基于可视化指挥技术的监狱智能化安全防范研究

（1）研究方案。

建立各个业务子系统的互操作接口标准；结合监狱需求的可视化导航、触摸式控制台和大屏幕系统交互等技术，进行监听、对讲、灯光控制、门禁控制、电视控制等一系列的设备集成操作，结合地图模型进行可视化整合，并利用触摸交互控制台，实现快速导航，定位查询和控制。

面向监狱的可视化指挥技术的主要研究内容有：①研究监狱的可视化指挥业务内容、流程和要求，制定行业标准；②从物联网上层应用角度，研究监狱现有各种监控、技防等设施或系统的互操作接口，制定可视化指挥系统的插件接口标准；③研究面向监狱的可视化导航技术，包括三维地图的导航、视频监控或周界报警信息的位置展示和快速浏览、触摸式控制台信息调阅并快速投放到大屏幕画面等。

可视化指挥技术由于涉及与其他各个系统的接口，存在不少技术难点：①可视化指挥（调度）技术在电力调度、工业控制、军事、公安等行业已有较多应用，但对于监狱的可视化指挥显然有不同的内容和要求，目前尚未建立行业标准；②各个系统的互操作接口标准不统一，兼容性差，导致整合困难；③结合监狱需求的可视化导航、触摸式控制台和大屏幕系统交互等技术有待进一步研究。针对以上难点，面向监狱的可视化指挥技术重点在于各系统互操作接口标准研究、监狱可视化业务标准研究及可视化导航等交互技术的研究。

（2）研究方法与研究过程。(www.xing528.com)

指挥中心值班人员通过日常管控动态平面图直观地了解管控场所各层的走廊区域和房间的总体情况，包括房间、走廊的门禁状态，绿色代表关门正常状态，红色代表门禁开启异常状态，提醒值班民警留意异常情况；值班人员可通过点击区域打开房间关联的监控画面以及获取到关押人员的信息，可快速地通过功能推送对房间进行监听、对讲、灯光控制、广播控制、门禁控制、电视控制等操作，同时也扩展支持人员定位系统接入，实时显示人员的位置信息。

监狱的可视化指挥技术是可视化技术在非空间数据领域的应用，可以增强监狱业务数据呈现效果，让用户以直观交互的方式实现对监狱业务数据的观察和浏览，从而发现业务数据中隐藏的特征、关系和模式。可视化应用非常广泛，主要涉及领域包括数据挖掘可视化、网络数据可视化、社交可视化、交通可视化、文本可视化、生物医药可视化等。根据CARD 可视化模型可以将信息可视化的过程分为以下几个阶段：监狱业务数据预处理、绘制、显示和交互。根据展现模式的分类，信息可视化的数据分为以下几类：一维数据、二维数据、三维数据、多维数据、时态数据、层次数据和网络数据。其中针对二维数据、三维数据的可视化是当前研究的重点。多维数据可视化的方法主要包括几何方法、图标方法和动画方法等。基于几何的可视化方式中最经典的就是平行坐标系方法，即使用平行的竖直轴线来代表维度，通过在轴上刻画多维数据的数值并用折线相连某一数据项在所有轴上的坐标点来展示多维数据。平行坐标系方法能够简洁、快速地展示多维数据，发展出很多改进技术。但是当数据集的规模变得非常大时，密集的折线会引起视觉混淆，处理方法包括维度重排、交互方法、聚类、过滤、动画等。其他基于几何的方法包括Radviz 方法，即使用圆形坐标系展示可视化结果；散点图矩阵法，即将多维数据中的各个维度两两组合绘制成一系列的按规律排列的散点图。基于图标的可视化方法用具备可视特征的几何形状如大小、长度、形状、颜色等刻画数据，代表性的方法如星绘法等。动画方法用于可视化中可被用来提高交互性和理解程度，其缺点包括可能分散注意力、引起用户的误解、产生“图表垃圾”等。时间序列数据是指具有时间属性的数据集，针对时间序列数据的可视化方法包括线形图、堆积图、动画、地平线图、时间线。层次数据具有等级或层级关系。层次数据的可视化方法主要包括节点链接图和树图2种方式。其中树图由一系列的嵌套环、块来展示层次数据。为了能展示更多的节点内容，一些基于“焦点上下文”技术的交互方法被开发出来。包括“鱼眼”技术、几何变形、语义缩放、远离焦点的节点聚类技术等。网络数据具有网状结构。自动布局算法是网络数据可视化的核心，目前主要有以下3 类：一是力导向布局，二是分层布局，三是网格布局。当数据节点的连接很多时，容易产生边交叉现象，导致视觉混淆。解决边交叉现象的集束边技术可以分为以下几类：力导向的集束边技术、层次集束边技术、基于几何的边聚类技术、多层凝聚集束边技术和基于网格的方法等。其他研究热点包括图形的视觉因素研究、自适应可视化研究、可视化效果的评估等。视觉因素对可视化效果的影响，如位置、长度、面积、形状、色彩等已经引起很多研究者的注意。色彩是视觉因素的重要组成部分，研究主要集中在颜色的选择原则和交互系统中。这些原则基于数据类型、类的数量、认知约束等。自适应可视化可以提高信息可视化的适应性，研究成果分为以下几类：自适应可视化展示、自适应资源模型、自适应用户模型。自适应可视化展示是指根据用户的特征自动为用户提供多种展示类型，自动选择可视化内容及布局的形式，自动调整可视化的元素等。自适应资源模型通过对硬件和软件的利用以提高可视化性能。自适应用户模型通过显示用户模型的内容并让用户能够编辑，从而让用户能够控制模型的内容。当前关于信息可视化评价的研究较少，少量研究也没有提出直接和通用的可视化的评估方式，需要对信息可视化评价的理论基础、方法和应用作深入的研究。可视化技术与应用还应该继续向以下4 个方面努力：直观化、关联化、艺术化、交互化。信息可视化技术的发展方向是协同、分析过程、计算和意会，未来的研究方向是信息可视化和数据挖掘的紧密结合。为提高处理海量数据的速度和效率，解决视觉混淆现象，必须运用数据挖掘的公式和算法，对数据分析的过程及结果进行可视化展现。协同可视化，其研究方向包括可视化接口设计、基于Web 的可视化协同平台开发、协同可视化工作的视图设计、协同可视化中的工作管理及协同可视化技术的应用等。更多领域的应用技术开发包括统计可视化，即需要研究使用几何、动画、图像等工具对数据统计的过程和结果进行加工和处理的技术；新闻可视化，即对新闻内容进行抓取、清洗和提取和可视化展示；社交网络可视化，即可视化方式显示社交网络的数据，对社交网络中节点、关系及时空数据的集成展示；搜索日志可视化，即针对在使用搜索引擎时产生的海量搜索日志，展现用户的搜索行为、关系和模式等。

（3）研究结果。

平台利用可视化指挥调度技术提供电子地图建设管理，平台电子地图以区域为引导中心，平面图管控主要围绕着区域管理，去除了以前系统平面图中各种各样的图标；通过平面图直观了解到区域罪犯统计数、民警统计情况、区域安全指数；为指挥者提供全局、实时、详尽和直观的决策辅助信息。根据实际需要，可以随时调用信息数据、现场视频图像、声音等，利用相关系统提供的应用模块，进行应急事件的指挥调度，将指挥调度指令及时并准确地发布到各指挥调度机构，方便相关人员查阅，实现对整个突发事件的统筹安排。