新数字化监狱技术方案

新数字化监狱技术方案（共4篇）

新数字化监狱技术方案 篇1

[摘要] 监狱安防系统的建设目的是能够及时发现狱内各个场所内犯人的违规活动并及时进行处理;综合应用储存的监控图像资料、监控音频信息及其它信息，为查证违法犯罪提供线索和信息服务，同时充分整合域内信息资源，实现信息资源的跨区域联网和应用共享......监狱系统的数字化监控、监管、指挥系统，是以计算机网络系统为基础，以视频监控系统为核心，以门禁系统、周界报警、对讲系统等为扩展功能，结合监狱的具体环境需求和对犯人监管的需要，专门设计的监狱管理系统。

监狱安防系统的构成监狱安防系统中需要监控的场所主要包括院区外围、厂房、监舍、家属接见室、食堂、医院以及禁闭室等，监控安防系统建设任务包括专用网络、视频监控系统、报警系统、监舍对讲系统、门禁系统及电视墙显示等系统，其中重点建设的是网络系统、视频监控两个主要部分，此外，还包括对周界报警系统、门禁系统以及与监狱已有子系统的建设和集成如(图1)所示。

监狱网络系统

网络系统是监狱数字化安防系统的骨干支撑系统，所有的安防系统应用都依托于网络系统搭建。建立监狱到监狱管理局的传输网络系统以及监狱到所管辖监区的监控局域网系统，才能实现监狱、监区监控图像、信息等的交互和管理调度，是全省乃至全国监狱系统、司法系统实现数字化的重要前提。

监狱级网络平台建设应能安全、顺畅、稳定地运行监狱、监区的各类信息管理系统，同时能承载语音、视频会议业务，并能够实时准确地交换传递数字化安防系统的各种监控、报警信息，并具有与省监狱管理局联网的功能。监狱广域网络连接如(图2)所示。

建设监狱的广域网络之后，还需要建设监狱内的局域网络。在需要进行监控布防的各个场所进行网络综合布线的设计与施工。在综合布线工程中，应采用开放式星型拓扑结构，该结构下的每个分支子系统都是相对独立的单元，对每个分支单统改动都不会影响其它子系统，只要改变节点连接就可使网络在星型、总线、环形等各种类型网络之间进行转换。本项目中以中心机房为第一中心，呈星型向各监控点配线间辐射;同时各监控点配线间又是本区域的放射中心，成星型状连接各工作区子系统汇聚而来的双绞线。视频监控系统

监狱视频监控系统建设包括视频监控管理平台、显示及控制系统、前端接入以及存储系统四个部分(图4)。

视频监控管理平台

视频监控管理平台是IP视频监控系统整体解决方案系统的核心，通过视频监控系统平台实现IP视频监控系统的统一管理、控制、存储和媒体转发调度。平台软件系统各部件之间采用标准的信令、媒体、存储和视频编解码协议，实现各功能部件的灵活部署，系统容量可弹性扩展。

视频监控管理平台由平台管理服务器、数据库服务器、客户端接入服务器、前端接入服务器、存储服务器及分发服务器组成，实现全网业务统一管理、业务统计、业务分析、数据备份、视频分发、路由调度等功能。

显示及控制系统

本项目解码设备采用视频解码器，通过接入到IP网络中的解码器进行图像解码，并输出到电视墙或液晶拼接单元。监狱总控中心包括电视墙显示和控制系统两个部分。

电视墙显示系统：电视墙部署位置视监狱总控中心的具体尺寸来定，根据监狱的实际情况配备不同技术的显示系统，例如PDP拼接屏、液晶拼接屏、液晶电视等等。电视墙显示主要通过接入IP网络中的解码器设备实现对前端视频图像的调用与查看，实现的是硬件解码显示功能。

控制系统：配置图像拼接控制器、网络RGB矩阵分配器、RGB矩阵、视频矩阵和电视墙工控机实现对前端图像在电视墙上的显示;配置操作台，设置管理工作站和液晶显示器。操作台显示部分主要通过接入IP网络中的计算机实现对前端图像的调用与查看，实现的是软件解码显示功能。

前端所有摄像机接入视频编码器，经网络传输至监控中心。在监控中心部署视频解码器，解码器的数量根据解码器的能力和显示屏的个数决定。视频解码器将数字视频信号转化为模拟视频信号输出至视频切换矩阵，通过控制视频切换矩阵控制图像在电视墙上的显示。监控中心显示与控制系统如(图3)所示。

视频矩阵对外部的多组视频信号、VGA矩阵对外部的多组计算机信号进行选择性切换输入，控制主机通过串口对液晶墙和矩阵的控制，实现画面的满屏、单屏等多种拼接显示功能;系统完全由一台电脑进行控制，图形化操作界面，适应网络规模较大，对系统要求较高的场合。前端接入系统

