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1、一、应用背景 在教育领域，随着国家校校通工程的推进，越来越多的学校拥有了高带宽局域网环境，并逐渐接入互联网。在校园网架构上，电子图书馆、VOD点播等数字技术得到了广泛的应用，传统的电教手段逐渐在向纯数字化方向迈进，从数字摄像机到非线形编辑，从无纸化办公到电子备课，学校的各种数字化子网相继产生，教育正在以更新的技术手段完善她教书育人的使命。 同时, 针对近年来的考试违纪作弊行为的越来越隐蔽化、作弊手段越来越技术化的现象，为有效打击违纪舞弊行为，杜绝这种丑陋恶习，按国家教委有关文件精神，各地区将陆续在辖区内全国教育统一考试定点考场建立电视监控系统。如广东省考试中心向广东各市招生办和自考办发出通知，
2、广东省全国教育统一考试定点考场将在未来三年内建立电视监控系统。 传统的考场电视监控系统采用模拟监控方式，需要在每一台前端摄像设备和监控中心之间距离较远，为此需花费大量人力物力穿墙打洞埋管敷线。而且如果某些考场和监控中心之间距离过长的话，为避免影响传输控制效果，还需要加一些特定的中继设备。此外，在监控中心，为实现监控，显示，录像功能，需配备监视器、长延时录像机、画面分割器、控制切换矩阵等诸多繁杂设备，而操作者也需要经过一定的培训才能掌握对众多的电器设备的操作。 在这种形式下，由于需要额外的布线和非标准化的设备以及专业的管理人员，传统的监控方式越来越不适应于学校对功能的需求，无论从建设成本、施工难
3、度和最终应用方面，数字监控系统都将是学校选择监控方式的首选。典型布置如下：由于实现了音视频资料的任意交流，和VOD等系统一样，数字监控实际上是校园网的一个应用子网，在此环境下往往局域网架构和交换机设置均已完成，学校仅仅需要购置摄像机、云台、译码器即可，对于教师也无须复杂的培训，对于仅仅需要定点监控的用户来讲，所需设备更为简单。 二、设计思想 考场远程监控系统总体结构设计和建设遵循“统一规划、统一规范、分布实施、注重实效、安全可靠”的方针。同时，为了达到系统的总体目标，整个系统的设计应该坚持以下原则： 可靠性与安全性原则 ：充分考虑选用可靠、成熟的技术和产品，系统的可靠性是系统成功建设的重要前提
4、。在系统的设计中，多层安全保护机制和措施，确保各种资料的完整性、准确性和安全性。 开放性与标准化原则 在系统设计中，采用开放式的设计思想，保证系统与其它应用系统之间具有完善的接口。并且采用已经被广泛使用的工业标准和技术标准规范，以充分和其它应用系统无逢集成和连接。 扩展性与网络性原则 充分满足了现有的条件和需求，又可兼顾未来技术的发展和进步、系统需求的增长，系统具有较强的扩展性。可利用现有的网络远程传输前端的视频流，网络中的任一计算机均可作为分控点，远程监视、控制与指挥。网络分控点的扩充，只意味着IP的扩充。 总之，本系统充分利用了当今的最先进的设备、网络和技术，实现现代化、智能化、数字化、网
5、络化管理。 三、系统设计 随着各个行业信息化建设的开展，建立一个统一的监控信息网络，将监控业务融合在整个信息管理系统，成为目前监控需求的主要方向。积多年从事数字图像监控和分布式网络系统的经验和技术积累，提出了先进完善的基于分级远程网络监控的一整套系统解决方案，既减少了监控系统重复建设的投资浪费，又满足了监控信息集中化管理，使各业务职能部门能够共享监控信息的需求。 根据宽带IP网络系统对视频监控业务方面的要求，Macrosight监控系统使用分布式网络视频接入、集中权限控制与资源管理和多级组织结构。分布式网络视频接入指监控前端就近将监控视频接入到整个监控系统网络，而不是都连接到监控中心。集中权限
6、控制与资源管理，是指通过专门的服务器系统控制用户访问权限和监控前端的存储要求，统一规划和调配资源。多级组织结构是适应系统应用行业的分级组织结构，根据不同业务部门进行权限控制和分级管理，与原有信息管理系统相结合。数字监控系统是校园网的有机组成部分，该子系统通过在每间教室和校园内的重要位置设置摄像机，对校园的每个角落一览无余，是集教学、管理于一身的高级音视频传输系统。该子系统与校园网整体架构相结合，可使音视频达到在整个校园内的互相交流，既有利于教学内容交流，又有利于教务和考试管理的进行，对学校日常管理、观摩课、示范课和年轻教师的培养，起着举足轻重的作用。 31系统组成： 系统的结构图如下： 系统由
7、前端的若干个监控子网和中心端的一个监控管理中心组成 监控子网包括前端摄像设备和前端数据采集设备： 前端摄像设备：摄像机、云台、解码器、拾音器。 数据采集设备：嵌入式视频编码器和采集工作站 监控管理中心：监控管理服务器、总控工作站、海量存贮设备 前端的视频编码器或采集工作站把摄像机采集过来的音视频信号压缩处理后，转化为数字信号，通过校园网传到校园的监控管理中心。图像传到监控管理中心后，通过监控管理服务器来统一处理，采用组播的方式把图像发布在校园网上，相关的工作人员可以在监控管理中心通过大屏幕监看学校情况，学校的老师和员工也可以经过授权通过网络在任何一台网上的PC机上就可以浏览所需观看的图像。学校
