中学考场监控系统.docx

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中学考场监控系统

*****中学考场监控系统

设

计

方

案

1.项目概述及需求分析

1.1项目概述

随着计算机技术、网络技术、多媒体技术以及通讯技术的发展，为靠市场所实施数字化的网络监控已经成为必须，飞速发展的数字技术为这一需求提供了有力的技术保证和条件，建设一套技术先进，质量可靠，经济实用，方便管理的考场安防数字化网络监控系统，成为一个考场先进、高效地监考的重要手段，也是一个考场现代化建设的重要标志。

为了更好地贯彻落实市、区中招委有关文件精神，保障考生在考试中能够有个安静、稳定的考试环境，考出好的水平。

同时，为了保证中考期间师生的各项安全，及时有效的处理各类突发事件，预防各种事故的发生，本着“依法治考、规范管理、职责明确、责任到人”的原则，全力为中考保驾护航，确保中考考试工作平稳顺利的进行，根据市、区教育局安全保卫工作有关精神，结合学校实际情况特制定本中考考场建设方案。

***市*****中学现有*套校园安保监控系统，主要覆盖学校大门、走廊等公共区域。

本次建设的考场监控系统需覆盖**个考室、试卷通道、监控室、保密室、考务室等位置，实现全覆盖监控。

1.2用户需求及目标

1.新增***个监控点及相关设备，监视及回放图像能清晰显示监视区域内学生出入、人员活动和考场秩序情况，要求能清楚辨别进出人员的体貌特征；

2.考场监控系统的录像保存时间要求不少于30天；

3.为了保证考场监控系统的独立性、安全性，其作为一个物理隔离的、单独的系统存在，只是通过核心交换机与其他网络相连接；

4.新建一套考场监控管理平台，考场监控系统与现有的3套校园安保监控系统可通过统一平台进行管理，做到互联互通；

5.教室增加拾音器，对教师上课时的音视频进行存储，并能在监控中心进音视频直播，用于教学观摩。

6.监控中心采用3*3共9块高清拼接屏，并可复用于教学观摩；

7.所有摄像机均为高清数字摄像机（达到1920×1080）；

2.设计原则及依据

2.1设计原则

随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。

因此，本系统必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。

因此，本系统主要遵循以下几点原则：

●先进性：

采用技术成熟、先进的产品，工程设计和施工能够适应未来技术的发展。

●标准化：

整个方案设计和选用产品必须坚持标准化原则，遵从多种国际、国内标准及工业标准。

●经济性：

系统配置合理，监视全面，造价经济。

考场电视监控系统，应结合学校现有的校园网及双向闭路电视系统统一规划、管理，充分利用现有设备。

●可靠性：

系统设备选用高可靠产品，设计施工时采取抗干扰措施，保证系统可靠运行。

●实用性：

设计合理，结构简单，切合实际，能有效地提高工作效率，满足教育监考业务工作需求。

●扩展性：

采用模块化设计，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。

●规范性：

控制协议、视频编解码、接口协议、视频文件格式、传输协议等应符合《国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》的规定。

●易操作性：

提供清晰、简洁、友好的中文人机交互界面，操控简便、灵活，易学易用，便于管理和维护。

●安全性：

对系统采取必要的安全保护措施，防止非法接入、非法访问、病毒感染和黑客攻击，防雷击、过载、断电和人为破坏等。

●可维护性：

系统应具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，应能得到及时、快速的修复。

2.2设计标准及依据

遵循中华人民共和国教育部颁发的行业标准《国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》JY/T-KS-JS-2007-1和《国家教育考试网上巡查系统建设广东省标准技术实施规范》粤考院〔2008〕42号的技术规范。

✓GB4943-2001信息技术设备的安全

✓GB8898-2001音频、视频及类似电子设备安全要求

✓GB16796-1997安全防范报警设备安全要求和试验方法

✓GB17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则

✓GB50057-1994建筑物防雷设计规范

✓GB50198-1994民用闭路监控电视系统工程技术规范

✓GB50348-2004安全防范工程技术规范

✓GA308-2001安全防范系统验收规则

✓GA/T74-2000安全防范系统通用图形符号

✓GA/T75-94安全防范工程程序与要求

✓GA/T367-2001视频安防监控系统技术要求

✓GA/T368-2001入侵报警系统技术要求

3.

