基于智能穿戴的社区矫正人员管理系统研究*

林凡，成杰，张秋镇，彭杰，崔苗，张广驰

1 引言

社区矫正是我国司法体制改革和工作机制改革的重要举措。2011年2月25日，十一届全国人大常委会第十九次会议审议通过《中华人民共和国刑法修正案（八）》明确规定了对判处管制、缓刑以及假释的罪犯依法实行社区矫正，标志着我国社区矫正法律制度的确立[1]。2003年我国的社区矫正工作在部分区域进入初步试点阶段，2009年在国内各个省市开始正式全面试行，社区矫正工作迅速开展，覆盖涉及的地区逐步扩大，社区矫正人员数量也逐步增加。社区矫正工作在我国经过多年的探索和试点，已逐渐形成有中国特色的工作体系和架构，发展势头良好，非监禁刑罚适用率逐年提高。但与之相配套的工作模式发展相对滞后，特别是现有的工作手段和人力资源远远不能适应社区矫正工作的需要[2]。因此，需要充分利用现有的科技手段来推进对社区矫正人员的有效管理，解决社区矫正人员管理的难点和痛点。

互联网与智能穿戴技术的不断发展为人员管理及信息化奠定了技术基础，“互联网+智慧司法”的管理模式为矫正人员的管理带来了新的方向。本文从智能穿戴设备终端的软硬件设计及社区矫正人员管理平台的设计出发，以社区矫正人员功能需求为目的，探索如何更好地实现社区矫正与智能穿戴设备的融合，研制出一款为社区矫正人员定制的定位、防拆卸的智能穿戴手表，并开发出一套完整的人员信息监管系统。该组合系统的应用与推广，实现了社区矫正人员的信息化监管，使得人员管理更加高效、便捷，有效地解决了现有社区矫正工作中的问题。

2 社区矫正与智能穿戴设备的融合

在信息化技术时代，为了更人性化、民主化，社区矫正已经从单方面的依赖监狱民警走访、调查到利用电子信息技术手段进行全面的监督管理，对矫正人员的人身自由不再过度进行严格的限制，而是给予一定程度的自由活动范围，这样有利于提升刑罚的效能，降低在实施刑罚过程中的各项成本。

随着信息化技术的高速发展，运用计算机技术、地理信息技术、移动定位技术、通信技术、网络技术，通过为社区服刑人员配发定位终端（智能穿戴设备），实现对定位人员的位置监控及管理成为一种重要途径和方法，已经有越来越多的司法单位开始着手在电子监管手段上进行有益探索。但现有系统还存在以下不足：

（1）定位方式单一，存在定位缓慢、不准确等情况；

（2）“人机分离”情况无法有效控制；

（3）操作界面不够友好，操作方式不灵活。

3 社区矫正人员管理系统

本文设计的社区矫正人员管理系统主要包含智能穿戴设备终端和社区矫正人员管理平台两部分，具体如图1所示。

图1 社区矫正人员管理系统示意图

社区矫正人员管理系统以移动终端、定位芯片作为媒介，利用移动互联网的科技手段和云计算服务技术，以更深入的智能化、更全面的互联互通、更透彻的感知，实现以社区矫正服刑人员定位、管理为核心的服务平台，从而实现司法社区矫正监控中心及各级司法单位对于社区矫正服刑人员的快速定位、入矫解矫全流程管理、服刑人员档案管理、教育帮扶、大数据分析统计等功能，构建出一个全方位的社区矫正管理云服务平台。

3.1 智能穿戴设备终端

智能穿戴设备终端运用多模定位技术，具备IP67级深度防水、防拆卸的高可靠性和高精度定位。终端硬件组成包括：GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）无线通信、GPS定位模块、Wi-Fi定位模块、电源管理、LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）显示、防拆检测、天线、按键等，具体如图2所示。

