某高中高考用监控技术方案.docx
《某高中高考用监控技术方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某高中高考用监控技术方案.docx（51页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
某高中高考用监控技术方案
第一章技术响应文件
一.1方案设计说明
序言
针对近年来在高考、成考等重要考试中的舞弊行为越来越多，考试违纪作弊行为越来越隐蔽化、作弊手段越来越技术化的现象。
考场舞弊,弊害非轻。
具体一点说，考试舞弊最受伤害的那些凭真才实学应考的学生。
但能否在招生过程中，贯彻公平竞争原则、公正地选拔优秀人才,不仅关系到国家有限的资源能否取得配置效益的最大化，而且关系到社会各界特别是广大平民百姓对社会发展前途的信心。
一个考生的背后是一个家庭乃至几个家庭，多少父母乃至父母的父母把自己的满腔希望都寄托在孩子读书成材上！
如果考试招生公平合理,他们会无怨无悔地接受现实；如果失去公平公正，考生及其亲人受到的心理伤害将是难以愈合的。
为了清除舞弊，有关部门也积极采取各项应对措施,如在考点选择上，明确要求,考点必须设在市、州、县政府所在地的高中或高中阶段以上学校,严禁在小学设考点，甚至要求监考教师异地监考。
但为了消除人为因素对考试招生公正性的侵蚀，必须从技术角度加以杜绝。
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子监考系统.利用电子技术与计算机网络技术建立以电子监考为主，人工监考为辅的新型监考方式。
现代化网络电子监考方式与传统监考方式相比较,具有真实、公平、公正、实时录像备份、事后快速查询、无人为因素干扰等优点，是社会公平竞争的必然趋势,是国家教育发展的必然要求.通过专有和公用网络，全省实现省级招生、高考管理部门对市、县（区）招生、高考管理部门的全过程远程摄录像及报警监控。
使之成为电子高考的一个重要子系统。
能实时跟踪，记录舞弊者的行为，使舞弊者的违规行为一览无疑，监督考场秩序与纪律，实现试卷运输，存储，分发及答卷封存的全程监控，加强试卷运输安全防范与考场监督，为广大学子提供公平，公正的竞争环境
学校的电子监控工程，从区域上及功能上分为电子监考和校园安防监控两个部分，涉及的范围广、数量多.无论是电子监考还是校园安防监控，所有的监控点都采用分布式部署的方法,将两个监控系统整合到同一个专用监控系统中来，布线上作为一个物理网络处理,管理上二者即可集中管理,集中存储，又可实现分散管理.电子监考系统不仅在考试中能发挥功效，而且可用于日常教学方面，充分利用现有资源，缩减学校投入成本,同时创造出更大价值。
监控系统现状
视音频监控系统方面：
学校在八年前已经建成了一套完整的模拟视频监控系统，监控点主要布置在各教室，共设计监控点80余个,前端采用云台球机加外置解码器方式。
视音频以点对点的方式直接汇入办公楼二楼监控中心，再通过视频分配器进行分配，一路直接到硬盘录像主机进行监控、录像;另一路按四路一组输出到四画面分割器上进行处理，以组合画面在相应电视上实现组合画面显示。
此监控系统到当前为止存在如下问题:
（1）前端摄像机在使用多年后，故障率越来越高、图像质量越来越差,已经不能满足电子监控的基本要求，很有必要全部进行升级。
（2）旧云台球机为均速球机，云台转动速度不可调,每秒12度的转速在高考电子监考时感觉过快。
（3）外置的解码器，由于雷击或者其它原因，故障率越来越高。
（4）监控中心的视频分配器、画面分割器少数设备已坏，多数设备在运行时出现不同程度的故障，表现极不稳定.
（5）PC录像机的硬件部分已有不同程度的老化，偶然会出现找不视频采集卡或出现不能控制云台设备等故障。
（6）管线部分损坏更为严重，除线路正常老化的外，还有一部分被老鼠咬坏。
因为以上一些原因，学校每年在各种考试前（需要用到电子监控系统）都要在监控系统方面花费大量的人力、财力,才能保证学校监控系统在使用期间不会出现重大故障.