总体设计

3.1系统构架

本套系统设计采用网络结构，前端通过高清网络摄像机、高清业务主机采集图像，然后通过新建的监控专网进行传输，到监控中心通过存储服务器进行录像存储、高清解码单元解码成数字高清图像上墙，整个过程均采用数字网络信号进行传输。

3.2系统组成

通过校园网、教育城域网，实现学校、省市招生管理部门在远程对各种考试的全过程的监控，确保能实时跟踪和记录舞弊者的行为，对舞弊者的违规行为进行有效取证。

加强监督考场秩序与纪律，为广大学子提供公平，公正的竞争环境。

学校网络与教育城域网连接的出口位于网络中心，本监控系统需要铺设光纤与网络中心连接，实现与教育城域网对接。

考场监控系统可以针对考场考试过程实施全方位监控和即时录像，一旦监控中心的监考值班老师发现某考生有异常现象时，能够及时通过控制台控制该考场摄像机，对具体位置图像进行放大取证，有关资料将成为日后的证据，其资料由专门的录像存储设备保存，从而保证考试的公平性。

摄像机应具有焦距锁定功能，限制放大图像的倍数，以免考试期间试卷内容泄密。

监控系统做到考场视频监控无死角，视频图像应清晰确保取证，利用现有的广播系统实现考场语音指挥。

利用该系统能完成教学示范、无扰听课集中观摩、校长评估附加功能。

1）前端设备负责对前端现场情况信息进行高清图像采集并编码，根据监控场景的不同，本方案分别推荐红外高清网络半球、红外高清网络筒机和红外高清网络快球等。

2）监控系统的图像质量和使用效果与信号的传输息息相关，所以设计时必须考虑合适的信号传输方式以及线路距离长短，对于强电磁干扰和远距离传输的场合，必要时采用光纤进行传输。

3）每个考室内配置一台高清业务主机、2台自动跟踪摄像机、2个高保真拾音器。

而拾音器用来监听考场的声音，巡考人员通过登录监控软件后即可听到考场所发生的声音。

4）系统配置若干台NVR，通过监控网络对前端视频信号进行存储，单台NVR需满足最少支持200Mbps网络接入带宽及8个硬盘接口，保证录像存储时间不少于30天。

5）新增的摄像机、高清业务主机、NVR等设备统一接入视频监控平台进行统一管理和控制，客户端通过系统客户软件实现对监控系统的访问、控制和管理。

6）保密室新增一套门禁系统，只有授权人员可以进入，确保试卷资料的保密性。

4.系统详细设计

4.1前端设备

4.1.1前端点位设计

前端采集视频摄像机是系统基本数据源，摄像机采集的视频质量好坏决定了显示及存储的成像效果，为此，项目采用高解析模拟摄像机，前端摄像机分辨率需满足1920×1080分辨率，根据项目的实际情况配置摄像机。

监控需要满足24时全天候视频采集场所，可采用红外功能的摄像机。

1、所有前端摄像机清晰度不能低于1920×1080分辨率，支持ICR红外滤片式自动切换,自动彩转黑功能,实现昼夜监控，支持宽动态，摄像机照度不大于0.03Lux。

2、教室内室内高清全景球机支持自动跟踪功能，能够自动、准确的定位教师的位置，并能实时的跟踪拍摄教师，保持教师特写画面或图像取景在预置范围内；清晰跟踪拍摄书写板书内容及板书的讲解过程。