本次工程配置的编码设备为D1分辨率视频编码器，这样的集中编码可以有效控制系统组建成本，具体布置应根据现场环境来定。

前端编码器可接入监控摄像机、扬声器、拾音器和报警按钮，并可通过TCP/IP接入或开关量接入方式与门禁系统实现联动及与红外对射报警实现联动。

信号源

对于防盗报警系统而言，合理布局探测传感器于各监视部位是关键之一，通常采用红外、微波、手动紧急按钮、超声波、磁开关、光遮断、玻璃破碎的声音与频率、振动、视频图像灰度变化等各种物理方法，是产生报警的信号源，本文设计中仅涉及院区外围的电子围栏和手动紧急按钮开关。

信号传输

传输途径包括各探测器或报警按钮向报警主机传输方式，各探测器或报警按钮作地址编码后通过总线向主机传输并在主机译码方式，或采用无线传输信息等不同渠道。此次因为涉及到监区范围较广，报警点与控制中心距离比较远，因此采用编解码器的方式，将前端报警信号经过编码器编码后，通过原有网络传输，在控制中心使用解码器将报警信号解码后传输至报警主机完成报警。

报警主机的处警对策

在收到报警信号后，以防区分割的形式和显示报警位置，调出相应防区部位的电子地图，以提示对该防区采取警报措施，包括监视该防区的摄像机图像、通过监听该防区的声音信息对报警信号的正确性进行复核，必要时还需将复核后的报警信号通过电话、传真、局域网向区域性警报监视网络上传。

前端布防设计

考虑甲方要求并结合监狱监区的特点，报警点主要设置在楼梯、出入口、走廊、重要办公室和各个监区以及人员相对集中的地点。紧急报警按钮安装地点要醒目，同时便于操作与维护。

报警联动

报警主机通过232串行接口与多媒体工作站相连接，一旦发生警情，报警主机即巡检出报警器的地址码向多媒体工作站发送报警编码信号，从而在多媒体界面上迅速反应出报警的探测器号、地点、时间。多媒体工作站迅速反应并通过RS232接口向矩阵发出控制信号，使矩阵主机调出相对应的视频信号供录硬盘录像机自动录像。报警时，与报警联动的监视点视频信号将自动切换到由程序设定的监视器上，并充分利用矩阵切换控制主机的成组切换功能，将报警联动监视点及相关的监视点预先编为一组，在报警时与联动监视点及相关的监视点的画面一同显示。

报警与数字化监控系统的集成目前，报警设备系统同样是在向网络化、数字化方向发展，报警主机以及报警输入设备可以直接接入网络，这样，安防系统在综合管理服务器的统一管理下实现与报警子系统的联动，一旦发生报警，系统将自动发出声光电警示、切换报警点的图像上墙、进行图像抓拍、启动录像存储，同时弹出预先编辑好的处理预案，提示预警下一步处理流程。另外，系统还可以利用LED大屏单独显示告警文字，实现视频与告警信息的对应，直观明了。

对讲系统设计

在监狱管理中，为了控制监狱突发事件(如：监舍内有争执、越狱、自杀及其他紧急情况等)，让控制室或总监控室有关值班人员能随时了解监舍里的情况及相关信息，并及时解决问题，使得监狱对讲及监听系统应运而生。

在监狱监舍对讲及监听管理系统中，其设计理念和功能开发定位于解决监狱控制管理中对讲、监听、录音一体化技术的总线制智能监控、多级化管理功能，并可配合闭路监控系统和数字录音监听系统同步实现传输影像、声音及控制讯号，能有效提高对监舍的控制和管理力度。

监狱应用需求

在监狱的监舍、食堂、禁闭室、医院、接见室里，安装监狱监仓对讲和监听设备，用于值班民警和服刑人员的对讲。同时，为了更真实的了解监舍内服刑人员的情况，每个监舍内都安装监听头，干警可以随时通过值班室的设备监听监舍的声音。

在监狱大门安装内部对讲系统，主要实现狱警和武警之间的指挥对讲功能，完成两警之间的日常管理信息通报和出现警情时指挥对讲，武警值班室和狱警值班室分别设置一台对讲主机，武警检车区和狱警检车区分别设置一台对讲分机，实现狱警和武警之间的对讲呼叫功能。

系统组成监狱监舍对讲、监听、监视系统主要由主机、分机、报警按钮、解除报警按钮、门灯、解码板、数字录音监听系统等连接线路组成。专门针对看守所和监狱部门的使用选择专业性科技产品，从产品设计、结构、功能上，最大化满足现代化看守所和监狱的管理。

