AI+安防在智慧监狱中的深度应用

一、智慧监狱建设背景

监狱作为国家的刑罚执行机关，不仅担负着正确执行刑罚、惩罚和改造罪犯重要任务，更承担着维护社会安宁和稳定、预防和减少犯罪的重要职能，需要现代信息技术手段的支撑来保障其职能的履行。正如以智能物联网技术为核心的智慧城市理念为未来城市发展提供了全新模式，智慧监狱也是监狱未来建设和发展的方向。

近年来，司法部多次提出“科技强警”“向科技要警力”等重要指示，对于监狱管理来说，贯彻这些重要指示精神就是要充分利用现有的高科技手段，在监狱监管体系中加强安全技术防范系统建设。2018年12月底司法部发布了“智慧监狱技术规范”行业标准，标准规定了智慧监狱的总体要求和总体架构以及基础资源层、应用支撑层、统一管理平台、数据分析研判和安全运维与辅助设施的基本要求和技术要求，为智慧司法的建设提供了明确的政策和技术依据。

二、现有司法行业安防系统存在的不足

监狱是最早部署使用安防系统的行业之一，但是现在主要运行的系统中仍然存在一些不足，主要体现在以下几个方面。

1.安防系统缺乏智能化，导致工作量和风险不降反增

监狱内各监管场所不仅基本已完成安防监控无死角全覆盖的要求，还较以往大幅增加了部署数量。现有的视频监控系统依然主要依靠人工对视频图像进行实时的监看，然而由于视频图像数量庞大以及值班民警精力有限，极易导致突发事件得不到及时的处理，酿成严重后果。

2.事后追查为主，缺乏事前发现，更无主动干预

目前的监管工作仍然是以人工巡查和被动接警处置为主。人工智能技术广泛和深化应用，将从两个方向彻底改变以往的工作模式，一是由事后取证、追查向事前预测预警、主动干预的方向转变；二是由以前罪犯的批量管理向精细化的个体管理转变。

3.传统安防企业在司法行业创新性不足

随着监狱信息化广泛和深入的应用，包括视频监控在内的安防系统已经越来越难以满足司法细分场景的个性化需求。而传统的安防科技企业仍然停留在固有的思维模式中，缺乏深入研究司法业务应用的耐心，甚至出现了用通用产品替代行业专用产品“去行业化”设计理念。

三、AIoT在司法监狱中各场景的深度应用

针对以上实际应用问题，依托国家级“公共安全风险防控与应急技术装备”重点研发计划，天地伟业技术有限公司承担“刑事执行监督控制技术研究”项目的“狱所督导多级可控互联关键技术与平台”课题。通过大量的实地调查研究，与资深一线民警深入访谈，终于发现警情处置的“四部曲”模型，即“感知、识别、处置、评估”。简而言之，任何一个警情的处置都是完整的闭环，第一步是感知，及时发现警情或存在的问题；第二步是识别，判断目标对象、警情的级别以及影响的范围等；第三是处置，根据处置规范、规则和经验，对警情进行相应的处理；最后是评估，对处理的结果进行评估，有助于形成新的规则和经验。

1.感知。利用领先的音视频S+265处理技术，实现对应用场景和目标对象的感知和锁定。

2.识别。通过边缘计算（EC）技术，将以往前端采集后端识别处理的方式，转变为前端采集前端AI智能深度学习识别，并将音视频数据识别结果结构化。

3.处置。对以往传统安防监控进行颠覆性设计和应用，依据识别的结果，按照目标对象、警情级别和等级进行有针对性的处置，如声光报警、语音提醒、超高音甚至是激光威吓，有效干预违规对象的行为。

4.评估。将前端设备感知信息证据留存、识别结构化结果以及处置措施整体保存到后端指挥中心的平台，并通过大数据的分析研判，做出相应评估，将有价值的信息归集到知识库，形成新的规则规范和经验。下面介绍AI智能警戒系列产品系统在监狱中的几个应用示例。

（1）AI智能超星光警戒系统在监狱周界的应用

传统的监狱周界监控在夜间通常采用红外或强白光等补光方式，视频监控效果要么出现手电筒效应，看不清死角多；要么消耗大量能源，造成周边强光污染，而且特定场景下误报率极高。因此系统采用了超星光技术（SST），在极低照度的环境下仍可以得到清晰的全彩画面。