8、的领导和相关负责人即使不在学校，也可以在家里或别的地方通过Internet来监控学校情况，管理监控设备。同时在总控中心，监控管理服务器把所有的校园情况录在中心，一旦出现不安全的情况，通过数字查询调出图像做为考证，协助调查。 监控管理服务器的主播功能满足了多人访问的问题，以前的数字视频监控都是采取点播的方式，这样一旦多人同时访问同一支摄像机的图像会出现图像不稳定，画面不流畅的情况，现在有了组播的功能，多人访问同一支图像就不会出现这种情况，就是说一人访问和多人访问图像效果是一样的，这样更有利于满足现场监控，特别是像考场监控这种情况。 32监控管理中心 在监控管理中心配置网络主控集群服务器，包含分控
9、工作站。在中心配置一台总括工作站，总控/分控工作站可以同屏16路监控前端任意监控编码器发送的任何多路的视音频，通过授权可以控制前端云台和镜头；报警系统发生的报警会实时传送到相应的总控工作站，总控工作站会以声光的方式通知管理人员；总控工作站还可以和多个前端交互点进行音视频交互，领导可以向前端工作人员下达命令。 在监控中心设置监控管理服务器，监控管理服务器提供了对前端视频编码器和采集工作站的分层次管理，对用户的分级权限管理；该服务器可选用业内标准的海量存储计算机服务器，安装专用的软件，用户可以根据需要通过网络将前端音视频资料实时存储在中心服务器上；服务器数据库记录了所有视频资料信息（视频文件可以是
10、分布在各个监控编码器或服务器）、报警信息、监控点信息、其它资料信息，一般用户通过WEB登陆服务器，可以在统一的接口查询任何对他授权的信息；对于前端和中心之间不支持多播的网络环境，服务器提供了单播到多播的资料转发，这样中心的多个人员查看前端的实时流大量节省带宽。 4.系统功能：4.1监控工作站 1. 音视频全实时同步：每台主机8路/16路全实时（延迟不超过0.1秒）同步视音频采集、压缩、存储、网络传输、播放；每路25帧/秒，标准分辨率352288，最大分辨率720*576；回放时也可达每路25/秒，不丢帧，可放大至全屏，可以局部细节无限制放大； 2. 节省存储空间：采用业内顶尖压缩技术MPEG-
11、4算法，压缩比高达1:500，每路每小时只需60120M硬盘空间（包括视音频），网络传输所需带宽10K2M可调。 3. 四种录像模式：手工录制、定时录制、报警录制、移动侦测录制； 4. 云镜控制：支持镜头的光圈、变焦、聚焦三可变控制；支持云台的全方位控制；在监控工作站和网络分控终端均可进行控制； 5. 报警管理：16路输入、8路输出，联动规则自由定义，报警信息存储、网传、查询； 6. 网络发送：支持多用户网络监控，支持多播输出； 7. 安全管理：重要操作均需权限密码验证，防止无关人员观看、删除、修改图像资料；未经授权的人无法远程访问； 8. 智能应用：按时间段定时录制；图像有动态检测功能；压缩
12、比、画质、码流可调整； 9. 界面友好：全中文图形界面，简单实用，易于操作，无需培训； 4.2总控工作站 1. 同时接收网络内部任何一个监控点的音视频数据，可实现1、4、9、16画面分割多画面监看；可以对监控点编组自动轮巡查看； 2. 监控工作站和总控工作站可以是一对一、一对多、多对一、多对多；支持跨路由器的远程监看和远程控制（PSTN/ISDN/DDN/宽带）；支持组播功能；支持多用户多级别管理；远程实时监看、检索现场资料。 3. 经过等级授权能控制任何一个监控点的云台及镜头； 4. 可以所有路或单路全屏显示，可以接大屏幕投影或背投 5. 监控中心采用树形结构组织各监控点，操作方便；具有良好
13、的可扩放性，不受监控点数目的限制； 6. 下属的监控工作站报警信息自动接收，并声光和短信提示管理员； 7. 远程配置监控工作站； 8. 可以和多个交互工作站进行视音频交互，向前端下发命令； 4.3监控服务器 1. 对监控工作站和监控点的配置、管理和信息发布； 2. 可以将前端监控点的音视频数据存储在服务器上，用户可以点播存储在服务器上的历史资料； 3. 提供WWW服务，使授权用户在网络的任何地方都可以通过WWW方式实时察看监控点情况； 4. 提供用户认证和多级权限控制（禁看权，监看权，监看控制权）； 5. 提供数据代理转发，监控服务器和监控工作站之间只需占有一份带宽就可满足多人实时查看，对于不支持组播的网络环境，提供组播代理功能； 6. 提供网络备份功能，确保数据的完整性和安全性； 7. 提供基于网页的历史资料的检索、查询、浏览功能；用户可以按摄像机编号，按日期查询历史数据，所有的操作只需通过网页的点击即可实现； 8. 提供网络层次代理服务器的穿越，在外网可以对内部网络的监控点实时监控。