3、高清业务主机采用嵌入式架构，具备编码、混音、音视频录像处理等功能，提供丰富的接口，并可结合课程表使用，实现自动录制。

4、室外摄像机满足IP66防水等级，确保雨天设备不会进水而导致设备损坏。

5、红外摄像机需支持SMARTIR功能，能避免近距离视频拍摄而导致图像过曝现象，能够满足在光线较差或无光线的场景下拍摄清晰图像。

6、摄像机供电：

支持AC24V、DC12V、PoE供电模式，考虑到供电的安全性，建议采用UPS进行集中供电。

7、前端摄像机传输距离超过100米，建议采用单模光纤+光端机传输。

8、考卷所经历的所有路径、考场完全被监控，无盲点。

4.1.2前端配套设施

本方案选用的摄像机主要有以下几类：

高清网络自动跟踪球机、红外高清网络筒机和高清网络半球，针对此两类的设备，需要防雷器进行防雷保护：

采用网络雷器+电源防雷器，完成对网络接口、电源接口的保护。

4.2传输网络

4.2.1网络架构

考虑到有大量高清摄像头的高清码流，建议三层（核心层、汇聚层、接入层）架构部署，从而确保网络整体安全，监控业务不间断。

1、核心层，使用2台万兆核心交换机，对整网数据进行交换，并通过光纤与现有校数据机房连接，进而与教育网相连。

2、汇聚层，4台汇聚交换机对上行流量进行汇聚，与核心交换机和接入层交换机通过千兆光纤相连。

3、接入层，部署多台接入层千兆POE交换机用于接入教室、通道摄像头。

目前，在监控系统中传输的视频信号主要是网络视频信号，前端采集的视频信号通过双绞线进行传输。

CAT5e传输距离为100米左右，可确保视频由于传输造成衰减程度，对于超过100米传输距离的建议采用光纤进行传输。

光纤传输距离一般按传输距离进行选择，根据项目选择单模光纤进行音视频信号传输，传输距离为10公里。

4.2.2电源及通讯线路

前端摄像机建议采用UPS统一供电，UPS供电线路部署到每个楼层，通过变压后输出给前端摄像机，供电线路采用RVV2*1.0。

4.2.3线缆铺设

除了选择充分满足标准的线缆之外，施工必须符合GB50217-1994《电力工程电缆设计规范》的要求。

建议以下基本要求：

1.线缆长度应满足距离要求，避免电缆的破裂接续，若必须接续时，采用焊接方式或者专用连接器；

2.所有电缆应避开恶劣环境，如高温热源和化学腐蚀区等；

3.所有电缆应远离高压线或大电流电缆，不易避开时应各自穿配金属管，并尽可能地埋入地下；

4.当在建筑内铺设时，应按建筑设计规范选用管线材料及铺设方式，埋于建筑物体内；

5.电缆穿管前应清理管内杂物，穿线时宜涂抹黄油或滑石粉，进入管口的电缆应保持平直，管内线缆不能有接头和扭结，穿好后应作防潮、防腐等处理；

6.电缆应从所接设备下部穿出，并留出一定余量；

7.在电缆端做好标志和编号，便于事后排查。

监控系统采用综合布线设计，主要包含所需的数据线、电话线、电线、监控信号线、音频线、大屏VGA线，及所需的管道、机柜、配线架、理线架、支架等辅材的采购、敷设和安装调试。

所有线缆、辅材均使用国内知名品牌。

4.3防雷设计

由于深圳属于雷雨多发地域，为了保证设备的安全，本系统要全面考虑整个监控系统的防雷问题，特别是监控室防雷显得尤为的重要。

首先安装在室外的摄像头、交换机要具有防雷功能，其次监控室内的UPS系统、主要设备及市电电源具有防雷功能。

根据相关资料表明，感应雷电过压幅值在无屏蔽架空线上最高标准达20KV，所以在建设时应做好防雷工程，以防患于未然。

防雷工程一般要做以下几步：

1、做好接地

根据国际GB50174-93《电子计算机房设计规范》，交流工作地、直流工作地、保护地、防雷地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值要求确定。

