系统, 及时、准确判断人员是否在合适的时间出现在合适的位置 。 RFID 罪犯智能化管理 系统还可以与人脸识别系统、智能门禁系统、视频采集系统结合使用,可以为看守所对犯人的各项管理工作提供便捷、高效的现代化手段。 系统的开发将实现安全可靠的区分识别犯人、管理人员等,将管理系统中每个人的信息和现实中的每个人一一对应的智能化管理系统,从真正意义上实现看守所等管理信息化,步入“向科技要警力”的途径。 系统实现基于 Eclipse3.2 集成开发环境,采用了 Java、 Jsp、 XML 等技术,后台数据库使用 Oracle9i, Web 服务器采用 Tomcat,使用 Microsoft Visual SourceSafe 6.0 作为版本控制工具。该系统开发完成之后已经在 杭州临安看守所 运行,设计达到了 用户 需求要求和预期效果。 关键词 RFID, J2EE,模型视图控制器, Struts 万方数据Abstract II Abstract With the increasing number of prisoners, it becomes more and more difficult to accurately locate and identify a prisoner. Therefore, it becomes an urgent problem to utilize advanced technologies to solve the problem and alleviate policemen s workloads and improve management efficiency. This paper studies, designs and implements an intelligent prisoner management system, which is based on RFID Radio Frequency Identification and J2EE Java 2 Enterprise Edition application plat. On the basis of a detailed survey and analysis of business requirement, targeting at problems existing in prison management, we decided that the system design goal is to accurately and timely monitor and control prisoners, to improve management efficiency and make sure all prisoners can be uniquely identified without mistakes. After a thorough study of the architecture and theory of RFID and J2EE architecture, this paper utilize JAVA and Struts technologies to design and implements the intelligent prisoner management system, which is based on the RFID and J2EE architecture. Based on our plat, a monitor management system can be established from policeman to prisoner.This plat fully utilizes XML s advantages in data atting and standardization and J2EE s seamless integration with heterogeneous plats, and implements a highly autonomous, secure, and manageable data integrated application based on RFID. The system we studied in this paper can timely and accurately identify whether a person shows up in the appropriate location in any given time. It can also be integrated with facial identification system, access control system, and closed circuit television system to provide modern technologies for efficient prison management. The system development can realize secure and reliable distinguishing between prisoners and administrators and mapping system ination to real identities, so that it realizes prison ination management, stepping into the right track of “asking for police power from technologies“. The system is implemented via Eclipse3.2 IDE and based on Java, JSP, XML 万方数据Abstract III technologies. Oracle 9i is used as database, Tomcat as Web server, Microsoft Visual SourceSafe 6.0 as version control tool.The system has already been successfully deployed on Hangzhou Linan prison, and run for its daily management. Its application fully meets the customer s requirement and expectation, which takes a lead in national-wide prison management. Keywords RFID,J2EE, MVC, Struts万方数据目录 IV 目 录 第一章 绪论 .................................................................................................................... 1 1.1 选题依据或研究目的与意义 .................................................................................... 1 1.2 国内外现状及分析 .................................................................................................... 3 1.3 主要研究内容 ............................................................................................................ 5 1.4 论文的章节安排 ........................................................................................................ 6 第二章 相关技术介绍 .................................................................................................... 7 2.1 软件架构 .................................................................................................................... 7 2.2 J2EE 架构分析 ........................................................................................................... 7 2.3 J2EE 的 MVC 体系结构及其设计模式 .................................................................... 9 2.4 STRUTS 框架 .......................................................................................................... 11 2.5 TOMCAT 中间件 ..................................................................................................... 12 2.6 RFID 技术分析 ........................................................................................................ 13 2.6.1 RFID 技术简介 ................................................................................................. 13 2.6.2 RFID 分类 ......................................................................................................... 14 2.6.3 RFID 的基本组成部分 ..................................................................................... 