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                        考場集中監控暨遠程教學示范系統解決方案

                          作者:admin 發表日期:2010-9-5 已經有5383位讀者讀過此文


                        考場集中監控暨遠程教學示范系統解決方案

                        一、 概述
                        針對近年來出現的考試違紀作弊行為越來越隱蔽化、作弊手段越來越技術化的現象,為有效打擊違紀舞弊行為,杜絕這種丑陋惡習,按國家教委有關文件精神,各地區將陸續在轄區內全國教育統一考試定點考場建立電視監控系統。如廣東省考試中心已向廣東各市招生辦和自考辦發出通知,廣東省全國教育統一考試定點考場將在未來三年內建立電視監控系統。
                        考場電視監控系統主要由前端考場內攝像設備、傳輸設備以及監控中心控制顯示錄像設備等三大部分組成?紙鲭娨暠O控系統可以針對考場考試過程實施全方位監控和即時錄像,一旦監控中心的監考值班老師發現某考生有異,F象時,能夠及時通過控制臺控制該考場攝像機,對具體位置圖像進行放大取證,有關資料將成為日后的證據,其資料由專門的錄像存儲設備保存,從而保證考試的公平性。
                        傳統的考場電視監控系統采用模擬監控方式,需要在每一臺前端攝像設備和監控中心之間敷設視頻電纜、音頻信號線和控制信號線,而通常情況下各考場和監控中心距離較遠,為此需花費大量人力物力穿墻打洞埋管敷線。以一個學校二十個定點考場、每個考場兩套攝像設備、、每個考場平均距監控中心200米為例,總共需敷設24000米的各種線材。而且如果某些考場和監控中心之間距離過長的話,為避免影響傳輸控制效果,還需要加一些特定的中繼設備。此外,在監控中心,為實現控制、顯示、錄像功能,需配備監視器、長延時錄像機、畫面分割器、控制切換矩陣等諸多繁雜設備,而操作者也需要經過一定的培訓才能掌握對眾多的電器設備的操作。
                        因此,無論從建設成本、施工難度或系統應用的便捷性方面考慮,傳統的模擬監控方式已越來越不適應于考場集中監控系統的實際應用需要。
                         二、翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統簡介
                         翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統是目前國際上最新的基于網絡的第三代全數字視頻監控系統產品,完全克服了傳統的模擬監控系統的種種缺陷,并且在功能和性能上更勝一籌。本系統主要利用最新的計算機處理技術,將前端考場的視音頻信號編碼壓縮成數字信號通過網絡傳輸到監控中心,再在監控中心將數字信號還原成視音頻信號并顯示。由于目前在校園里,隨著國家“校校通”工程的推進,越來越多的學校擁有了高帶寬局域網環境,并逐漸接入互聯網,因此翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統僅需通過該網絡就可以實現考場集中監控功能。
                        翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統的核心設備包括翔視DT1000系列網絡視頻服務器以及翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件。前者安裝在前端考場,主要執行將攝像機抓取的視頻圖像編碼壓縮成IP數據包并上傳網絡的功能;后者安裝在監控中心的監控電腦上,主要執行將數據還原成視頻信號以及一系列的控制、錄像、管理功能。
                          翔視DT1000系列網絡視頻服務器是廣州德特信息技術有限公司自主研發生產的,以數字壓縮及網絡傳輸技術為核心,采用目前最先進的視頻數字化技術(MPEG-4),符合工業標準并適應中國客戶需求的IP網絡視頻監控產品。該產品能夠充分滿足客戶對遠程視頻監控方面的需求,在技術性能上體現了目前視頻監控領域中數字化和網絡化兩大趨勢,具有高可靠性、高集成度的鮮明特點,可廣泛應用于諸如對電力無人駐守變電站、電信機房、銀行、道路交通、學校、海關、連鎖營業場所的遠程視頻監控以及本地局域網絡方式下的監控。翔視DT1000系列網絡視頻服務器于2003年4月通過公安部安全防范報警系統產品質量監督檢驗測試中心檢驗(公滬檢:031367),翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件獲廣東省信息產業廳頒發的軟件產品登記證書(粵DGY-2002-0578)。
                        翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統可以實現以下功能:
                        l         監視功能