如计算机系统直流地与其他地线分开接地，两地极间应间隔25米。

2、做好线路防雷

1）在动力室电源线总配电盘上安装并联式专用避雷器构成第一级衰减。

2）在机房配电柜进线处，安装并联式电源避雷器构成第二级衰减。

机房布线不能延墙敷设，防止雷击时墙内钢筋瞬间传导墙雷电流时，瞬间变化的磁场在机房内的线路上感应出瞬间的高脉冲浪涌电压把设备击坏。

4.4UPS设计

为保证考场监控系统的供电安全、业务不间断，UPS的建设尤为重要。

由于供电系统中不可避免的存在如供电中断、电压浪涌、电压陷落、波形畸变、频率漂移、持续过压、持续低压、瞬间过电压和噪声干扰等情况，这些情况中的任一出现必将造成整个供电系统的不稳定，轻则或导致设备工作出错、通信失败，重则导致设备损坏、数据丢失、系统崩溃。

作为考场监控系统核心的服务器及通信设备能否稳定地工作，取决于电源系统能否提供高质量、稳定的电源。

鉴于监控机房机柜与网络交换机较多，为了满足在突然断电的情况下保护重要数据免遭损失，从而确保整体安全，监控业务数据不间断。

本次采用如下配置：

1）A30KVAUPS两台；

2）配置12V65AH电池72节；

3）确保后备时间3小时；

4）UPS冗余配置。

4.5监控中心

系统监控中心分别安装配置存储设备、解码设备、高清拼接屏、监控管理设备和控制切换设备等。

录像存储设备主要使用存储服务器（含NVR、磁盘阵列等）进行视频资料存储，可以实现对接入监控中心所有图像的集中录像，可根据实际录像时间对所存储录像进行一段时间的存储，如180天。

视频切换上墙设备由视频综合平台和电视墙组成，前端视频进入存储服务器进行存储，另通过监控中心的核心交换机，由视频综合平台解码输出上电视墙，电视墙由9（3*3）块46寸拼接单元组成。

视频综合平台要求集网络、解码、DVI、HDMI、VGA输出等多功能于一体、支持画面分割、拼接、漫游等显示功能。

监控管理设备主要包含1台监控管理服务器、1套视频资源管理平台及流媒体转发服务器，监控管理服务器负责对监控网络中所有监控设备的集中管理和用户权限的分配，视频资源管理平台主要负责日常教学音视频录制、资源发布、远程教学等应用需求，流媒体服务器主要对网络视频流进行集中转发功能，单台服务器要求支持200路网络视频流以上的转发能力。

控制切换设备主要包含监控客户端和网络控制键盘等设备，支持客户端预览、回放、云台控制、画面切换上墙、系统参数配置等操作。

网络控制键盘可以支持三维云台控制、上墙画面切换、画面预览等操作。

系统则实现以下功能：

实时视频监控

可在考场监控中心和授权监控PC上对考场进行实时监控。

分隔画面同时可以进行轮跳设置，多组画面轮巡显示。

在每路视频上，可以实时叠加场景发生的时间以及来源地，使得场景信息更加完整。

音视频信息录像功能

可对任一考场进行实时、定时录像或报警触发录像，并具备自动覆盖功能。

支持无人值守自动启动监控录像的功能。

实时监控快照功能

　可以随时对窗口图像的突发场景图片抓拍保存。

查询作弊考生录像功能

可方便查询作弊考生的录像和抓图信息，并显示作弊日期时间。

联网功能

各级管理员只要登录视频中心服务器监控软件，即可以对任一考区、任一考点、任一考场的考试情况进行监控。

考场电子监控系统对任何网络（LAN局域网、互联网等）都可使用。

远程监控、管理功能

考场视频监控系统在远程可以通过权限来执行本地的所有功能。

安全管理（授权）功能

实行操作权限分级管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作均进行权限查验，保证系统的安全性。

定时、计划录像功能

考场电子监控系统支持三种录像方式：

定时录像、计划录像和不录像。

通过设置，在规定时间段中可自动录像，自动停止录像，因此可以达到无人值守自动启动监控录像的功能。

音视频实时播放功能

利用本系统和融合的视频资源管理平台可以提供远程教学示范功能。

我们知道，为了推广优秀教师的先进教学经验，或者考察教师的教学水平，学校经常需要安排进行教学示范课，但是传统的教学示范是把听课人安排在授课进行的教室里，不仅限制了听课的人数，还对正常的授课造成影响，而且传统的教学示范也只能在本地进行，对于外地观摩的教师更是不便。