在监狱的监舍、楼层值班室、走廊、岗楼等地方，通常安装有对讲设备，用于监听犯人和值班干警的通话。在监狱的家属会见室，也都装有对讲设备，用于犯人和家属的沟通。

对讲系统与数字化安防系统的集成在对讲系统的设计上，充分考虑安防系统数字化的发展趋势，安装网络化的对讲系统，这样不仅能够实现狱内的对讲需求，也可以通过网络实现上级部门对监狱内的对讲和其他通话内容的监听需求。另外，还可以建立安防系统与对讲子系统的联动，一旦联机，就自动触发监控系统做出一系列的联动操作，包括切换监舍图像上墙、启动录像存储等，用于记录对讲时监舍的现场视频信息。

门禁控制系统

门禁控制系统的主要功能是利用识别技术对进出控制区域的任何人员和物体进行管理控制，以保证区域内的良好工作秩序。门禁控制系统作为安防系统的一个子系统，可以很好地和其他系统实现联动。

建设一个完整的、集成的、可靠的、易操作的监狱一体化门禁系统，使其作为一个有机的整体对监狱进行监控和管理，并接入监狱智能化管理系统。这是建立监狱技防系统要达到的重要目标。

门禁系统设计

门禁系统由读卡器、控制器、电锁、开门按钮、门磁、门禁管理主机和门禁软件等组成。系统设计采用CPU卡门禁系统，采用业界最先进的安全检测技术，具有防破解、防伪造等功能保证系统安全，身份验证方式采用CPU卡+密码+人脸识别等任意组合方式。

门禁系统与数字化安防系统的集成监狱的门禁系统是监狱安防的重要屏障，用于对所有进出监狱的人员进行约束。在监狱的大门和重要的监区通道门，以及通往各个工作区域的门区，都应装有电子门禁控制系统。所有进出监狱的人员，必须是合法人员，并且必须留下进出记录，便于出现事故后进行查询取证。

实现与门禁子系统的联动，只要有人刷卡，就将自动抓拍现场图像，并启动录像存储，及时记录人员进出的信息，为每一条门禁的进出记录留下实时的图像与视频资料。对于非法入侵事件，还可通过门禁系统发出的报警信息触发监控系统的一系列联动操作。

通过使用网络化的门禁主机，集成到监狱安防管理平台之上，可以实现在各个分控中心和监控中心对各个出入口的门禁控制，也可以实现对门禁设备的设计、维护等功能，减少维护工作量。

结语

监狱安防系统的核心价值，在于运用各种高科技、高集成的物防和技防手段，尽可能减少警力的支出，减少警力对于各种突发事件的参与，最大程度保护警力和群众的安全。监狱安防系统的建设，是司法系统“科技强警，科技兴警”的重要手段和必要步骤。

全面建设数字化和网络化的监狱安防系统，是顺应历史潮流、保证监控系统先进性、可用性以及与其他网络融合、交换信息的必要手段和途径。

新数字化监狱技术方案 篇2

监狱作为惩罚和改造服刑人员的场所, 关押着各种类型的服刑人员, 由于这两年国内监狱频繁发生越狱事件, 特别是2009年在呼和浩特第二监狱发生了一起震动全国的恶性越狱事件。呼和浩特二监曾被司法部命名为我国第一所现代化文明监狱, 其安全防卫设施不可谓不严。这所按照高度安全标准建造的监狱, 理应固若金汤, 插翅难飞, 但还是发生了震动全国的恶性越狱事件。4名重型犯在狱内车间劳动期间, 将当值的两名狱警杀害, 换上警服和便服, 尾随另外一名狱警, 连过3道门禁, 在最后一道门禁砍伤值班警察后, 冲出监门。由此监狱的安全和稳定始终面临严峻的考验, 对于监狱的安防系统也已经成为行业内人士议论的热点。

二、监狱现有安防系统存在的问题

目前, 在监狱警戒、对讲报警系统, 电视监控、监听系统, 出入口控制系统中应用了许多科技手段进行监控, 但仍存在一些问题, 主要有以下几个方面:

首先, 目前大部分矩阵视频监控系统仍然是监狱系统的主架构, 仅保障了拘押人员在狱警的监视范围内和录像记录。但由于监狱环境和监舍构造不同, 无法做到服刑人员行为判断和思想改造。

其次, 监狱仍广泛使用的闭路矩阵和监控电视墙、DVR设备, 此类架构无法起到预防、预警的作用。因为大部分架构是人为监控操作, 它需要人为手动进行切换, 这样在监控的时候容易产生纰漏。面对一些特殊环境因素、天气因素、人为因素, 很难将监控做好。因此在监控侦测与判断能力上存在很多不足, 不能够满足监所分析和判断等需求, 降低了安全与有效性能。

三、物联网技术概念在监狱监管安全中的引入

目前, 虽然监狱建立了自己的安防系统, 与信息系统进行了关联, 在一定程度上实现了安防信息化, 但综合以上现有监狱安防系统中存在的问题, 因而衍生出智能监控的需求, 而物联网技术的发展恰恰提供了这样一个契机。我们提出在监狱这样一种特殊的环境里运用物联网这样一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位在押人员, 保护内部工作人员和管理来访人员。它可以将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人动态的联系起来, 主动识别并自动按照预先设定进行报警。将无线射频系统和监管场所现有的现代监控系统结合, 可以从真正意义上实现监所管理信息化。

