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    監所智能定位系統概述及技術架構

    一、 方案概述

    1.1. 系統簡介

    監所智能定位管理系統通過應用目前最先進的半有源電子標簽,以電子標簽作為標識碼,將其安裝在受控目標上,并且在定位監控區域內,安裝聯網的無線基站,對電子標簽進行識別,由此實現了對受控目標實時定位和追蹤。

    本系統前端通過基站實時采集電子標簽數據,并發送到后臺服務器,服務器經過復雜的定位算法計算后,將定位數據和告警數據發送給展現層,系統對外呈現的方式有種:WEB網頁系統、3D模擬客戶端系統,其中WEB網頁系統主要提供各類信息登記、查詢、統計、分析、地圖配置等功能,3D模擬客戶端系統主要提供人員實時定位、視頻聯動、告警通知功能。

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    圖1 總體業務說明圖

    根據實際的應用場景,提供三款電子標簽,分別為防拆卸腕帶標簽、卡型標簽、資產標簽。標簽采用“主動或被動方式”兩種模式進行工作,標簽主動發射信號或由基站的指令觸發后發射信號。分布在各區域的基站一直主動發射電磁波信號,經過信號范圍內的電子標簽都能夠被順利識別,并獲取到該標簽的數字編號、基站將該編號以及自身的編號和其它參數通過網絡傳送到后端服務器。服務器上智能定位管理系統軟件進行相關算法計算處理,根據業務邏輯輸出電子標簽的位置信息和告警信息等。

    1.2. 系統特性

    本系統實施的目標是打造一套適合監所人員定位及監所物品管理的智能化、自動化的綜合業務管理平臺。本系統具有以下特性:

    可靠性高:

    系統所用設備都是按照工業標準設計生產,內核采用高集成度嵌入式系統,后臺采用大型數據庫技術,主要設備采用防水防潮外殼,完全適應當地使用環境;揪邆渥詸z和心跳包上傳、天線斷路與短路、掉電自檢報警等功能,保證系統各個使用環節都穩定可靠。

    經濟實用:

    系統建設和維護成本相對低廉,具有運營費用低、設備集成度高、施工快捷、智能化程度高、維護方便、操作簡單等特點,是一套務實的綜合性系統。

    系統先進:

    系統采用目前最先進的無線通訊技術、無線智能卡、嵌入式系統、數據庫技術、加密等先進技術于一身,是先進技術融合應用的典型案例,是人員定位資產管理系統數字化和智能化的典范工程。

    方便維護:

    系統采用模塊化設計,一個模塊發生故障時只需更換故障的模塊,系統就可恢復正常。硬件設備會定期上報自己的工作狀態,在節點有故障時后臺管理可即時得到系統故障提示,縮短突發故障的發現和處理時間。

    靈活擴容:

    模塊化的網絡架構和無線射頻通訊設計使系統具有良好的擴容性能。系統擴容時只需要增加相應的網絡終端和無線讀卡系統硬件,可按需靈活部署,新加系統硬件會快速并入現有網絡,無需再對硬件進行復雜的調試作業。

    開放的系統:

    作為一套綜合性的應用系統,其開放性是系統擴容、新業務加載與未來新增系統對接的重要條件。本系統從底層硬件數據信號到軟件后臺數據接口全部為開放式結構,可方便與系統其它軟硬件系統進行對接。

    1.3. 綜合優勢

    軟件基于云架構設計,系統穩定可靠,無單點故障,系統冗余設計,負載分擔、支持大規模應用,至少支持1000個基站設備和10000枚標簽接入。

    國內唯一采用全3D仿真展示的定位軟件系統。

    提供WEB網頁展示、3D客戶展示。

    系統運行環境適應性強,可在WINXP/WIN2008/WIN7等WINDOWS系列系統上運行,也可在主流的LINUX系統上運行

    數據存儲應用集群設計,擴展能力強。

    二、 技術架構

    2.1. 設計原則

    本系統的設計根據國家、地方相關法規、技術標準規范的要求,結合智能定位系統建設的實際情況,秉著積極借鑒國內外先進經驗和技術,安全可靠、節儉實用、易于擴展和便于管理維護的原則進行。本次建設遵循的設計原則如下:

