基于物联网技术和负载均衡机制的现代化监狱系统分析与设计

２０１６年２月　湖北第二师范学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｂｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｆｅｂ．２０１６　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．２　第３３卷第２期　基于物联网技术和负载均衡机制的　现代化监狱系统分析与设计　徐黎　（１．海军工程大学武汉４３００３２；２．武汉女子监狱武汉４３００３０）　摘　要：随着国际国内形势复杂的变化和发展，监狱安全稳定压力日益加大。本文基于物联网　技术和负载均衡机制，设计了一种现代化监狱综合应用平台。该应用平台能全面整合监狱安　防系统、业务信息系统和指挥应用系统，能有效满足监狱日常监管、应急指挥、综合信息研判和　辅助决策等实际应用需求。　关键词：物联网；负载均衡；射频识别；现代化监狱　中图分类号：ＴＰ３９３　１　引言　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４　３４４Ｘ（２０１６）０２－００４８－０３　控制等基本功能，视频、门禁、报警等各个子系统　往往是独立运作，形成信息孤岛，无法共享和及时　联动，这样直接导致无法快速发挥预警和防范的　作用　Ｊ。利用现代物联网技术和服务器负载均　衡机制，有效实现各子系统间的资源共享与信息　互通，实现监狱管理系统的各类资源有机协调和　应急指挥，是现代化监狱管理迫在眉睫亟需解决　的关键问题。　２物联网与负载均衡　随着国际国内形势复杂的变化和发展，监狱　安全稳定压力Ｅｔ益加大，教育改造质量要求提高　到一个新的高度，在更高层面上要求监狱工作科　学合理发展。当今物联网技术和计算机信息网络　技术高速发展和应用的普及，将有力提高监狱的　现代化信息管理水平。以信息化、智能化体系为　支撑，以高素质高起点人才为保障，创建信息化特　征的现代化文明监狱管理体系，是引领我国监狱　管理工作迈向科学发展和现代化建设，同时对于　促进公正执法，确保监管安全等功能具有十分重　要的现实意义和理论研究价值¨Ｊ。　物联网（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）指的是将无处不　“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网　技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的　网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和　在（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）的末端设备（Ｄｅｖｉｃｅｓ）和设施（Ｆａ．　ｃｉｌｉｔｉｅｓ），包括具备“内在智能”的传感器、移动终　端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控　系统等，和“外在使能”（Ｅｎａｂｌｅｄ）的，如贴上ＲＦＩＤ　的各种资产（Ａｓｓｅｔｓ）、携带无线终端的个人与车　物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技　术的定义是：通过射频识别（ＲＦＩＤ）、红外感应器、　全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约　辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”　（Ｍｏｔｅ），实现对“万物”的“高效、节能、安全、环　保”的“管、控、营”一体化。　监狱等监管场所是对监控系统防护等级要求　级别最高，并且目前的监狱管理系统只具有监视、　收稿日期：２０１５—１２—１２　作者简介：徐·定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息　交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控　和管理的一种网络技术叫做物联网技术。　物联网是物与物、人与物之间的信息传递与　控制。在物联网应用中有三项关键技术。（１）传　感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。到　目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。　自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换　黎（１９８１一），男，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向为物联网。　４８·　急任务进行相应调整。　４性能测试与分析　衡。从图４的实验结果不难分析出：当系统部署　了负载均衡机制后，十个服务器的系统吞吐量比　较接近；但是当系统未采用负载均衡机制时，十个　服务器的系统吞吐量相差非常大，最高的达到　种　●●皿啊Ｕ皿¨Ⅱ　ｈ¨啊Ⅱ。　３３，而最小的只有５，表明系统出现严重的负载不　●●●●●●●｛．Ｉｇ　弱　直＿　樽●ｎ皿昌目目，　。　　基＝　务务务务务　为了测试负载均衡机制的性能，特进行了以下　实验。　服服服服服　在本文设计的现代化监狱综合应用平台上，　ｈ噩　均衡现象，这样直接导致系统的执行效率较低。　