在现场部署使用后监控效果大幅提升，而且增加区域入侵、越界、徘徊、滞留等行为的AI智能算法后，对于进入警戒区域的目标，实现第一时间感知跟踪锁定和识别违规类型，第一时间通过语音警告、强光和激光驱离，第一时间向平台告警等一系列功能，极大减轻了武警和监狱干警的工作负担，获得用户的高度认可。

图1  AI智能超星光警戒系统（图片已用户授权并做脱敏处理）

在广泛的实际使用中，由于受到外部环境因素影响的误报率问题凸显出来，如烟雾、猫鼠、塑料袋和绿植等周界常见的干扰，成为误报的主要因素。针对这个突出问题，利用深度学习技术增加人形辅助检测功能，过滤掉人型以外的越界报警，误识率下降90%以上，人形越过虚拟警戒线报警率达到100%，成为监狱周界系统中真正实用、好用、管用的科技装备。

（2）AI智能全景人脸摄像机在区域管控中的应用

在最新的“智慧监狱建设标准审核验收细则”中，明确指出在周界、大门、禁闭室等重点部位和监舍、劳动场所等重点区域配备智能视频分析摄像机或智能视频分析设备，实现入侵检测、人脸识别、越界检测等报警联动功能。

通过实践中发现，在周界、大门、通道、劳动场所等重点部位的部署，通过现有的人脸识别摄像机，要想达到比较理想的识别效果和有效管控，不仅需要部署高密度摄像头，而且很难实现人脸识别结果在全景摄像机上的可视化融合。

根据行业应用痛点，率先开发出超高分辨率的4K人脸识别摄像机，单个摄像机超远距离人脸识别，从原先的5米以内提升到16米以上，可以替代多组人脸摄像机。大场景监控覆盖整个监控区域，并且可以在视频画面上实现罪犯头顶着个人信息气泡的效果。通过AI智能全景人脸摄像机部署在大门、通道以及监管场所出入口，实现人员的人脸识别和人数统计，进而可以实现对于监狱内的人员分布，一旦出现监管场所内的警犯比例过低，则可以实时发出预警等创新应用。

（3）AI智能管教机器人在监管场所的应用

监狱内部的监管场所人员管控方面，不少监狱做了创新应用，从目前应用落地的案例来看，主要采用RFID或者UWB技术基站，配合罪犯佩戴有源的防拆卸腕带或者胸卡，实现罪犯在不同区域的管控和人数统计等功能。但是，这些案例中暴露出现场施工难度大、可穿戴设备能耗大、日常维护成本高、容易人卡分离等诸多技术和管理问题。

图2  AI智能全景人脸摄像机

根据监狱的监舍、劳动和教育等主要场所的实际应用，创新性地研发出了最新一代的“AI智能管教机器人”。结构方面，将原有定点监控摄像机和动点特写摄像机进行一体化设计；处置方面，由原先前端感知后端识别再由前端处置的方式，直接优化为全部由前端感知、识别和处置，整体效率大幅提升；智能方面，赋予更多AI智能识别算法和智能警戒等功能，成为名副其实的管教“机器人”。

① 自动巡视点名

AI智能管教机器人依托人脸识别可实现监管场所内自动巡视，并进行无感式人脸识别，统计区域内的人员数量。当罪犯低头或不配合时，自动播放语音指令，要求罪犯按照规范动作配合点名。这样不仅大大提升点名的准确率，而且减轻民警的工作负担。

② 重点罪犯跟踪

针对关注的重点罪犯，不仅可以通过提升点名频次实施重点管理，而且通过动点特写摄像机实现重点罪犯的自动跟踪功能。当出现点名异常或者跟踪目标丢失时，发出报警并通知管教民警。

③ 智能行为分析

通过深度学习技术可以根据不同场所和不同时段，设置不同的行为分析识别算法以及警戒告警方式。比如：在值班室，启动离岗和睡岗检测；在劳动场所，除了人脸点名外，启用剧烈运动、人员聚集等检测；在监舍，如厕超时、攀高和高分贝等检测。

四、总结

人工智能、物联网、云计算和大数据等新一代信息技术发展迅猛，正在全球范围引发新一轮的产业变革，推动经济社会前所未有的快速发展，进一步深入到各行各业并深刻地改变以往的工作模式。为迎接“智慧时代”对监狱执法管理工作提出的新挑战，需将监管行业作为战略支撑点，以用户价值为核心价值，坚持以问题为导向，通过科技手段强化日常督察和专项检查，及时排查整治各类安全隐患，努力协助监狱实现无人员逃脱、无重大狱内案件、无重大疫情、无重大安全事故的目标。