14 2.6.4 RFID 的基本工作原理 ..................................................................................... 14 2.6.5 选用 RFID 的理由 ............................................................................................ 15 2.7 小结 ......................................................................................................................... 16 第三章 犯人智能管理系统的需求分析 ...................................................................... 18 3.1 需求分析方法论 ...................................................................................................... 18 3.2 系统业务需求概述 .................................................................................................. 18 3.3 业务流程分析 .......................................................................................................... 19 3.3.1 人员新入所 ....................................................................................................... 19 3.3.2 释放、转押流程 ............................................................................................... 20 3.3.3 提询、律师会见流程 ....................................................................................... 21 3.3.4 在押人员临时出所流程 ................................................................................... 23 3.3.5 在押人员消费流程 ........................................................................................... 24 3.3.6 区域点名流程 ................................................................................................... 25 万方数据目录 V 3.4 系统功能需求 ......................................................................................................... 26 3.4.1 基础资料的管理功能 ....................................................................................... 26 3.4.2 定位功能 ........................................................................................................... 26 3.4.3 罪犯生命体徵异常报警 ................................................................................... 26 3.4.4 罪犯紧急求救报警 ........................................................................................... 27 3.4.5 自动监测报 警 ................................................................................................... 27 3.4.6 电子地图功能 ................................................................................................... 27 3.5 系统性能需求 ......................................................................................................... 27 3.6 小结 ......................................................................................................................... 28 第四章 犯人智能管理系统的设计 .............................................................................. 29 4.1 系统设计原则 .......................................................................................................... 29 4.2 软件总体架构设计 .................................................................................................. 29 4.3 系统硬件 功能设计 .................................................................................................. 33 4.4 系统功能结构设计 .................................................................................................. 32 4.5 数据库管理系统的选择和数据库设计 .................................................................. 37 4.5.1 数据库概述 ....................................................................................................... 37 4.5.2 数据库管理系统的选择 ................................................................................... 38 4.5.3 数据库关系图 ................................................................................................... 39 4.5.4 主要数据库表结构设计 ................................................................................... 39 4.6 小结 .......................................................................................................................... 43 第五章 RFID 犯人智能管理系统的实现 ................................................................... 45 5.1 开发运行环境 .......................................................................................................... 45 5.2 罪犯实时点名 .......................................................................................................... 45 5.3 报警管理 .................................................................................................................. 48 5.4 人员管理 .................................................................................................................. 52 5.5 地图管理 .................................................................................................................. 54 5.6RFID 软件设计与实现 ............................................................................................. 