建设目标
根据湖南师范大学附属中学的实际情况建设一套全新的电子监控系统，新建设的监控系统将实现或者可扩展实现如下主要功能：
（1）完全满足高考监控要求：
前端的音视频采集效果、云台扫描速度达到高考监控要求，音视频编码方式满足高考监控要求，监控管理软件功能完全满足考试院制定标准的各项指标，并满足远程巡考要求。
（2）完全满足学校的教学监控需要：
新建设的监控系统除应用的电子监考方面，还可应用在学校平时的教学方面。
学校领导及各班级辅导老师可利用监控系统了解学校各老师教学情况、学生纪律情况，各班级间可实现视频教学资源共享等。
（3）完全满足学校的校园安全防范监控需要：
考场电子监控可成为学校安防监控的一部分,学校保卫部门可实时了解教师、学生的人身财产安全情况，教室监控录像为事件分析提供有效证据。
一.2设计依据和原则
设计依据
●《湖南省教育考试院湘教考监字［21010］12号文件》
●《湖南省教育考试考场视频监控系统建设验收暂行规则》
●《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
●《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
●《公安部安全技术防范工程标准》
●《电视监控工程程序与要求》GA/T75—94
●《民用闭路电视监控系统工程技术规范》GB50198—94
●《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
●《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-94
●《安全防范系统验收规则》GA308-2001
●《电子计算机机房设计规范》GB50174—93
●《安全防范工程费用概预算编制办法》GA/T70—94
●国家技术监督局《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》
●国家技术监督局《信息技术设备的安全》
●其它国家和教育行业颁布的相关规程和技术标准
设计原则
●先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国内领先水平；同时，在系统的安装调试、软件操作方面又应简便易行，容易掌握，适合中国国情，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作应简便易学。
●经济性与实用性
根据学校现场环境，设计一套适合现场情况、符合学校要求的方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约系统建设投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
●可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
。
●可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
●追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
一.3系统设计方案
系统概述
在20世纪90年代初以前第一代模拟图像监控，主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机组成，摄像机采集的视频信号采用模拟方式传输，主要采用专用的视频电缆，传输距离不太远，适用于小范围监控,如建筑物内部监控，只能在本地监控中心观看监控图像。
它的功能单一，设备繁多，不易扩展。
到20世纪90年代中后期，出现了数模结合监控系统，硬盘录像机应用到模拟监控系统中，根据硬盘录像机的结构，分为PC式硬盘录像机和嵌入式硬盘录像机.它一般采取以下结构：
在前端监控现场，有若干台摄像机，通过相应的线路连接到监控终端上，监控终端可以是一台PC机，也可以是嵌入式硬盘录像机。
监控终端除了可以处理摄像机传输过来的视频信号外，还可以利用视频压缩卡和通讯接口卡，利用通讯网络，将这些信号传输到一个或多个监控中心以便集中处理。
基于PC的监控系统，功能较强，灵活性高,可以发挥现代计算机强大的处理功能。
到本世纪初，随着IC技术及网络技术的迅速发展,出现了一种新的基于嵌入式技术的网络数字视频监控系统.它的主要原理是:
采用嵌入式实时多任务操作系统，在芯片上集成了视频压缩与传输处理功能。
摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片进行压缩，然后通过内部处理后传送到网络或服务器上.网络上的用户可以通过专用软件或者直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统进行配置.这种监控系统的主要特点是：
把视频压缩和处理功能集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网或广域网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便。
基于网络的第三代纯数字视频监控系统产品,主要利用最新的计算机处理技术、网络传输技术及多媒体技术，将前端考场的视音频信号编码压缩成数字信号通过网络传输到监控中心，再在监控中心将数字信号还原成模拟信号并显示。
第二代、第三代监控系统在应用上各有千秋，第二代监控系统虽然布线麻烦，但是在中心能够得到原始的高清图像，而且系统造价低.第三代监控系统除了布线方便（也可以利用现有的学校校园网直接接入）外，还具有传输距离远、搭建中心平台容易、应用功能更强等特点。
对于学校的电子考场监控可根据自身情况决定采用哪一种方式进行建设。
需求分析
在湖南师范大学附属中学现有条件下建设一套全新的电子考场监控系统和安防监控系统，主要包括前端设备建设、传输线路建设、监控中心建设、远程巡考系统建设，还应包括电源、防雷等辅助系统的建设.