                        通過校園網絡,直接可以在考場監控中心電腦上看到各教室的情景,也可以將各教室的情況          切換到電視墻上來觀察。
                        l        畫面分割輪巡功能
                        無須畫面分割器、切換控制矩陣設備,通過翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件設定,就可以實現多視頻畫面同屏分割顯示(1、4、9、16路)、多組畫面輪巡顯示。
                        l        考場監控
                        通過翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件設定,將各個考場的場景分別切換到電視墻上監視,或向前端發出控制指令,調整攝像機焦距或云臺進行局部細節觀察。
                        l         現場錄像
                        可以對任一考場的場景進行實時或定時錄像,或手工啟停錄像、報警觸發錄像,錄像存儲媒介為電腦硬盤,錄像的磁盤容量空間可設置,并具備自動覆蓋功能。
                        l         智能化檢索回放
                        可以按時間、考場號、攝像機號、報警事件等條件智能化快速檢索回放記錄的錄像資料,回放有逐幀、慢放、常速、快速及放大/縮小等多種方式,并可以將任意一副回放圖像存放成JPEG或BMP格式的圖像,供數據交換使用或打印輸出。
                        l         字符疊加
                        在每路視頻上,可以實時疊加場景發生的時間以及來源地,使得場景信息更加完整。
                        l         場景抓拍
                        在區域監控中心主控電腦或校園網內各分控點電腦查看過程中,可以隨時對窗口圖像的
                        突發場景圖片抓拍保存。
                        l         權限管理
                        實行操作權限分級管理,按工作性質對每個用戶賦予不同權限等級,系統登錄、操作均進行權限查驗,保證系統的安全性。
                        l         校長?
                        校長通過辦公室分控電腦即可在屏幕上選看任一考場紀律情況。
                        l         遠程網絡巡考
                        上級監考中心的工作人員通過互聯網(或廣域網)可以對考場進行遠程實時抽檢監控。
                         而且,無須增加任何成本,利用本系統可以提供遠程教學示范功能。我們知道,為了推廣優秀教師的先進教學經驗,或者考察教師的教學水平,學校經常需要安排進行教學示范課,但是傳統的教學示范是把聽課人安排在授課進行的教室里,不僅限制了聽課的人數,還對正常的授課造成影響,而且傳統的教學示范也只能在本地進行,對于外地觀摩的教師更是不便。本系統除了可以對教學示范課進行直播外,還可以進行實時錄像,聽教學示范課的人員不需要進入授課現場就可以看到教學示范的實況,異地的觀摩教師可以通過互聯網(或廣域網)方便地觀看整個教學示范課的情況。
                         三、系統設計方案依據和指導思想
                         1、設計依據
                        主要依據教育行業的實際需求,以及本產品在教育系統多次應用過程中實際經驗,各招標文件技術部分中所提出的整體建設目標、系統功能、技術性能指標等,在設計時著重參考《工業電視系統工程設計規范》、《MPEG4視音頻編解碼標準-視聽對象的編碼(6部分)》、《100BASE-TX快速以太網接口標準》、《電視監控工程程序與要求》等標準。
                         2、設計指導思想
                        本解決方案以滿足實際應用為出發點,在視頻傳輸方面盡量利用校園現有的網絡以求最大程度降低系統造價。
                        l         性能、功能先進      設備選型要保證技術領先,性能可靠,操作簡便、實用,維護簡單,性能價   
                        格比最優,并留有擴展余地。設備采用均采用目前領先技術和生產工藝制造,系統建成后,三至五年不會落后淘汰。
                        l         系統功能完善        可以實現各種實際應用中所需要的功能。
                        l         操作簡單實用        采用高科技手段,進行智能化設計,盡量減少系統操作的復雜性。并作到系
                        統工作穩定可靠,維護簡單。
                        l         外觀效果美觀        前端裝置安裝均考慮安全性、隱蔽性及美觀性。