57 5.6.1 RFID 技术及 RFID 中间件设计 ...................................................................... 57 5.6.2 RFID 接口实现 ................................................................................................. 61 5.7 小结 .......................................................................................................................... 64 第六章 系统测试 .......................................................................................................... 65 6.1 软件测试环境 .......................................................................................................... 65 万方数据目录 VI 6.2 功能测试 .................................................................................................................. 65 6.2.1 用户权限测试 ................................................................................................... 65 6.2.2 功能及界面测试 ............................................................................................... 67 6.3 性能测试 .................................................................................................................. 72 6.4 测试结论 .................................................................................................................. 72 第七章 结束语 .............................................................................................................. 73 7.1 全文总结 .................................................................................................................. 73 7.2 下一步工作 .............................................................................................................. 74 致 谢 ............................................................................................................................ 75 参考文献 ........................................................................................................................ 76 万方数据第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 选题依据或研究目的与意义 随着看守所收押量逐年上升,民警准确定位、辨认在押人员越来越困难,监管形势日趋严峻。如何通过先进的技术手段,向科技要警力,减轻民警的工作强度 ,提高民警管理效率,已成为当前看守所管理中迫切需要解决的问题。目前看守所主要存在以下问题 1.没有办法严格做到在押人员身份唯一识别而不出错 看守所每个民警看管几十个甚至上百个在押人员,只能靠民警的责任心和记忆能力。由于民警存在主观和可观原因,导致经常出错。由于手段原始,时常出现同名同姓在押人员被误释放;同名同姓在押人员在消费时被误记账;双胞胎区分比较难,这些都导致了不必要的纠纷。 2.点名手段原始,工作量大 在押人员报数,管教民警人工清点人数,主要靠民警的责任心,不同区域之间过道点名特别容易出错;总人数汇 总比较慢,夜间没有办法做到整体点名,不能够进入监舍房间,只凭目测,难以发现在押人员生病等情况。 3.区域人员定位手段缺乏 无法实时准确地知道特定区域内在押人员人数及状态,主要靠管教民警人工判断在押人员是否进入某个特定区域。过道、监舍等靠人工点名核实,没有办法避免个别监管人员的瞒报、包庇在押人员的情况。虽然有视频监控系统的存在,但要靠人员紧盯视频监控器,且视频监控系统还存在死角。没有方法及时、准确判断人员是否在合适的时间出现在合适的位置。有时共案犯在一起,容易产生串供现象。目前的红外线周界报警不能够自动识别是 谁越界。 4.报警手段不隐蔽,不方便 特殊情况下,在押人员不敢公开报警;在押人员被攻击时,有可能没有办法去按报警器或者大声喊;夜间在押人员心脏病突发等,有可能没有办法或者来不及按墙上的报警器。 民警被攻击或者发现情况时报警手段单一,用挂肩膀上的对讲机,主要靠喊。 5.消费记账靠手工,容易出现差错 万方数据电子科技大学硕士学位论文 2 卖物品手工记账本身容易出错,同名同姓、不同被押人员之间的转账、代替购买等。商店跟财务对账耗费时间长。 6.临时工作人员随便进入,没有监控流程 进去有时没有批准,超出活动边界没有报警,超出时间没有出来,没有提醒。 7.犯人外出监控效果差,完全靠民警的注意力集中与否 8.管教民警压力大 怕出意外,例如事故(正常死亡、非正常死亡)、打架、生病,不管看守所是否有错,社会都会推断看守所有错。 需要及时、完整掌握在押人员的心理情况,要经常与在押人员谈话,每个新进来的人都要一一谈话、做到充分了解被监管的人员情况。 每周工作时间很长。临安看守所每个民警工作量为 56 小时 /周,远高于国家法定的 40 小时 /周。公安部要求民警跟在押人员比例为 12 100,但是很多看守所都做不到,人员有缺口;夜间值班,巡查不容易发现情况;监舍大,被监管对象多 ;大的监舍有几千人到上万人,甚至是开电瓶车巡逻,夜间不能够进入房间,危险性比较大。 9.领导管理难度大 部分民警没有完全严格依照相关规范和流程办事,例如公安部监管局有相关条例和规定,浙江省监管总队有相关条例和规定,随意性还是比较大,带来一定的风险。 对于民警的工作考核没有对应的技术手段。 RFID( Radio Frequency Identification,无线射频识别 ) 技术是自动识别技术的一种高级形式,它利用射频信号通过空间藕合实现无接触信息传递,并通过所传递的信息达到识别的目的。作为条形码的无线版本, RFID 技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量大、存储信息更改自如等优点,已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一,是一种市场前景和应用规模巨大的高新技术。目前监狱的门禁、罪犯会见、消费一卡通等系统已逐步应用了此项技术。随着对 RFID 射频识别技术认识和开发的深入,此项技术将在看守所、监狱等得到广泛的应用。 因此, RFID 罪犯智能化管理系统的开发将实现安全可靠的区分识别犯人、管理人员等,将管理系统中每个人的信息和现实中的每个人一一对应的智能化管理系统 ,从真正意义上实现看守所等管理信息化,步入“向科技要警力”的途径。 RFID 罪犯智能化管理系统还可以与人脸识别系统、智能门禁系统、视频采集万方数据第一章 绪论 3 系统结合使用,可以为看守所对犯人的各项管理工作提供便捷、高效的现代化手段 。 1.2 国内外现状及分析 当前国内犯人管理系统很多,包括单一的门禁管理系统,还有具备“交接班管理”功能的数字化监狱指挥管理系统,另外还有基于探照灯的智能型无人职守监狱管理系统等等。但这些系统的功能比较单一,比如说门禁管理系统采用 C/S体系结构和 Visual C的开发环境,只要针对对犯人及其他人员 的进出监狱进行管理和报警,而监狱指挥管理系统主要还是针对干警交接班情况进行管理,智能型无人职守监狱管理系统主要是通过红外探头与探照灯联动,当红外探头探测到有意外事件发生时,对应的探照灯立即点亮并扫描发生事件处。 RFID 犯 人 智能化管理系统是采目前最先进的 Active ( 主动 /有源 ) 识别技术,针对监狱人员情况分区管理与监控的需求,专门设计开发的一套软硬件结合的应用系统。 RFID 监狱智能管理系统在美国弗吉尼亚监狱、密执安监狱、加利福尼监狱、伊利诺斯监狱及俄亥俄监狱、荷兰监狱、新加坡监狱、马来西亚加影监狱等使用 过程中被证明是一种非常高效可靠的管理系统,该系统可使管理人员实时掌握监狱内各个受控区域在押人员的详细信息及数目,有效防止在押人员的出逃,减少罪犯结党闹事的几率,秘密监控高危在押人员,追查及跟进事件的发生,最大限度的保障管理人员和在押人员的人身安全。另外,系统还能实现自动点算指定区域内人数及周边执勤干警信息,大大降低监狱管理人员的工作强度,在遇到突发事件时能够迅速定位执勤干警的所在位置。 RFID 犯 人 智能化管理系统具有自己独特的优势,但它运用的还不广泛。 1.RFID 的现状 [1] RFID 技术包括多个频段、多 种形式的产品,不同的产品有不同的特点和应用领域,这里我们 主要介绍一下 无源超高频射频识别技术( Passive UHF RFID)。Passive UHF RFID 是目前 看好的一种 RFID 技术,其频段是 860- 960MHz,该频段的物理特性是其电磁波波长适中,穿透性和绕射性适合我们周围大部分的物品,将来最大量的应用应该在仓储、物流和生产过程自动化方面。 美国麻省理工学院自动识别技术研究中心的专家于三年前提出的“产品电子编码( EPC
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