（1）多模定位技术

随着移动互联网的发展，位置服务已渗透到人们生活中的方方面面。目前基于位置服务的定位系统主要有以下三大类：

◆基于Wi-Fi的短距离定位技术；

◆基于基站的蜂窝定位，即LBS（Location Based Service，基于位置服务）定位；

◆基于卫星定位，即GPS定位[3]。

这三类定位技术在定位精度、功耗、定位速度方面有着各自的优缺点。

本智能终端采用卫星定位、LBS定位和Wi-Fi定位相结合的技术，确保定位精度在5 m以内。GPS定位模块采用U-blox的G7020芯片来实现GPS定位，U-blox 7020是一个低功耗主芯片的超小外型GPS接收芯片，该产品采用了超高灵敏度的新一代U-blox芯片，具备全方位功能，能够满足不同行业定位的严格要求。其主要是实现终端用户使用者的精准定位，并进行实时定位及数据信息采集；Wi-Fi定位及LBS基站定位，主要用于解决室内精准定位，在GPS定位无法满足要求的情况下实现精准定位及数据信息采集。使用LBS基站定位，可通过电信、移动运营商的无线电通讯网络获取终端的位置信息，在GIS（Geographic Information System，地理信息系统）平台的支持下确认用户位置；使用Wi-Fi定位，可根据终端设备周围搜索到Wi-Fi的物理地址和信号强度得出用户位置信息。

（2）防拆卸

机械与电子双重防拆，通过防拆报警技术，使得终端用户在使用过程中不能随意人为拆卸，防止损坏设备、脱离监管。终端设备一旦脱离使用者，设备即可将拆卸状态信息通过无线网络上传至后台服务器，监管人员可通过后台得到的信息对被监管人员进行传唤和及时纠正、教育。

防拆报警技术的实现方法如下：

图2 智能穿戴设备终端硬件框架图

◆采用简单可靠、稳定的I/O扩展电平进行电路检测，当终端设备出现拆卸状态时，系统产生一个拆卸状态电平的跳变，并输入到CPU的检测端口，CPU得到该变化电平的指令后即发送相关指令信息，并通过GPRS无线网络将此信息状态上传到后台服务器，产生拆卸报警信息，以提示后台监管人员该设备已被拆卸。

◆在终端设备的外壳结构设计上采用塑胶表带内嵌软钢片，钢片与设备内部的防拆检测电路进行连接，表带外部再通过表带扣进行稳定可靠连接，当出现表带拆卸脱离时，表带内嵌的钢片即与内部电路断开，此时设备内部CPU会收到拆卸状态电平的跳变信息，从而产生拆卸报警信息上传到后台服务器。

◆终端在表扣的设计上需使用专用工具进行拆卸，非法拆卸时会有报警，并伴有震动和蜂鸣。一旦出现震动和蜂鸣，只可在后端平台通过管理员关闭，在数据终端上无法操作消除震动和蜂鸣。

（3）通信模块与天线设计

GPRS无线通信包括基带处理器、数据存储器、数据传输信号接口、RF（Radio Frequency，射频）发射与接收等。该系统由MT62XX系列单芯片解决方案配上RF外挂的天线开关和射频PA（Power Amplifier，功率放大器）组成一套完整的GPRS无线数据传输系统，高集成度的嵌入式芯片MT62XX更加适用于手表等对体积空间有严格要求的嵌入式产品，实现终端与后台的对接和数据交互。

采用业界较为先进的LDS（Laser Direct Structuring，激光直接成型技术）天线技术来完成GPRS、GPS、Wi-Fi等不同模块的射频信号的发射与接收。在多天线集成及曲面焊接的情况下，LDS是最佳的天线工艺选择。相比传统的天线工艺，LDS天线具有性能稳定、一致性好、精度高、对空间的占用率低等优势，因此能够确保终端的精准定位、数据采集及与云平台的数据交互。

（4）人机交互设计

终端主要功能在于记录使用者的行踪，对于交互界面应当追求简洁高效，并且为了保证更良好的续航能力，因此在LCD显示部分采用低成本、低功耗的黑白点阵式LCD，为终端提供相关的人机界面所需要显示的数据信息。显示的内容包括开机logo、时间日期、电池电量、网络信号强度、拆卸标志、短信内容等，不同的内容界面通过按键进行切换显示。

（5）通信接口协议设计

为了使终端与平台之间实现更良好、高效、安全可靠的数据交互，有必要规范两者之间的通信协议，并进行加密处理，从而保证两者之间的命令能够安全的解析与识别。设计终端与服务平台之间的接口应用层协议，基于此接口协议完成终端的注册登录、SOS、信息上报等功能。终端与后台的数据使用SOCKET方式进行数据传输。