                        l         系統穩定性、可靠性 所選硬件均選用先進、成熟、可靠的產品,且具備良好運行業績。
                        l         系統先進性          采用目前最先進的軟硬件組合,使系統兼容性、升級、擴展更容易,并采取
                        模塊結構維護簡單化。
                        l         易操作性和實時性    所有操作均采用WINDOWS標準窗口操作,并使信號實時上傳,真正做到實
                        時性。
                        l         低維護性           通過模塊化、層次化的設計可基本實現系統的免維護。
                        l         可擴容性            可根據需要方便地進行網絡逐級匯接,增減各類前端設備等。
                         四、系統應用優勢及特點
                         翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統不僅功能強大,在性能上也超過常規的視頻監控系統。本系統優勢主要表現在以下幾方面:
                        1、功能集成,充分利用校園網絡資源 
                        常規的解決方案都是將上述的功能利用多個系統來實現,造價高且以后的擴充和升級不方便。本方案利用現代計算機網絡技術的先進性,將多個功能集成起來,不僅充分利用了校園網高速準確的優點,同時也容易將各種服務需求集成于Intranet,體現了先進性和經濟性。
                        2、高度智能化、自動化的教學環境
                        充分利用現有軟、硬件設備,極大地改善了教學條件,同時節約了老師與學生的許多時間,使得教學工作達到數字化。 3、高度的開放性
                        由于校園網采用開放的網絡技術,而本系統的各種應用服務均基于現有網絡軟硬件平臺,系統的擴充僅需在前端增加網絡視頻服務器硬件設備或在監控中心增加電腦設備而無須任何復雜的過程,做到真正高度的開放性。
                        4、經濟性
                        利用校園網絡,無須費時費力鋪設復雜的傳輸線路,其系統造價在同等設備配置與功能要求情況下,比常規系統模式節省30%左右投資。
                        5、維護的簡單化
                        常規的解決方案一般是利用多個系統、各種復雜設備集合解決,其維護也就需要不同的專業人員。本系統基于校園網絡,利用計算機系統處理技術,由于系統強大的網絡功能,更可實行遠程操作維護,使得系統的維護簡單化,更是降低了后續的維護費用。
                        6、優秀的圖像品質
                        采用先進的MPEG-4編解碼技術,圖像清晰、自然。標準分辨率352×288像素,最高達704×576像素,并可自定義。圖像無閃爍,連續性好,標準圖像幀率25幀/秒(PAL制式)、30幀/秒(NTSC制式)。特別適用于對考場進行細節觀測的應用。
                        7、 低帶寬占用
                        采用獨特的自適應P幀及B幀壓縮技術,進一步加強了MPEG-4壓縮算法的壓縮比,配合IP組播功能,大大降低了瀏覽圖像時占用的網絡帶寬。傳輸圖像在25幀/秒、分辨率352×288像素時,平均占用帶寬僅為250kbps,使用戶在同樣的網絡條件下可傳輸的視頻路數提高了數倍,無形中節約了用戶的網絡資源投入。
                        8、 低延時性
                        MPEG-4加強標準編碼技術,遠程視頻傳送延時不到一秒,極大改善了遠程實時監控效果。
                        9、 無限制位點遠程實時監控錄像
                        采用獨特流技術,突破了傳統的數字監控方式的局限性(注:傳統的數字監控方式采用硬盤錄像機或工控機加視頻壓縮卡作為站端視頻處理單元,雖然比模擬監控更勝一籌,但無法將多路壓縮后的視頻信號同時上傳到監控中心。),可同時對無限制多個監控位點圖像實施遠程實時監控錄像。
                        10、 系統結構靈活
                        采用標準的組網方式,支持IP單播、組播功能,可以組成點對點的監控系統,又可以組成一個中心對各站點的系統;在網絡上可以設置多個分控圖像工作站,滿足多個用戶的需要,也可以用WEB方式組成多級監控系統。
                        11、 可擴容性強
                        采用模塊化設計,能夠平滑實現端局擴容、中心擴容和分控臺擴容。無論單級擴容或多級擴容都可以充分利用前期資源,降低擴容投入成本。