四、物联网在监狱监管安全中的应用方案

“物联网 (Internet of Things, IoT) ”是一种泛在网络 (Ubiquitous Network) , 由美国麻省理工学院 (MIT) Auto-ID实验室于1999年提出的产品, 是指将各种信息传感设备, 如射频识别 (RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。

从目前而言, 应用在物联网个体识别中的比较成熟且低廉的传感技术就是RFID, RFID是射频识别 (Radio Frequency Identification) 技术英文缩写, 是目前比较先进的一种非接触识别技术。RFID, 正是能够让物品“开口说话”的一种技术。因此我们提出来就基于RFID技术传感方式的物联网在监狱管理中的应用方案, 以下就对此方案来进行详细的阐述。

1. 基于RFID的监狱物联网使用的主要设备

基于RFID的监狱物联网使用的设备主要包括:电子标签 (Receiver) 、接收器 (Active Tag) 。

(1) 监狱犯人电子标签——身份手表

假定每个监狱犯人在手腕上佩戴一个“身份手表”, 也叫电子标签。在电子标签内保存约定格式的电子数据即记录该监狱犯人的身份信息, 包括姓名、年龄、性别、身高及体貌特征, 所犯之事等。此类腕式有源标签腕带采用特殊材质, 设计简洁, 任何携带者都感到十分舒适, 此外标签需具有防水、防拆卸功能, 除普通罪犯的管理之外, 还可以用于特殊人群监管, 如精神病罪犯或高度戒备罪犯的管理以及狱警及工作人员可佩带专用RFID狱警腕带。

(2) 接收器 (Active Tag) :读取标签信息的设备, 可设计为固定式或手持式。

在活动的所有通道、大门、报到处及在监狱活动的重要场所等关键位置上设立电子标签读取设备即固定式的接收器, 配合现有安防网络中的摄像机、喇叭、对讲等设备。

监狱犯人一旦经过所设位置, 通过接收器可以将佩带人员的移动速度、方位、高度、生命体征 (温度、脉搏) 等信息通过网络发送给计算机, 并与管理数据库中的信息核对和对事件进行处理, 通过对信息整合、分析实现对服刑人员的有效管理, 当出现信号消失、私自跨区域行为、拆卸或剪断腕式标签等行为时, 摄像机立即捕捉并记录现场情况, 中央控制室声光报警提示, 管理人员根据现场情况使用对讲, 通过该区域的喇叭或对讲进行管理。

另外, 监狱干警可以拿手持式终端设备, 走近犯人感应犯人信息, 并结合WIFI技术以及后台处理技术, 将犯人信息以及人数统计结果在手持终端显示出来, 干警可以进行实时对比。

2. 物联网在监狱监管安全中具体应用方向

(1) 犯人考勤管理

从监狱调研的结果来看, 监狱犯人考勤管理是狱政管理的一项重要工作。监狱一线基层干警一项重要的工作就是清点犯人人数, 犯人人数清点一般可分为两大类:关键节点人数清点和劳作环节人数清点。利用物联网技术, 监狱干警可以有效地对犯人进行考勤管理, 实现全过程的自动化, 在关键节点的感应通道, 犯人在通过时可以自动统计人数, 从而实现关键节点人数的自动清点。另外, 在劳作场所, 监狱干警可以随身携带可移动手持终端设备, 只需要在犯人工作的场合巡查走动一圈, 就能够很轻松的实现犯人的考勤。也可设定一定的时间间隔定期由系统向干警发出服刑人员人头数的多少, 避免了由监狱民警去清点的麻烦。

(2) 监狱内固定区域实时监控

基于RFID的物联网技术的投入使用能够对监狱警察和犯人进行实时而有效的识别, 定位与追踪, 对于突发事件多了一份从容镇定, 带来了高效、智能的现代化监狱管理手段, RFID像一把安全锁, 旨在让一切魑魅魍魉无所遁形。

1) 监狱以及其他所有相关人员活动和经过区域的实时监控

(1) 劳作现场的实时监控

在犯人劳作场所对犯人进行人员定位, 对车间信号进行监控, 也就是设置区域报警功能, 不同区域的犯人只能在各自的领域工作活动, 只有经过事先批准的人员才可以跨区, 否则系统会发出报警, 同时也突破了传统意义上报警的局限性, 能够精确显示引起报警的原因及人员信息, 时间, 地点等。

