基于ZigBee的监狱服刑人员互监联号监控系统的设计研究

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为了保证监狱管理的安全问题,全国多数监狱开始实行监狱服刑人员互监联号制度,该制度能有效的加强对监狱服刑人员的管理。但在制度的实施过程中,经常会出现一些障碍导致联号不能顺利进行。  为了解决这些问题,本文设计了一套基于ZigBee无线传感器技术的监狱互监联号监控系统。该系统联号功能的实现采用了基于ZigBee的RSSI测距原理,在信号衰减经验模型的基础上提出了基于分段拟合的测距算法,并采用实验的方法对比该算法与传统算法的误差,结果表明,基于分段拟合的测距算法在精度上较传统经验模型有了明显提高,10米范围内的测距误差能稳定在1米以内。结合所提出的测距算法,设计了联号监控方案,对各子功能进行了设计,包括联号功能的设计、互监组联号功能的设计、区域定位功能的设计。在此基础上,对各功能节点设备,即协调器、固定节点和随身节点进行了设计。在固定节点的布置问题上,采用建立汇聚节点的方式,并用遗传算法对汇聚节点的布置进行了优化,综合考虑汇聚节点覆盖率和汇聚节点数两个目标值,建立权值分别为w1和w2的加权和函数作为总体目标函数,获得最优的汇聚节点的布置位置坐标,所得到的优化结果作为布置汇聚节点的依据。随身节点作为一个终端节点设备佩戴在服刑人员身上,本文对随身节点设备的硬件和结构做了设计,具有防拆、报警功能,并用有限元分析软件对设备结构做了碰撞仿真分析,分析表明所设计的外壳可以承受0.1m/s的碰撞冲击。本文对系统中所用到的各种功能的节点做了软件设计,采用SQL Server2008软件设计数据库,利用 LabVIEW软件对上位机界面进行开发设计。该监控系统具有实时监控、数据查询、联号管理、人员管理等功能。最后,通过实验对系统进行了测试。  根据监狱服刑人员互监联号的要求,结合ZigBee技术,设计监狱服刑人员互监联号监控系统,该系统能够实现监控服刑人员联号状态的功能,有效的监控了服刑人员的行为,加强了监狱的安全管理。
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