                        12、 易操作性
                        監控中心翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件的操作平臺是Windows NT/2000中文版,控制界面為圖形方式,界面、菜單全為中文,用戶可以非常迅速地熟悉操作軟件的使用。
                        13、 自主開發
                        系統的核心硬件設備和管理軟件均屬自主開發,能夠及時提供良好的售后服務,響應用戶的特殊需求,針對用戶的要求進行功能方面的量身定做。
                         五、系統網絡結構
                         翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統對于納入遙視監控范圍的考場數量是沒有限制的,主要視其應用環境的網絡狀況。因此基本上系統規?筛鶕璞O控考場數量自由組合定義,同時系統可按多級組網的方式,形成大規模的遠程集中監控網絡。
                        根據教育行業的應用特點及管理模式,其考場監控系統基本上分為遠程網絡巡考中心、本地考場監控中心和前端考場系統的三級網絡結構方式。系統在各考場裝備一臺或多臺翔視DT1000網絡視頻服務器(具體數量視各考場監控攝像機數量的多少),完成對視音頻信號的數字化及編碼壓縮處理,打包成IP數據包在IP網絡上傳輸;本地考場監控中心監控主機利用各考場與監控中心之間的網絡通道,接收各考場前端網絡視頻服務器上傳的視音頻信息,同時通過“翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件”進行遠程實時監控。
                        六、系統組成及各部分配置要求
                         如前所述,根據考場監控的應用特點及管理模式,翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統基本上分為遠程網絡巡考中心、本地考場監控中心和前端考場系統。
                        其中,遠程網絡巡考中心和本地監控中心的功能基本一致,主要包括監控管理主機、顯示設備、錄像資料存儲設備以及翔視網絡視頻集中監控系統應用軟件。前端考場系統包括攝像機及配件、語音設備、網絡視頻服務器、報警設備(可選)等。
                        視頻、音頻、告警信息,由網絡視頻服務器壓縮編碼后,通過網絡上傳到監控中心,完成實時監控,掌握考場場景情況。監控中心可實施對考場監控設備的管理、告警信息的查詢、圖像瀏覽和控制等功能。
                        考慮到考場監控系統建設的特點,翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統具備良好的可擴展性。各功能部分采用模塊化結構,非常易于擴容、組網方便、配置靈活,并具有良好的用戶接口。
                        l         在系統增加新的考場監控點時,只須將該考場網絡視頻服務器接入網絡并在中心做簡單配置即可;
                        l         系統各項功能和運行狀態不受擴建影響;
                        l         系統具備多級組網能力以至組建全省乃至全國的考場監控網絡。
                         1、前端考場監控部分
                        考場監控前端部分設備安裝在各考場現場,完成考場現場各種視頻、音頻、報警信息的采集、處理、上傳,主要可分為網絡視頻服務器和外圍監控設備兩大部分。各部分的配置和要求如下:
                        網絡視頻服務器是翔視考場集中監控暨遠程教學示范系統的核心設備,主要功能包括:
                        l         采集各考場現場的視頻圖像和背景聲音,經過壓縮編碼后上傳到本地監控中心及遠程網絡巡考中心;
                        l         在需要時,通過現場網絡連接解碼器,根據監控中心操作發出來的命令控制視頻切換、控制鏡頭聚焦、近景/遠景、光圈調節,控制云臺上下、左右和自動巡視動作;
                        l         根據報警設備發出的報警信息,實現警視聯動錄像功能,自動啟動告警照明燈、警鈴等受控設備,自動以字幕、聲光提示報警加以說明。實現一定區域內的防盜報警功能。
                        需要特別指出的是,由于翔視網絡視頻服務器的獨特性能和強大功能,在各考場和監控中心之間網絡帶寬允許的情況下,它可以將各考場前端所有監控對象的視頻圖像實時上傳到本地監控中心及遠程網絡巡考中心并同時顯示。而采用數字硬盤錄像機的考場數字監控系統由于其自身架構原因,就無法實現這一功能。