(2) 监舍、卫生间的实时监控

对每个房间的信号进行监控, 针对卫生间进行时间监控, 防止犯人在里面的异常行为造成人员伤害, 尤其是夜间警力减少时。在楼道中布设的RFID读写器和摄像机可对人员行走路径进行简单的路径描述, 或对服刑人员的速度、高度进行限定, 防止晚上出现聚众斗殴、或通过卫生间的漏水管进行上吊自杀, 防止犯人借助下水道、楼房间的管道、电线、烟筒等方式逃脱。只要出现信号消失、不在设定的读写器读取范围 (或被其他读写器读到) 、剪断、拆卸等异常行为信号, 总控制室可马上出现声光报警, 并在监控屏幕显示该区域的监控画面。方便管理人员及时阻止事态的进一步发生。

(3) 干警办公室的实时监控

在干警的办公室安装RFID读卡器, 并设置一定的时间规则, 对在超出这个时间段进入干警办公室的服刑人员进行预警管理, 通过现在安防网络中的视频、喇叭或警号给以警示, 并将实时图像联动到监控中心, 并对此作出相应的的预警处理。

(4) 放风场所的实时监控

对放风场所范围内信号进行监控, 当出现非法越界、信号消失、拆卸等异常信号时, 总控制室可对信号特征立即做出反应, 并采取相应的处置措施。

(5) 监区医院的实时监控

对服刑人员由于生病而对其生命体征 (温度、脉搏) 等信息的监控, 可以使医护人员及时地处理生命休征处于不正常的人员, 有效地防止服刑人员在监狱死亡的后果;在医务室的门口内外和室内安放读写器、摄象机和喇叭, 方便对犯人进出医院、进行门禁时间和行动范围管理。

(6) 会见室的实时监控

在会见室的门口内外安装读写器、摄像机和喇叭, 用于进出门时的门禁时间管理。发现任何异常信号, 中央控制室人员可马上通过对讲提醒现场人员。

2) 大门及围墙等边界区域布置射频围栏进行实时监控

当犯人试图化妆、隐蔽、强行通过监狱门口时, 读写器读取到非法进入该区域的腕式标签信号, 向后台中央控制室发出报警提示, 同时摄像机主动拍摄现场情况。中央控制室通过对讲器对该区域实时喊话。

在监狱围墙与隔离栏之间, 加装RFID读写器、摄像机和喇叭。RFID读写器会将企图靠近隔离栏的无接近权限人员腕式标签信号发送到总控制室, 并发出警报提示, 管理人员根据同时启动录像的现场情况做出反应。

3) 狱警安全的实时监控

狱警佩戴腕带, 可以防攻击, 在紧急情况下手动或自动发出报警求救信号。当犯人越狱挟持或伤害狱警时, 狱警可迅速按下腕式标签上的按键报警。当事态紧急来不及按腕式标签报警时, 通过身体的跑动或激烈抖动促使携带在狱警身上的震动标签自动发出震动报警信号, 该区域的读写器读取到震动或按键报警信号后, 后台中央控制室发出声光报警, 显示器同时自动弹出该区域摄像机拍摄的画面。

(3) 外来车辆监控管理

根据调研, 随着监狱劳务加工业的迅速发展, 监狱本身与外界企业的联系越来越紧密, 每天都有大量的外来人员和外来车辆进出监狱大门, 尤其是外来车辆, 由于具有面积大, 装货较多、机动性能高、路线复杂等特点, 靠监狱干警肉眼监控, 极难保证它的安全性。在多起监狱脱逃事件中, 犯人就是利用外来车辆脱身。因此采用物联网技术会实现对外来车辆自动跟踪, 在监狱具有极高的应用价值。

具体思路是通过对日常进出监狱车辆和押运车辆发卡可以将车辆信息与卡结合, 确定车辆在监狱内位置, 实时掌控车辆位置信息, 人员信息及该车在监狱的移动信息。结合GPS系统, 监控外出车辆的行走路线, 是否按照规定路线行驶, 实时掌控外出车辆位置和状态信息。

五、结束语

正如孙子兵法上所说:“知己知彼, 百战不殆”, 在监狱这个特殊的环境里, 掌握服刑人员第一手动态信息是监狱有关部门及时、迅速做出决策的关键所在。我们设计的将物联网技术应用于监狱信息化建设之中, 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机率, 秘密监控高危在押人员, 追查及跟进暴力事件的发生, 最大限度的保障管理人员和在押人员的人身安全。可大幅度提高现有监狱信息化系统智能水平和自动化水平, 实现定位和报警, 有效增强监狱安防能力、降低民警工作强度, 减轻一线干警的重复性和机械性工作、减少监狱管理难度、保障狱警和外来访问人员的人身安全、提高应对突发事件的快速反应能力, 促进整个社会的和谐发展。