本系统除了可以对教学示范课进行直播外，还可以进行实时录像，听教学示范课的人员不需要进入授课现场就可以看到教学示范的实况，异地的观摩教师可以通过互联网（或广域网广域网）方便地观看整个教学示范课的情况。

4.5.1录像存储方案

考场监控的图像记录功能是标准化考场高清视频监控系统的重要环节，对考场管理非常重要，本系统采用集中式存储系统，前端摄像机通过网络接入考场监控网络，再通过交换机接入控制中心，控制中心存储系统采用磁盘阵列进行存储。

考虑监控中心机房面积有限，其中设计单台NVR至少满足可接入32路摄像机、200Mbps网络接入带宽，支持8块4T以上硬盘接入；单台磁盘阵列高度不超过4U，单台设备至少可接入512路摄像机、640Mbps网络接入带宽，支持36块4T以上硬盘接入。

本系统要求考场监控录像存储不少于30天，配置操作简单，存储容量一定要足够。

4.5.2电视墙显示

监控中心电视墙采用9（3*3）块46寸高清拼接屏的组合模式，各单元间的缝隙标准为5.3毫米。

通过一套视频综合平台进行视频转发和解码上墙，电视墙画面显示控制由电视墙客户端来完成。

1.系统设计利用监视器高清输入口的条件，利用高清数字解码器的HDMI、DVI和VGA输出口接入高清拼接屏进行图像切换显示，上墙模式的切换通过客户端完成。

2.单块解码板设计最多支持16路500W或32路1080P或64路720P或128路D1及以下分辨率解码能力，支持8个VGA\DVI\HDMI输出口，单通道可以实现1、4、9、16等画面分割上墙显示。

3.电视墙显示系统的控制客户端操作简单，可以通过简单操作实现对视频信号切换上墙的控制、录像回放上墙控制、电视墙显示模式的一键式自由切换。

支持电视墙显示预案功能和电视墙轮询解码显示等功能。

4.考虑到设备的通风散热、温度及可维护性，电视墙背面需要预留800至1000mm的维修距离，需要满足人员的维修空间。

4.5.3互联互通

在监控中心沿用现有SIP网关服务器与新建的管理中心服务器互联互通，将监控设备发送过来的视频信号转换为符合SIP传输协议的视音频流，并通过新增的核心交换机与教育城域网链路及SIP协议与市招办、广东省巡考中心搭建通讯传输行令，实现考场监控系统互联互通。

