一、系統概述

在當前監管工作中，預防罪犯意外死亡是監管安全管理的一項重要內容。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現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防。在此情況下，利用智能化的生命體征檢測手段實現對罪犯的生理指標的自動采集、自動分析、主動預警就顯得非常重要。

本方案擬通過建設智能生命體征檢測床墊系統實現上述功能，以切實提高監獄防范能力，為降低監獄意外死亡風險提供技術支撐。

建設目標

通過系統的建設，將達到如下目標：

在夜間，利用物聯網生命體征感知技術對罪犯進行實時、主動的檢測，及時發現罪犯的異常狀況，提高監獄重點時段內的安全保障能力。

 

二、系統設計

1、設計原則

（1）安全性

由于系統使用的場景為監獄內對罪犯流動的管理，而監獄本身的性質決定了，安全是第一位的。因此，在系統的安全性上的要求很高，在設計建設時應充分考慮整個系統的安全機制，建成的系統應具有安全保密性，不但要進行嚴格的權限管理，還要采取先進的、可靠的安全保密措施。

（2）先進性和成熟性

設計時應用先進成熟的技術和設備，建成性能優良、技術先進的系統，既可保證當前系統可靠的應用，又能適應未來技術和業務發展的要求。

先進性，能保證系統符合國際國內標準，便于擴充和發展；成熟性，則代表可靠穩定、性價比好。

現代科技向以計算機為核心的信息化、網絡化發展已經成為不爭的事實，故在滿足需求而成本又相對不高的情況下，應優先設計網絡化、信息化的方案。

（3）可靠性與穩定性

整個系統的設計應保證數據傳輸與存儲的連接性，確保系統長期可靠運行。

（4）可擴展性

設計時要充分考慮到今后的發展，使系統能隨著監獄的需求而擴展，防止重復投資，系統設計時應留有充分的余地，方便日后擴容、升級及集成。

硬件、軟件產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標準，軟件應采用開放式結構。

（5）實用性、經濟性、方便性

建設就是為了使用，故要充分考慮系統的實用性，不能華而不實，應結合監獄實際提出合理需求，根據需求合理設計方案，優化組合，采用合理的網絡平臺。

設備選型時，既要滿足性能要求，又要兼顧設備的價格，盡量少花錢多辦事。

在應用軟件的設計上，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、現狀分析

罪犯身體健康狀態直接影響著監獄的安全。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。現有的生命體征偵測系統大多采用腕帶形式，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，因此檢測結果無法準確而失去實用價值。

3、技術路線

本系統針對這一情況將生命體征偵測與床墊結合，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，因此可以確保數據的可靠和準確。數據采集后，系統通過物聯網傳輸的方式將數據傳回服務器進行存儲和分析。

4、主要設備構成

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、起床次數等數據。床墊還內置了無線報警上傳模塊，可以將偵測到的生命體征數據以無線方式上傳至無線定位基站。

l 無線定位基站：與物聯網人員管控系統合用此設備。用于接收體征檢測床上傳的體征狀態數據并通過POE交換機上傳服務器。

l POE交換機：與物聯網人員管控系統合用此設備，用于匯集各無線定位基站的數據并通過局域網上傳至服務器。

l 系統軟件及服務器：用于對體征數據進行解析、聯動智慧監管綜合管理平臺將罪犯的體征情況實時顯示出來。同時，可以在智慧監管綜合管理平臺上實現報警與視頻監控等安防系統的聯動應用。

5、系統結構及工作原理

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。床墊內置的物聯網無線傳輸模塊將信號上傳至無線定位基站，無線定位基站對數據進行初步整理后通過POE交換機將數據上傳至系統服務器。服務器中的系統軟件對數據進行最終解析，得到心率、呼吸、離床狀態等數據，再將數據通過分析模型進行處理最終判斷出罪犯的異常情況。本系統將心率、呼吸等檢測數據和分析結果推送至管理客戶端上，以圖文形式提示給值班民警。

三、系統功能

1、在床/離床狀態檢測

系統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，并實時記錄到數據庫中。

3、實時呼吸率偵測

床墊能夠實時檢測罪犯睡覺時的呼吸情況，并實時記錄到數據庫中。

4、心跳異常情況偵測

床墊可以根據連續偵測到的心跳數據自動判斷罪犯的心跳是否存在異常，如有異常可以及時發出報警信號。
 

5、呼吸異常情況偵測

床墊可以根據連續偵測到的呼吸數據自動判斷罪犯的呼吸是否存在異常，如有異常可以及時發出報警信號。

5、翻身體動檢測

系統能夠分析出罪犯的翻身和體動狀態（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

生命體征床墊系統在設定的睡眠計劃進行相關數據采集，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、睡眠狀態判定。

7、同監室多人同時離床報警

當同一監室有多人同時離床，系統自動發出報警。

8、歷史睡眠數據查詢

民警可以隨時查看指定時段內某名罪犯的歷史體征數據。

9、睡眠質量檢測

床墊可以對罪犯睡眠狀態進行檢測，可識別出深度睡眠、中度睡眠、淺睡眠等狀態，結合心率異常、呼吸異常、翻身、起身、睡眠時長等數據進行綜合分析判斷出每名罪犯的睡眠質量。