参考文献

[1]余训锋, 安全防范技术原理与实务, 中国检察出版社, 2011年

[2]沈建新, 物联网技术及其在监管场所中的应用, 警察技术, 2010年, 第22期

[3]刘化君, 物联网技术, 电子工业出版社, 2010年

[4]周洪波, 物联网:技术, 应用, 标准和商业模式, 电子工业出版社, 2010年

[5]高飞等, 物联网核心技术:RFID原理与应用, 人民邮电出版社, 2010年

[6]蓝宇凤, 监狱管理信息化浅论, 广东科技, 2007年, 第172期

[7]刘川杰, RFID技术在监狱管理中的应用, 网络通讯及安全, 2009年, 第22期

[8]陈丹, 基于无线射频识别 (RFID) 的智能监狱管理方案, 科技创新导报, 2009, 第2期

新数字化监狱技术方案 篇3

钱伯斯说：“随着科技与科技企业的不断进步，数字化将从生活、医疗、教育及商业模式等多个不同方面彻底颠覆我们的世界。在这场变革中，我们要么成为颠覆者，要么被别人颠覆。”

数字化企业的数字化整合

2015年 7月 9日～ 10日，2015 Siemens仿真与试验技术大会在重庆成功举行。Siemens PLM Software大中华区首席执行官兼董事总经理梁乃明先生在他的开幕演讲《智能制造，中国制造》中反复引用了钱伯斯的观点“要么成为颠覆者，要么被别人颠覆。”

梁乃明先生对这一观点进行了深入的解读。他认为，在科技发展日新月异的今天，企业核心竞争力的寿命正在快速缩短，很多在过去可以维持 10年，20年，甚至 100年的核心技术，在今天只能维持 3～ 5年，甚至更短。科技的发展很快就会推动大量的竞争对手以更高效率、更低成本的技术打破行业龙头，甚至垄断企业的竞争优势。

钱伯斯在做出悲观的十年预测的同时，也为企业的领导层指出了一条数字化改革之路，通过数字化手段对企业的生产和管理流程进行优化，建设数字化企业，从而在竞争中成为颠覆者。在今天，很多制造企业已经看到了数字化整合的趋势，正在积极主动地建设数字化企业，把企业的生产研发环节贯穿在一起，连接设计、开发、工艺、制造、管理、工厂以及车间等各个节点，通过数字化整合消除信息孤岛，使各个环节的整合实现1+1=3，甚至 1+1>3的效果。

华域汽车系统股份有限公司（以下简称华域汽车）是 Siemens PLMSoftware数字化整合的一个成功案例，通过与 Siemens PLMSoftware开展战略性合作，华域汽车全面深入应用了 Siemens PLMSoftware的 NX和Teamcenter，并针对 Teamcenter平台进行了数字化制造、机电一体化的开发，很大程度上实现了设计生产一体化的流程建设。下一步，华域汽车还将实施针对成本管控的数字化解决方案，并利用 Siemens PLMSoftware的仿真与测试系统建设一体化的仿真测试平台。在未来，华域汽车将逐步把SiemensPLM Software的软件应用到整个集团，以及集团下属的 20多个子公司中，将整个企业的数据流以 Siemens PLMSoftware的数字化系统连接起来，从集团层面提升整体实力。

相比于华域汽车的数字化整合，西门子数字化工厂则是数字化建设的另一个新高度。在西门子安贝格数字化工厂中，生产设备和计算机可以自主处理 75%的价值链，只有 1/4的工作需要由工人来完成。经过 20年的数字化建设，安贝格工厂在没有扩建厂房，没有增加员工的情况下，实现了 8倍的产能提升，50倍的良品率提升。而以安贝格工厂经验为基础的西门子成都数字化工厂，则以不到 400名员工，管控着 3.53万平方米的生产园区，并实现了高达99.9985%的良品率和 98.8%的准时交付率。

追随着西门子数字化工厂、数字化企业建设的成功经验，越来越多的中国企业希望能够以西门子成都工厂为模版，建设自己的数字化工厂，完善自己的数字化企业。梁乃明先生表示，作为数字化解决方案供应商，西门子乐意向广大用户分享数字化工厂的成功经验。截至目前，西门子成都工厂已经迎来了 150多家制造企业和超过 2，500名制造业行业代表。

数字化整合与“新”的 LMS解决方案

2015Siemens仿真与试验技术大会是 LMS用户大会更名后的首次亮相，也是 LMS自 2006年以来举办的第十届用户大会。本次大会参会人数近 500人，征集技术论文 150余篇，举办用户案例研讨 40场，邀请了多位国内外知名技术专家，且有 7家不同行业的合作厂商参与，是十年以来 LMS最重量级的一次用户大会。Siemens PLMSoftware仿真与试验业务全球副总裁 Jan Leuridan博士在大会上展示了 LMS加入 Siemens PLM Software大家庭后的整合成果以及未来的解决方案路线图。