前端设备建设：
在湖南师范大学附属中学惟一楼和广益楼各教室共计77处安装一体化球机和拾音器设备，设备安装位置要统一、规范，球机的巡视范围、巡视速度要完全满足高考电子监控要求，设备的选型要考虑到各监控点的实际环境情况（包括空间大小、光线、温度、湿度等）。
学校园区个大门、楼栋、道路等重要位置共48个点位，根据环境、位置等选择适合的摄像机（红外球机、红外半球、红外一体机）和预警音箱对校园实施安防监控和预警措施。
传输线路建设：
采用音视频线和光纤混合传输的方案.楼栋内采用音视频线到监控点，楼栋间采用光纤传输，整个系统要求集中供电方式。
监控中心建设:
原监控中心的监控主机全部淘汰，重新配合监控主机,满足高考监控9画面及其它要求，重新规划监控室的设备放置方案.
远程巡考系统建设：
使用分支器或分配器复制相应监控点的音视频模拟信号，输入到巡考系统设备中，增加巡考系统设备一套（与上级单位设备兼容）。
电源系统：
为保证监控系统在电子监考期间安全运行和保护监控电子设备、延长设备使用寿命，监控系统必须有一个可靠的用电环境，所有监控系统设备必须通过UPS电源系统集中供电。
防雷系统：
结合新系统的建设情况，做好防雷、接地。
其中包括UPS电源系统的市电输入二级电源防雷，机房接地网，前端设备供电作三级电源防雷，所有设备接地。
另根据校方要求，对学校两栋楼的有线电视线路进行改造.
系统方案详细设计
在本设计方案里,将整个系统分为监控前端建设、监控传输建设、监控中心、巡考系统、电源/防雷建设五个部分。
其中前端、传输和监控中心又分为考场子系统和安防子系统。
系统总体网络结构图如下：
一.3.1前端设计
考场子系统
摄像机主要任务是对被摄体进行摄像并将光信号转换成电信号，摄像机的性能指标决定成像的质量。
在本方案设计中,根据长沙县第一中学的现场情况，采用1/4”索尼高性能CCD，sony机芯,>=480tvl，12倍电子放大，18倍光学变焦；采用H.264视频压缩算法和TI高性价比的最新达芬奇处理芯片和平台;水平解析度480TVL；防雷、防浪涌、防突波功能：
IP66防护等级的安尼智能网络高速球DS-2DM1—613H（具体参数请查看主要产品介绍）.
教室摄像机安装位置
通过大多数学校考场观察的综合对比，安装于距外墙各为1.5-2。
5米的区域上方，距天花板0。
5米左右的位置，此符合省教育考试考场视频监控技术标准。
安防子系统
安防监控系统包括教学楼安防监控、学校园区监控系统和家属区监控系统3个区域。
教学楼安防监控主要用于对教学楼进行安全防范，监控中心设学校大门保卫处保卫科。
在学校园区四周、各楼层楼道、大厅、主要出入口等场所设置摄像头；共计监控信息点48个。
下附监控及报警信息点的需求表:
安防监控点的分布情况统计表
区域
室外匀速球
红外半球
红外枪机
红外一体机
学校大门、保卫科
1
1
2
广益楼
1
校史馆前
1
办公楼
2
图书馆
1
1
惟一楼
5
科学楼
1
2
二教学楼
2
食堂
1
5
艺术馆
1
操场通道
1
篮球场
1
学生公寓
5
教工宿舍
10
水房外
1
校办工厂区域
2
小计
24
14
2
8
监控点总数
48
安防监控的所有点位都可以通过网络视频服务器接入到整个校园网络内来，然后通过分控中心在指定的位置对安防监控点位进行监控和控制.
对于不同位置、不同场所根据以上标准选择适合的摄像机。
在办公楼、教学楼、宿舍等出口可安装红外防水一体化枪式摄像机对楼梯口进行监视；对开阔地区及大门需用球机全方位监控；室内则可用红外半球摄像机。
●其中从学校大门到学生公寓的道路区域有6个点用来监控，分别在保卫科室前、广益楼旁、校史馆前、惟一楼旁、二教楼旁和艺术馆外均使用高速球机进行全方位监控。
保卫科室作为监控室内设一个点对监控室监控，可采用红外半球。
●楼栋出口处，如办公楼东西两个后门、1、2号学生公寓共5个单元门、图书馆保密室、科学楼东西楼梯口以及食堂内部等局部区域可采用红外一体摄像机，共计15个点.
