本发明涉及监狱监控领域，尤其涉及一种监狱视频监控系统。
背景技术：
无线射频是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象，可快速地进行物品追踪和数据交换。识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。无线射频技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。无线射频 技术诞生于第二次世界大战期间，它是传统条码技术的继承者，又称为"电子标签"。
无线射频技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
一套完整的无线射频系统，是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。
以无线射频 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的无线射频大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是无线射频系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是无线射频系统的信息载体，应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
无线射频有以下性能特性：
1.快速扫描，无线射频辨识器可同时辨识读取数个无线射频标签。
2.体积小型化、形状多样化，无线射频在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，无线射频标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。
3.抗污染能力和耐久性，传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但无线射频对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；无线射频卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。
4.可重复使用，现今的条形码印刷上去之后就无法更改，无线射频标签则可以重复地新增、修改、删除无线射频卷标内储存的数据，方便信息的更新。
5.穿透性和无屏障阅读，在被覆盖的情况下，无线射频能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。
6.数据的记忆容量大，一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，无线射频最大的容量则有数 MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。
7.安全性，由于无线射频承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。无线射频因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。
现有的监狱监控系统一般依靠传统的电子警戒系统如视频监控系统、报警系统、门禁系统，这在错综复杂的现场显得独立难支，即使是多个系统同时应用，在很多功能的联动结合上不能做到无缝接合，因为监控镜头过多，有限的警力无法同时监控每一个服刑人员的即时状态，监狱管理人员面对的信息量过大，无法实时掌握监狱内各个受控区域监狱犯人的详细信息及数目，致使一些安全隐患凸显出来。
也有一些监狱监视系统采用了手环来对犯人进行定位，但是不能防止犯人将手环拆卸下来。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种监狱视频监控系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种监狱视频监控系统，其特征在于，包含与监狱中犯人一一对应的防拆卸腕带、无线射频读取模块、无线射频定位模块、第一显示模块、第二显示模块、存储模块、视频监控模块、控制模块和报警模块，所述控制模块分别和无线射频读取模块、无线射频定位模块、第一显示模块、第二显示模块、存储模块、视频监控模块、报警模块电气相连，所述无线射频读取模块还和所述无线射频定位模块电气相连；
所述防拆卸腕带包含腕带本体、电源模块、心率传感器、第一微控制器、以及与监狱中犯人一一对应的无线射频标签；
所述第一微控制器分别和电源模块、心率传感器、无线射频标签电气相连；
所述无线射频标签中存储有其对应犯人的标签信息；
所述标签信息包含ID、姓名、年龄、身高、国籍、性别、危险级别、心率和允许活动范围；
所述心率传感器设置在腕带本体的内壁上，用于采集犯人的心率，并将其传递给所述第一微控制器；
所述第一微控制器用于将接收到的心率写入无线射频标签的标签信息中；
所述无线射频读取模块包含若干设置在监狱内的无线射频读取器，用于采集各个犯人无线射频标签中的标签信息，并将所述标签信息分别传递给所述无线射频定位模块和所述控制模块；