JanLeuridan博士专注于LMS仿真与测试技术超过30年，他十分认同Siemens PLM Software提倡的针对研发流程的数字化整合，即系统驱动产品研发理念，他认为 LMS解决方案正是这一理念中的重要一环。闭环系统是 Siemens PLM Software研发平台建设的重点。通过仿真和测试的解决方案，可以在产品设计的每个阶段中，都建立一个闭环验证的环节，来确保产品在每个设计阶段的成熟度。同时，可以把广义的机械系统设计和控制的部分结合起来，实现整体方案的设计验证。

多年的研发经验告诉 LMS，产品研发过程中的学科交叉点，最容易培育出创新的种子。由此，LMS解决方案植根于 Siemens PLMSoftware整体的 PLM平台推进系统工程的研发方式，将更多地支持学科交叉点的创新研发，通过管理复杂性来驱动创新和管控风险，为培育创新的种子提供土壤。

实现仿真的实时闭环测试（包括：SIL、HIL、MIL）可以减少研发过程中对物理样机需求，是提高研发效率、节省开发成本的有效途径，但这种测试方法对虚拟模型的精度要求非常高，需要能够完全模拟实际的部件或子系统周边的特性。通过结合虚拟模型和已有样件的实际部分，完成整机的性能测试，可以在没有完整物理样机的情况下，以部分子系统或部件样机为基础结合周边临界系统的虚拟模型，完成硬件在环测试，大大降低样机试制成本，缩短测试周期。LMS在这方面的研发力度非常大，目前已经在很多厂商中得到了实际应用。

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在整体研发平台方面，LMS的仿真和测试解决方案也将以智能化模型、了解产品、自适应系统和贴近用户为基础，紧密围绕 Siemens PLM Software的智能创新平台战略发展。提供可变复杂度的模型，结合一维仿真和三维仿真，在支持广义的机械系统的设计的同时，集成控制和实时仿真，并实行高精度建模。提供测试产品和基于测试结果的仿真，通过测试手段，把实际产品性能反馈到设计环节，与虚拟模型结合起来，提高仿真模型的精度，并对仿真结果进行验证，确保产品的数字双胞胎可以真实地反映产品的性能。确保产品的开放性，支持各种工业标准，并驱动新标准的开发。同时，重视用户的操作体验，与 Siemens PLM Software多个产品线高效融合，提供更贴近用户需求的系统。

在具体的仿真功能方面，Siemens PLMSoftware原有的仿真平台已经和 LMS解决方案开展了技术集成，这些集成功能在 NX10.0中已经得到了一定的体现。例如通过LMS声学仿真技术增强的 NXNastran在声震耦合中的计算，无缝集成了 LMS求解器和 NXCAE前后处理功能的复合材料完整数字化解决方案，以及结合了 LMS Samtech TeaPipe和 NXCAE的管路、软管仿真工具。随着融合战略的开展，LMS解决方案与 NX和 Teamcenter的技术融合也将不断深化。基于 Teamcenter平台，推出专业性的数据管理工具，实现测试与仿真数据的连续性和可追溯性。在未来的 NX 11版本中，还会有更多的融合方案推出。

依托 Teamcenter平台对 Siemens PLMSoftware的全部设计、仿真、测试和制造流程进行整合，确保了整个系统工程中的 4个重要流程，需求管理、功能分配、逻辑设计和物理实现，能够全面贯通。Jan博士说：“LMS将持续增强系统驱动产品研发的解决方案，并以现有产品线为基础不断与 Siemens PLMSoftware原有 CAE产品开展整合，建立更加强大，更加全面的 CAE仿真平台。”

记者手记

测试与仿真是制造企业建设智能创新平台，建设数字化企业的一个重要因子，它们可以有效提高产品的设计质量与设计效率。要把这个因子整合到平台中，则需要完成大量的信息对接与数据整合工作。以 Teamcenter为基础的智能创新平台为测试与仿真在企业中的发展提供了良好的温床，而智能创新平台在数字化企业中的发展则需要企业提供跟舒适的温度和更丰富养分。随着企业对数字化革命认识的加深，建设智能创新平台，建设数字化企业的浪潮必将日趋澎湃。

新数字化监狱技术方案 篇4

【关键词】电气二次一体化 数字化技术 方案研究

在发电厂电气二次系统中，整体系统是通过很多个子系统有机结合形成的，由于子系统见的通信传输机制以及内部数据建模等重要因素是不一致的，传统模式又不具备统一的标准及协议，使得各子系统间的信息交互和信息共享无法较好的实现，不仅影响生产效率，在建设过程中，还会增加投资成本。鉴于此，为了能更好的解决系统间信息交互和信息共享问题，需要进行电气二次一体化建设，以便实现标准和协议的规范统一，而数字化技术的应用，在方案制定及建设过程中，具有十分重要的作用。