SOCKET报文消息的构成单元：报文头+报文体+报文结尾符。

◆报文头：终端类型+IMEI+协议版本号+渠道号+命令代码+消息长度；

◆报文体：（随机码）+信息内容（可变）；

◆报文结尾符：结尾符号 。

为了安全考虑，针对IMEI与消息类别采用AES加密，后经Base64编码。

（6）手表终端软件系统设计

终端的软件系统功能模块主要包括数据采集、事件报警、数据上报以及用于人机交互的显示提示，具体如图3所示。

在软件设计时，采用模块化设计，对各部分功能模块进行划分后再具体去实现，最后进行集成。

3.2 社区矫正人员管理平台

图3 手表终端软件系统功能模块示意图

社区矫正人员管理平台包含地理信息系统GIS和特定人员定位管理系统。基于云平台的部署特点，实行集群和分布式部署，单个服务器可容纳近百万的重要物品与智能定位穿戴设备的长连接技术。云服务平台基于主流的纯Java语言的NIO网络技术研发，支持多种数据库存储。定位管理系统与GIS地理信息系统对接的访问接口，向GIS系统提供实时的携带重要物品人员及重要物品位置信息，保证GIS系统的数据准确性和实时性。

社区矫正人员管理平台包括以下子系统：

（1）社区矫正人员穿戴设备运维子系统：对穿戴设备生命周期管理，穿戴设备与矫正人员信息交互管理；

（2）矫正人员档案资料管理子系统：实现对被监管对象档案管理的信息化；

（3）监管人员管理子系统：实现对监管人员的管理；

（4）穿戴设备的实时监控预警子系统：包括远程开关机、人机分离报警、破坏报警、断电报警、越界设置、越界报警、特殊场所接近报警、自动巡检、巡检频率等参数设置；

（5）矫正人员行为轨迹实时查询、轨迹查询子系统：实现对被监管对象位置监控、查询。

4 原型系统的实现

目前已开发出原型系统，该系统包含智能穿戴设备终端和社区矫正人员管理平台两部分。智能穿戴设备终端原型系统终端的参数具体如表1所示。

表1 智能穿戴设备终端参数

智能穿戴设备系统的功能具体如表2所示。

社区矫正人员管理平台主要性能指标如下：

（1）数据库支持在TB数据量上的查询，平台支持最大峰值在线用户不少于10万人，支持同时并发访问不小于1 000个/秒；

（2）平台响应用户访问的页面打开速度不大于10秒。

当前市场上手表种类各式各样，功能也大同小异。一类作为手机的附加设备，与手机连接，用于手机消息的提醒、通信或者采集更详细的运动数据；另一类作为手机的替代品（如儿童手表），主要用于通话、儿童的实时定位等。这两类手表的共同之处在于设计研发时注重产品的功能与体验、注重人机交互界面，赋予手表过多的功能会导致手表功能冗余，同时造成手机待机时间短等问题。

表2 智能穿戴设备系统的功能

本文所设计的穿戴终端产品定位于社区矫正人员，对当前市场上手表的功能进行裁剪及精简，注重终端的位置、轨迹及数据上报。在定位方面融合了多模定位技术，用于实现更加精确的定位；同时，为符合矫正人员监管的需求，创新地加入了防拆结构，定时上报终端的各种信息并发送保存至后台。为了满足对矫正人员的监管信息化以及一对多的监管，本系统开发了一个监管信息化平台来克服当前市场上手表终端在监管上的短板，既能对终端实时定位，也能查看终端的轨迹、报警信息等，同时该系统还为大数据分析提供了数据来源。

5 结束语

本文从社区矫正人员管理中存在的难点和痛点出发，立足于可穿戴设备及智能化云平台的发展，融合了社区矫正人员管理及计算机技术，实现“互联网+智慧司法”的管理模式，为社区矫正带来了极大的便利，从而解决了现有的工作手段和人力资源远远不能适应社区矫正工作需要的问题，进一步推动社区矫正在我国的发展。本文通过融合多模定位技术、IP67级深度防水和防拆卸技术，优化改进现有穿戴设备存在的问题，研发出一款更适合社区矫正人员佩戴的终端设备，并结合计算机云平台技术，将社区矫正的人员信息化，使得人员管理更加高效、便捷。未来将进一步丰富、优化平台的功能，使得整个系统更加符合社区矫正的需求，变得更加人性化。

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