4.6系统管理平台设计

系统设计采用一套基于SOA系统架构的联网集成平台对整个监控系统进行集中管理，并集成视频资源管理平台。

秉持网络化、集成化、智能化的理念，采用先进的软硬件开发技术，解决了项目中多级联网、集中管理、信息共享、互联互通、多业务融合的问题。

除了完成考场监控系统和视频资源管理平台的各种系统功能外，还设计对项目后期可能集成入侵报警、停车场、门禁、在线巡更、消防报警等子系统预留接口。

作为一个系统集成平台，不仅要对各个子系统简单的功能叠加，而且还要对各子系统功能的补充和扩展。

将各个子系统通过各种联动及其他相关联系，整合成一个有机的，功能强大的统一系统集成平台。

4.6.1考场监控管理平台软件系统设计

✓平台软件采用C/S与B/S混合体系结构

✓平台软件具备中华人民共和国国家局颁发的《计算机软件著作权等级证书》

✓服务器可选用Windows2003server企业版或Windows2008server企业版操作系统

✓客户端工作站选用WindowsXP或Windows7操作系统

✓浏览器可选用IE6、IE8及以上版本

✓平台能够兼容所有主流数据库，产品内置免费的PostgreSQL数据库，基本满足中小型规模监控系统的要求。

较大规模系统可选择MySql、Oracle、SQLServer数据库

✓支持高清网络摄像机、DVR、DVS等设备的接入，从采集、传输、显示到存储全面支持

✓支持智能设备的接入，可实现人脸识别、人流量统计、智能规则设置以及智能报警联动等功能

✓支持第三方编码设备的接入，可通过协议或设备接入SDK实现接入

✓强大的第三方集成能力，可集成主流门禁，报警主机，消防报警主机等子系统

4.6.2监控视频实时播放系统设计

由于考场监控系统只是在考试时使用，平时不使用，这样的话造成了资源的浪费；秉承资源利用最大化，此设计有效地将监控系统实施资源整合作为教学观摩使用。

从而达到资源的有效利用.

系统支持对视频的计划进行编制与管理，管理员可以在后台自行编制视频实时播放计划，并且可以将视频直播通告发布到资源展示界面，同时，管理员还可对视频进行统一管理，以保证系统的正常运行。

✓支持电影模式、画中画、资源模式（多画面合成）等三种模式的课程录制与直播。

✓支持根据课程表自动进行音视频的录制，无需人工干预。

✓支持高清、标清、流畅三种码流，以应对不同的网络和终端要求。

✓具备视频直播与点播功能，学生可以登陆系统在线地观看录制的视频。

✓学生可以根据所处的网络环境，选择最佳分辨率的码流进行课程的学习。

✓学生可以通过网络远程对资源库中的课件进行选择性下载，以便于视频的观看学习。

✓支持移动终端。

5.主要设备清单

序号

设备名称

规格参数

一、前端摄像机

1

高清红外筒式摄像机

1、传感器类型：

1/3"ProgressiveScanCMOS

2、最小照度：

0.1Lux@（F1.2,AGCON）,0LuxwithIR

0.14Lux@（F1.4,AGCON）,0LuxwithIR

3、快门：

1秒至1/100,000秒

4、镜头：

2.8-12mm@F1.4水平视场角:

91.2°-28.3°

5、日夜转换模式：

ICR红外滤片式

6、宽动态范围：

120dB

7、数字降噪：

3D数字降噪

8、视频压缩标准：

H.264/MPEG4/MJPEG

9、H.264编码类型：

BaseLineProfile/MainProfile/HighProfile

10、压缩输出码率：

32Kbps~16Mbps

11、音频压缩标准：

G.711/G.726/MP2L2

12、音频压缩码率：

64Kbps（G.711）/16Kbps（G.726）/32-128Kbps（MP2L2）

13、最大图像尺寸：

1920×11080

14、帧率：

50Hz:

20fps（2048×1536）,25fps（1920×1080）,25fps（1280×720）;60Hz:

20fps（2048×1536）,30fps（1920×1080）,30fps（1280×720）

15、第三码流分辨率与帧率：

独立于主码流设置，最高支持：

50Hz:

20fps（2048×1536）,60Hz:

20fps（2048×1536）

16、图像设置：

走廊模式,饱和度,亮度,对比度,锐度通过客户端或者浏览器可调

17、背光补偿：

支持,可选择区域

18、强光抑制：

支持

19、图片叠加：

支持BMP24位图像叠加,可选择区域

20、日夜转换方式：

自动,定时,报警触发

21、感兴趣区域：

ROI支持三码流分别设置4个固定区域或动态跟踪

22、存储功能：

支持MicroSD/SDHC/SDXC卡（64G）断网本地存储,NAS

23、接口协议：

ONVIF,PSIA,CGI,ISAPI,GB28181

24、智能报警：

移动侦测,人脸侦测,动态分析,遮挡报警,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错

25、智能报警：

越界侦测,场景变更侦测,区域入侵侦测,音频异常侦测,虚焦侦测,移动侦测,人脸侦测,动态分析,遮挡报警,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错

26、支持协议：

TCP/IP,ICMP,HTTP,HTTPS,FTP,DHCP,DNS,DDNS,RTP,RTSP,RTCP,PPPoE,NTP,UPnP,SMTP,SNMP,