一、电气二次一体化建设内容

（一）横向专业数据融合

主要包括对于二次设备进行标准化规范建设以及一体化建设，在这一过程中，对于其他专业的设备比如保护设备、计量设备及监控设备等，可以实现融合，从而实现信息共享。横向专业数据融合，关键在于过程层、站控层及间隔层。过程层的数据采集，虽然类型不同，但是采集要实现统一，以便通过电子式互感器进行转化，数字化技术在这一过程中的具体运用，便是将数据转化为数字化信号，最终解决功率损耗以及装置数量限制的问题。间隔层需要进行的是各装置功能的优化整合，比如设备状态监控装置、保护装置等，在系统中，对于输入及输出模块进行合理的分布以及优化的配置，而且这些装置数据模型需一致，以便实现装置间的信号交换，最终大幅度提高工作效率。站控层中，需要对站内的各个专业进行功能融合，对于不同专业的数据，实现综合性的共享，同时，在站控层，各系统的数据模型可以被整合，实现统一化，最终建议一体化的数据平台，该平台可服务于各受控层，为各受控层提供不同等级的数据；通过数据的共享，系统除了具备日常常规功能如统计、报表外，还可以完成现场监视、事故记录、运行安全报警等工作。另一方面，数字化技术的应用还可以对潜在数据进行发掘，同时借助强大的数据处理能力对各系统设备进行对比，为方案的优化提供可靠信息。

（二）纵向系统信息贯通

纵向系统信息贯通是指，在进行横向专业数据融合时，要保证在这个方面指的是有效融合发电厂内部各个专业横向数据的同时，保证可以有效的流动、共享厂站端一体化系统与其他各个系统之间的数据，比如上层管理、调度等等。具体来讲，一体化建设目标没有改变，将统一的电力系统通信标准应用到各个系统中，充分融合不同系统之间的信息，比如电网调度系统、信息监控系统以及集控系统等等，这样就可以提高资源利用率，发电站的安全运行管理水平也可以得到有效的提高，不需要那么多的成本，经济效益得到扩大。对于火电厂来讲，和传统方案相比，能够提供国际统一标准的电气二次系统一体化方案，能够提供更多信息，同时相关模型更加统一，设备信息量会产生较大扩展。比如，可以实现上级SIS上的传变压器信息上传，比如十分重要的油温、绕组温度及档位等信息，通过信息上床，SIS能及时全面掌握设备状况，从而进行诊断，同时，齐全的数据信息，对SIS软件优化提供了支持，这样设备的运营成本就得到了有效降低，系统运行状况也得到了有效的优化，促使发电厂成本得到降低，最终使效益得到提高。

二、电气二次一体化建设必要性

（一）统一标准

电气二次一体化建设最基本意义在于对不同设备和系统间的标准和协议进行国际统一，传统模式下，个子系统无法有效进行信息交互和信息共享的根本原因即在于此。由于数字化技术的应用，通信采用国际统一标准，这便使得速率、协议等因素对通信的限制不复存在。

（二）简化二次接线

通过电气二次一体化建设，装置间通信通过统一信号传输，可以有效简化二次接线过程，传统方案中大规模电缆建设投入会被缩减（传统方案中，由于标准不统一，各装置通信不被允许，其联系需硬接线），极大的节约投资。

（三）提高自动化程度

由于数字化技术的运用，电气二次一体化具有全系统信息监控功能，从而使得系统具有较高的自动化程度。传统硬接线端子无法有效反映巨大的通信信息量，必须借助监控系统实现，电气二次一体建设是实现这一需要的必然途径。

（四）提高效率

電气二次一体化建设，能够为各装置提供有效通信平台，在这一平台基础上，系统运行、系统设计及系统建设，效率将得到极大提高。传统方案中，由于标准和协议不同意，设备间的差异使得协同能力低，工作进度迟缓，效率不高，而一体化建设以及数字化技术运用，不仅统一了标准，同时信息数字化使得交互更加快捷。

（五）优化系统

电气二次一体化建设，能够使得系统功能得到更加科学合理的配置，在维护和管理方面，将会变得更加方便。由于传统模式中的限制因素在电气二次一体化方案中得到解决，使得系统的备置和布局，可以更加科学化，进而使功能得到更好发挥。

三、结语

发电厂建设中，电气二次设备的设计至关重要，其一体化决定了发电厂自动化及现代化程度，在传统的设计方案中，由于标准及协议不统一，使得在信息交互过程中，二次接线增加了设计难度，同时也加大了投资成本。数字化技术的运用，使得标准统一，成本降低，运行效率提高，同时对发电厂整体系统优化起到重要作用。另一方面，数字化技术在电气二次一体化建设中的运用尚处于起步和发展阶段，相关问题的解决和技术经验的积累仍然需要共同努力。

参考文献：

[1] 严伟，王淑超，侯炜等.基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案[J].电力系统自动化，2012，36（16）：93-97，131.

[2] 应宇，张业星，徐以波等.电厂机电设备仿真检修教学系统开发应用研究[J].水力发电，2014，40（8）：47-51.