                        由于各?紙龅膶嶋H監控環境不同,外圍監控設備的類型、構成和組織結構,尤其是攝像點的布置和攝像機的類型數量具有一定的差異,總體上以滿足圖像監控基本目標和要求為原則進行配置。外圍監控設備主要包括彩色攝像機、黑白攝像機等,以及配套的云臺、防護罩、支架和云鏡解碼器等,加上根據需要配置的報警探測器、麥克風、喇叭等語音設備。一般要求指標如下:
                        l         彩色攝像機,光靈敏度值<2Lux, 清晰度>470線。
                        l         黑白攝像機,光靈敏度值<0.5Lux, 清晰度>400線,背光補償功能。
                        l         云臺、防護罩、支架,室內型云臺、防護罩、支架要求具備防銹防腐功能。
                        l         云鏡解碼器,具備RS485/232接口,通過網絡線和網絡視頻服務器透明通道相連接,直接受控于網絡視頻服務器,按預定程序或監控中心工作人員的操作指令,執行對云臺和鏡頭等控制對象的控制。
                         2、監控中心
                        監控中心的概念包括遠程網絡巡考中心和本地監控中心。遠程網絡巡考中心以權限管理的方式管理監控各學校本地考場監控中心,巡考中心的功能和本地監控中心的功能基本相同,所以在此以本地監控中心為例一并敘述。
                        本地監控中心的基本功能是完成所轄考場監控圖像的實時顯示、控制、存儲、管理等功能,其硬件系統主要由監控主機、顯示設備、網絡接口設備、存儲打印設備等組成,其核心是“翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件”。
                        監控中心的監控主機安裝Windows操作系統以及翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件,并根據需要配備大容量硬盤或外置存儲設備,主機硬件要求P4 2G以上CPU,256M以上內存,自帶32M顯存顯卡的電腦。監控主機作為監控中心的系統操作平臺,主要負責接收、存儲、分析、統計和查詢遠端考場上傳的視音頻、告警、數據信號,同時執行強大的系統管理功能,包括管理系統用戶和設定用戶權限、管理和配置系統設備、對報警信息進行聯動處理、作為網絡服務器管理網絡用戶和網絡設備等等。而這一切功能都是以翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件為核心實施的。
                         3、 領導(校長)分控中心
                        分控中心可根據需要設在各領導指定辦公地點,分控中心系統硬件要求采用普通桌面電腦,通過IE瀏覽器(如需要也可安裝翔視網絡視頻集中監控系統管理軟件)在權限范圍內對各考場進行實時監控。
                        4、系統的性能指標及主要參數
                        視頻制式                    NTSC或PAL格式
                        視頻壓縮方式                MPEG-4圖像壓縮編碼
                        視頻解像度                  標準352×288像素,可自定義調整,最大704×576像素
                        幀率                        25幀/秒(PAL制式),30幀/秒(NTSC制式),向下可調
                        音頻壓縮標準                ISO-MPEG Audio Layer-3
                        系統可用率                  > 99%
                        同時可監看的考場個數        > 30個
                        視頻流占用帶寬平均          250 kbps(分辨率352×288,25幀)
                        系統平均無故障工作時間      MTBF > 30000小時
                        硬件平均無故障工作時間      MTBF > 100000小時
                        系統平均維護時間            MTTR < 0.5小時
                        監控畫面顯示與實際事件發生時間差     < 0.5秒
                        事件報警到系統自動記錄相應畫面時間差 < 0.8秒
                        各報警探頭報警到后臺信息顯示時間差   < 0.5秒
                         

                         

                         

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