＿＿●　叫Ⅱ¨Ⅱ岫明皿，　驳　５　结论　●●●●●ｈⅡ¨Ⅱ．罪　　　本文设计的基于物联网技术和负载均衡机制　●●●●●●ⅡＨ啊啊啊皿ｎ　．邑　星１５０　鬃，ＯＯ　岫　１０　２０　３０　４０　５０　并发请求的任务数量　图３服务器的任务执行时间比较　的现代化监狱综合应用平台，以智能感知、互联互　畦８　通、协同共享的建设理念，全面整合监狱安防系　ｈ¨Ⅱｎ¨¨¨¨Ⅱ。　统、业务信息系统和指挥应用系统，能有效满足监　●●●．冒¨¨¨¨ｎ皿¨¨Ⅱ＂　狱日常监管、应急指挥、综合信息研判和辅助决策　等综合管理和实际应用需求。性能测试结果有效　显示了该应用平台能全面提升监狱日常精细化管　理和突发事件应急处置的水平和能力。　参考文献：　Ｉ－＿＿●ＩＩ●［１］杨书．监狱生产的演变及其对新型监狱管理体制的　影响和启示［Ｊ］．西南农业大学学报（社会科学版），　２０１１，９（１）：６１—６６．　［２］杨书．我国新型监狱体制改革的思考和探索［Ｊ］．西南　政法大学学报，２００７，１０（４）：７７—８２．　［３］王保云．物联网技术研究综述［Ｊ］．电子测量与仪器学　报，２００９，２３（１２）：１—７．　［４］刘强，崔莉，陈海明．物联网关键技术与应用［Ｊ］．计算　机科学，２０１０，３７（６）：１—１０．　［５］朱洪波，杨龙祥，于全．物联网的技术思想与应用策略　研究［Ｊ］．通信学报，２０１０，３１（１１）：２—９．　图４不同服务器的系统吞吐量比较　［６］Ｋ．Ｓ．Ｃｈａｔｒａｐａｔｉ，Ｊ．Ｕ．Ｒｅｋｈａ，Ａ．Ｖ．Ｂａｂｕ．Ｃｏｍｐｅｔｉ—　ｔｉｖｅ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ　ａ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　图３显示的是服务器的任务执行时间比较，　图４显示的是不同服务器的系统吞吐量比较。从　图３的实验结果不难看出：随着并发请求的任务　数量在不断增加，系统的任务执行时间也在迅速　递增。在系统部署了负载均衡机制后，五个服务　器的任务执行时间比较接近，表明系统接近负　载均　ｇｒｉｄ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｄｅｌａｙｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，１９（２）：１２６　—１３３．　［７］Ｐ．Ｋ．Ｓｕｒｉ，Ｓｉｎｇｈ　Ｍａｎｐｒｅｅｔ．Ａｎ　ｅｉｃｉｆｅｎｔ　ｄｅｃｅｎｔｒｌａｉｚｅｄ　ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｒｆ　ｇｒｉｄ［Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　２ｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｄｖａｎｃｅ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．２０１０：１０—１３．　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｍｏｄｅｒｎ　Ｐｒｉｓｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｌｏａｄ　Ｂａｌａｎｃｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ＸＵ　Ｌｉ　－　（１．Ｎａｖａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ　４３００３２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｕｈａｎ　Ｗｏｍｅｎ’Ｓ　Ｐｒｉｓｏｎ，Ｗｕｈａｎ　４３００３０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｉｓｏｎｓ　ａｒｅ　ｕｎｄｅｒ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｍｏｄｅｒｎ　ｐｒｉｓｏｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｆｕｌｌｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒｉｓｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｓｙｓｔｅｍｓ，ｂｕｓｉｎｅｓｓ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｍａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｄａｉｌｙ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｉｓｏｎｓ，ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ　ｃｏｍｍａｎｄ，ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ；ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ；ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｉｄｅｎｔｉｉｃａｔｉｏｎ；ｍｏｄｅｒｆｎ　ｐｒｉｓｏｎ　．５０．