所述无线射频定位模块用于根据接收到的标签信息计算出各个犯人在监狱内的三维坐标，并将各个犯人的三维坐标传递给所述控制模块；
所述视频监控模块包含若干个分布在监狱内的视频监控单元；
所述视频监控单元包含摄像装置、旋转装置和第二微控制器，其中，所述摄像装置设置在旋转装置上，与所述控制模块电气相连，用于将拍摄的图像传递给所述控制模块；所述旋转装置用于旋转摄像装置的拍摄方向，通过所述第二微控制器与所述控制模块电气相连；所述第二微控制器用于根据接收到的控制模块的命令控制所述旋转装置进行旋转；
所述旋转装置包含水平电机和垂直电机，其中，水平电机用于调节摄像装置的水平拍摄角度，垂直电机用于调节摄像装置的垂直拍摄角度；
所述存储模块用于存储监狱的三维立体地图以及各个视频监控单元的三维坐标；
所述控制模块用于将各个犯人的位置在监狱的三维立体地图上标记出来后控制第一显示模块显示标记后的地图，并在犯人的三维坐标不在其对应无线射频标签中标签信息的允许活动范围内、或犯人的标签信息中心率不在预设的心率阈值范围内时，控制第一显示模块在监狱的三维立体地图上突出显示该犯人的位置、控制与该犯人坐标相应的视频监控单元对该犯人的三维坐标处进行摄像并控制第二显示模块显示该摄像内容、控制报警模块进行报警。
作为本发明一种监狱视频监控系统进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用ARM系列单片机。
作为本发明一种监狱视频监控系统进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用SAA7750单片机。
作为本发明一种监狱视频监控系统进一步的优化方案，所述存储模块采用SDRAM。
作为本发明一种监狱视频监控系统进一步的优化方案，所述存储模块的型号为K4S561632。
作为本发明一种监狱视频监控系统进一步的优化方案，所述无线射频读取模块采用YW602系列无线射频读取模块。
本发明还公开了一种基于该监控系统的监控方法，包含以下步骤：
步骤1），控制模块控制无线射频读取模块读取各个犯人的无线射频标签中的标签信息，并将所述标签信息分别传递给所述无线射频定位模块和所述控制模块；
步骤2），无线射频定位模块根据接收到的标签信息计算出各个犯人在监狱内的三维坐标，并将各个犯人的三维坐标传递给控制模块；
步骤3），控制模块根据接受到的各个犯人的三维坐标，将各个犯人的位置在监狱的三维立体地图上标记出来；
步骤4），控制模块控制第一显示模块显示标记过后的监狱三维立体地图；
步骤5），控制模块将各个犯人的三维坐标与其对应无线射频标签中标签信息的允许活动的范围进行比较；
步骤5.1），当犯人的三维坐标不在其对应无线射频标签中标签信息的允许活动的范围内时；
步骤5.1.1），将当前时间、犯人的ID、犯人的三维坐标记录为异常数据；
步骤5.1.2），控制第一显示模块在监狱的三维立体地图上突出显示该犯人的位置；
步骤5.1.3），根据监狱的三维立体地图以及各个视频监控单元的三维坐标筛选出摄像范围包含该犯人的三维坐标的视频监控单元，将其标记为视频监控单元A；
步骤5.1.4），根据视频监控单元A的三维坐标和犯人的三维坐标计算出视频监控单元A的横向偏转角度和纵向偏转角度；
步骤5.1.5），根据计算出的横向偏转角度和纵向偏转角度控制视频监控单元A中的旋转装置进行旋转，使得其摄像装置对犯人的三维坐标处进行摄像；
步骤5.1.6），控制第二显示模块显示视频监控单元A的摄像内容；
步骤5.1.7），控制报警模块进行报警；
步骤6），控制模块将各个犯人标签信息中的心率与预设心率阈值范围进行比较；
步骤6.1），如果犯人标签信息中的心率不在预设心率阈值范围内；
步骤6.1.1），将当前时间、犯人的ID、犯人的三维坐标、犯人的心率记录为异常数据；
步骤6.1.2），控制第一显示模块在监狱的三维立体地图上突出显示该犯人的位置；
步骤6.1.3），根据监狱的三维立体地图以及各个视频监控单元的三维坐标筛选出摄像范围包含该犯人的三维坐标的视频监控单元，将其标记为视频监控单元A；
步骤6.1.4），根据视频监控单元A的三维坐标和犯人的三维坐标计算出视频监控单元A的横向偏转角度和纵向偏转角度；
步骤6.1.5），根据计算出的横向偏转角度和纵向偏转角度控制视频监控单元A中的旋转装置进行旋转，使得其摄像装置对犯人的三维坐标处进行摄像；
步骤6.1.6），控制第二显示模块显示视频监控单元A的摄像内容；
步骤6.1.7），控制报警模块进行报警。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 结构简单，使用方便；
2. 无需布线，改造成本低；
3. 直接将犯人的活动状况在三维地图中显示出来，一目了然，帮助了解犯人的活动情况；
4. 当犯人超出其允许的活动范围或心率超过预设的心率阈值范围时，能够显示该犯人所在处的摄像内容，并主动提醒守卫。
附图说明