    先進性

    采用先進成熟的技術和設備,確保整個系統在一段時期內保持技術上的先進性,既滿足當前需求,也兼顧未來發展。

    可擴展性

    平臺采用模塊化結構,系統擴容或增加功能只需增配相應模塊,無需系統額外改動。

    兼容性

    兼容國內主流設備和協議,解決不同品牌與新舊設備之間兼容對接問題。

    穩定性

    系統能夠保持長時間穩定運行。系統平臺具有完善的智能網管功能,如故障自動檢測、系統自動恢復等功能,方便管理維護人員及時了解設備狀況,及早發現、消除系統隱患。

    安全性

    對系統平臺采取必要的安全保護措施,防止病毒感染、黑客攻擊,具有高度的安全和保密性。

    實用性

    整個系統以實用、操作方便、簡潔、高效為原則,既具備快速反應的特點,又能滿足相關人員的功能業務需求。

    2.1. 系統架構

    系統設計時采用標準化的硬件和軟件接口,采用標準化的編解碼技術,實現硬件、軟件的無縫對接和集成,為未來軟硬件平臺擴展、上層應用系統開發奠定開放的軟硬件基礎。

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    圖2 系統架構

    2.2. 技術架構

    系統的開放性是用戶投資的根本保證,采用目前最先進的構建大型網絡系統的J2EE平臺架構,采用微核心+插件技術、支持從PC、服務器到小型機的遷移,支持操作系統移植,支持服務器CLUSTER技術,可以隨著系統的規模不斷擴大,通過簡單的調整服務器的部署可以輕松實現多層次的縱向延伸和多區域聯網的橫向擴展,全網中的層級數沒有限制,設計上沒有系統容量的限制,可滿足上千臺閱讀器/觸發器,及上萬個電子標簽的聯網要求而無需更換版本和產品升級,而這種擴展,絲毫不影響系統的原有穩定性。

    1)采用J2EE三層軟件設計架構

    J2EE提供了一個企業級的計算模型和運行環境,用于開發和部署多層體系結構的應用,它通過提供企業級組織計算環境所必需的各種服務,使得部署在J2EE平臺上的多層應用可以實現高可用性、安全性、可擴展性和可靠性。

    2)知識工程方法的應用

    通過對物聯網信息數據進行析取,建立統一的數據庫,對各類數據進行統一儲存,統一管理,統一發布,提供統一的數據平臺。

    3)采用優秀的軟件環境

    管理服務器使用Linux系統,該系統源碼開放、系統穩定、抗病毒、內核精干、效率高,不易受到網絡攻擊,所以能夠確保管理服務器運行的穩定性和安全性。

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    圖3 系統架構

    2.3. 架構特性

    2.4.1. 系統性能

    系統總體性能指標滿足如下:

    1)應用系統具有7*24小時穩定運行的能力,全年在線率99.9%;

    2)系統應支持不少于500用戶,在線用戶數不低于100,并發用戶數不低于30用戶/秒;

    3)系統頁面響應通常不大于1秒;復雜頁面響應小于5秒;復雜業務實現生成操作小于8秒,特殊操作可適當延長;

    4)系統支持同時在線的3D客戶端大于5個;

    5)系統最大的定位基站接入數量大于1000個;

    6)系統最大標簽接入數量大于10000個。

    7)服務器系統時間與標準時間應實現同步。

    2.4.2. 系統可靠性

    系統全部基于LINUX操作平臺,系統穩定、抗病毒、內核精干、效率高,不易受到網絡攻擊,并能夠在WINDOWS系統上進行顯示,避免了WINDOWS平臺本身所具有的不穩定性。

    服務器集群:在可用性要求高的場景下,系統設計采用服務器集群的服務機制,當組件、服務器或網絡故障時,能夠自動替換,持續的不間斷的提供應用服務,避免了業務的中斷,保證系統連續穩定運行。

    對不可控因素的控制:對可控性因素的控制容易把握,但對如網絡質量、運行硬件平臺等影響穩定性的不可控的因素的控制,是穩定性設計的難題。通過設計進程監視、故障弱化和故障恢復等技術來加以彌補。

    2.4.1. 系統可擴展性

    系統支持與已建系統的無縫對接,一方面預留相應的接口以便擴充之用,接口類型可分為數據接口、頁面接口等,并可以根據實際業務類型,開發不同的應用服務接口,提供不同的應用服務,實現和其它平臺的對接;另一方面控制部件(軟、硬件)采用模塊式結構,可以方便靈活進行擴充,降低程序復雜度,使程序設計、調試和維護等操作簡單化,以保證未來的適應性。

    2.4. 信息安全

    2.4.3. 傳輸安全

    系統在保障網絡傳輸安全時,主要采用以下技術:

    1)各設備之間的無線通信采用加密傳輸方式,防止數據泄露及網絡攻擊。

    2)平臺對外服務可以通過開啟HTTPS的方式保障連接的安全。

    3)接口服務通過Token(令牌+數據加密的方式實現。

    2.4.4. 系統安全

    在系統安全方面,主要采用以下技術:

    1)操作系統采用Linux系統,漏洞少、安全性高。

    2)開啟防火墻,開放對外服網絡接口及接口協議。

    3)應用程序root用戶運行,關閉不必要的其它用戶,并設置復雜密碼。

    4關閉root用戶遠程登錄。

    5關閉系統內的其它非必要服務。

    2.4.2. 權限管理

    系統擁有完善的權限控制功能,通過域管理、用戶組管理、用戶權限管理的分層分級管理機制實現各自權限范圍的系統維護、數據查詢、實時定位監控、告警處理等功能。系統具有嚴格的日志記錄功能,任何系統的登錄退出、業務操作都會詳細進行日志記錄,方便后期的審計。


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