图1是本发明的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明公开了一种监狱视频监控系统，其特征在于，包含与监狱中犯人一一对应的防拆卸腕带、无线射频读取模块、无线射频定位模块、第一显示模块、第二显示模块、存储模块、视频监控模块、控制模块和报警模块，所述控制模块分别和无线射频读取模块、无线射频定位模块、第一显示模块、第二显示模块、存储模块、视频监控模块、报警模块电气相连，所述无线射频读取模块还和所述无线射频定位模块电气相连；
所述防拆卸腕带包含腕带本体、电源模块、心率传感器、第一微控制器、以及与监狱中犯人一一对应的无线射频标签；
所述第一微控制器分别和电源模块、心率传感器、无线射频标签电气相连；
所述无线射频标签中存储有其对应犯人的标签信息；
所述标签信息包含ID、姓名、年龄、身高、国籍、性别、危险级别、心率和允许活动范围；
所述心率传感器设置在腕带本体的内壁上，用于采集犯人的心率，并将其传递给所述第一微控制器；
所述第一微控制器用于将接收到的心率写入无线射频标签的标签信息中；
所述无线射频读取模块包含若干设置在监狱内的无线射频读取器，用于采集各个犯人无线射频标签中的标签信息，并将所述标签信息分别传递给所述无线射频定位模块和所述控制模块；
所述无线射频定位模块用于根据接收到的标签信息计算出各个犯人在监狱内的三维坐标，并将各个犯人的三维坐标传递给所述控制模块；
所述视频监控模块包含若干个分布在监狱内的视频监控单元；
所述视频监控单元包含摄像装置、旋转装置和第二微控制器，其中，所述摄像装置设置在旋转装置上，与所述控制模块电气相连，用于将拍摄的图像传递给所述控制模块；所述旋转装置用于旋转摄像装置的拍摄方向，通过所述第二微控制器与所述控制模块电气相连；所述第二微控制器用于根据接收到的控制模块的命令控制所述旋转装置进行旋转；
所述旋转装置包含水平电机和垂直电机，其中，水平电机用于调节摄像装置的水平拍摄角度，垂直电机用于调节摄像装置的垂直拍摄角度；
所述存储模块用于存储监狱的三维立体地图以及各个视频监控单元的三维坐标；
所述控制模块用于将各个犯人的位置在监狱的三维立体地图上标记出来后控制第一显示模块显示标记后的地图，并在犯人的三维坐标不在其对应无线射频标签中标签信息的允许活动范围内、或犯人的标签信息中心率不在预设的心率阈值范围内时，控制第一显示模块在监狱的三维立体地图上突出显示该犯人的位置、控制与该犯人坐标相应的视频监控单元对该犯人的三维坐标处进行摄像并控制第二显示模块显示该摄像内容、控制报警模块进行报警。
所述控制模块的处理器采用ARM系列单片机，优先采用SAA7750单片机。
所述存储模块采用SDRAM，型号为K4S561632。
所述无线射频读取模块采用YW602系列无线射频读取模块。
本发明还公开了一种基于该监控系统的监控方法，包含以下步骤：
步骤1），控制模块控制无线射频读取模块读取各个犯人的无线射频标签中的标签信息，并将所述标签信息分别传递给所述无线射频定位模块和所述控制模块；
步骤2），无线射频定位模块根据接收到的标签信息计算出各个犯人在监狱内的三维坐标，并将各个犯人的三维坐标传递给控制模块；
步骤3），控制模块根据接受到的各个犯人的三维坐标，将各个犯人的位置在监狱的三维立体地图上标记出来；
步骤4），控制模块控制第一显示模块显示标记过后的监狱三维立体地图；
步骤5），控制模块将各个犯人的三维坐标与其对应无线射频标签中标签信息的允许活动的范围进行比较；
步骤5.1），当犯人的三维坐标不在其对应无线射频标签中标签信息的允许活动的范围内时；
步骤5.1.1），将当前时间、犯人的ID、犯人的三维坐标记录为异常数据；
步骤5.1.2），控制第一显示模块在监狱的三维立体地图上突出显示该犯人的位置；
步骤5.1.3），根据监狱的三维立体地图以及各个视频监控单元的三维坐标筛选出摄像范围包含该犯人的三维坐标的视频监控单元，将其标记为视频监控单元A；
步骤5.1.4），根据视频监控单元A的三维坐标和犯人的三维坐标计算出视频监控单元A的横向偏转角度和纵向偏转角度；
步骤5.1.5），根据计算出的横向偏转角度和纵向偏转角度控制视频监控单元A中的旋转装置进行旋转，使得其摄像装置对犯人的三维坐标处进行摄像；
步骤5.1.6），控制第二显示模块显示视频监控单元A的摄像内容；
步骤5.1.7），控制报警模块进行报警；
步骤6），控制模块将各个犯人标签信息中的心率与预设心率阈值范围进行比较；
步骤6.1），如果犯人标签信息中的心率不在预设心率阈值范围内；
步骤6.1.1），将当前时间、犯人的ID、犯人的三维坐标、犯人的心率记录为异常数据；
步骤6.1.2），控制第一显示模块在监狱的三维立体地图上突出显示该犯人的位置；
步骤6.1.3），根据监狱的三维立体地图以及各个视频监控单元的三维坐标筛选出摄像范围包含该犯人的三维坐标的视频监控单元，将其标记为视频监控单元A；
步骤6.1.4），根据视频监控单元A的三维坐标和犯人的三维坐标计算出视频监控单元A的横向偏转角度和纵向偏转角度；
步骤6.1.5），根据计算出的横向偏转角度和纵向偏转角度控制视频监控单元A中的旋转装置进行旋转，使得其摄像装置对犯人的三维坐标处进行摄像；
步骤6.1.6），控制第二显示模块显示视频监控单元A的摄像内容；
步骤6.1.7），控制报警模块进行报警。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。