●办公楼跟惟一楼和科学楼中间花园区域、校办工厂区域和教工宿舍区域等可安装全方位监控的高速球机.对需要24小时进行监控的位置可采用红外功能.有危险或偏僻区域位置还可设置喊话音箱，出现危急情况由监控人员提出示警。
一.3.2传输设计
考场子系统
数据网络传输需要带宽的通常情况如下表所示：
图像传输格式
图像效果
带宽占用
备注
QCIF（176*144）象素
一般画质，25帧/S
150K/S/路
减少帧率或降低画质,可以减少带宽占用，反之亦然
CIF（352＊288）象素
一般画质，25帧/S
400K/S/路
减少帧率或降低画质，可以减少带宽占用,反之亦然
DCIF（512＊384）象素
一般画质,25帧/S
1MS/路
减少帧率或降低画质,可以减少带宽占用，反之亦然
HD1（704＊288）象素
一般画质,25帧/S
1M/S/路
减少帧率或降低画质,可以减少带宽占用，反之亦然
D1（704*576）象素
一般画质,25帧/S
2M/S/路
减少帧率或降低画质，可以减少带宽占用,反之亦然
监控网络顾名思义是指用于监控系统的网络平台，因为考试监控具有保密性、安全性特点，所以需要为湖南师大附中电子考场监控系统搭建一个专用的网络平台（可以是一个物理上独立的专用网络，也可以是一个虚拟的专用网络），设计思路如下：
（1）从监控中心（办公楼二楼监控室）铺设一根四芯光纤至每栋教学楼的楼栋管理间。
从管理间分别铺设一根六类双绞线至该栋每间教室的监控点安装处.监控中心和管理间采用配线架成端，各信息点采用RJ45网络面板成端。
（2）在监控中心配置一台千兆核心交换机,核心交换机应有4个以上的千兆光纤口，10以上的千兆电口，千兆光纤口用于连接各楼栋的接入交换机，千兆电口用于连接监控服务器和监控工作站。
（3）各楼栋各配置二层接入交换机，接入交换机应具有一个千兆光纤上联口,其它端口数量不少于该楼栋的教室总数。
按上述要求建设的网络结构如下：
这种架构的优势：
（1）因为各教学楼到中心有千兆的传输带宽,最少每路可分配带宽1000/48=20Mbps，按D1的图像效果，平均每路可同时支持8个以上用户通过中心直接访问前端数字球，在同一交换机上访问的用户可支持更多.
（2）从带宽上分析，理论上每台录像服务器可支持约500路D1效果的音视频录制，保证录像服务器的录像能力不会存在带宽上的瓶颈.
本次校园建设监控点位数量有81个，平均带宽要求162M/S，唯一楼的59个摄像机可以通过六类双绞线直接汇入配置在汇聚机房的三台24口交换机,再通过光纤接入监控中心;广益楼20个摄像机汇入到设立在广益楼的一台24口交换机再通过网线汇入监控中心；这样就形成了一个独立的专用网络,在带宽和安全管理方面就有了保证。
设立在校门处的一个点，可通过六类双绞线直接连接到保卫科分控中心交换机；图书馆的保密室，可通过图书馆的交换机接入网络。
安防子系统
传输系统包括视频信号和控制信号的传输。
视频信号的传输可用同轴电缆、光纤或双绞线，用双绞线传输时需网络视频服务器。
通过网络视频服务器的话，就可以和视音频信号共同在双绞线中传输，直达监控室.则能够节约大量的线材和所需设备,减少故障点.也尽量减少因为线缆的敷设所造成施工破坏，从而影响学校环境和美观。
●保卫科分控室配置一台交换机用于分控主机等设备和大门处2个摄像机接入网络，2个摄像机用2个单路视频服务器接入交换机.然后通过光纤收发器从保卫科拉一根光纤到办公楼监控中心；
●广益楼、校史馆和办公楼共4个点位通过模拟布线到办公楼网络视频服务器（下面简称视频服务器）再连入交换机；
●科学楼配置一台8视频服务器负责二教学楼和科学楼的5个点位接入;惟一楼配置一台交换机、一台8路视频服务器用于本身周边5个点位接入，然后拉一根网线到科学楼连接视频服务器；惟一楼再通过光纤连接到办公楼监控中心；
●食堂区域配置一台交换机、一台8路视频服务器。
食堂内和食堂周边8个点位接入8路视频服务器然后接入交换机；学生活动中心用单路视频服务器接入食堂交换机;
●西北教工宿舍区，7栋北、5栋北、门球场和1栋西使用一个4路视频服务器,3栋东和水房东2个点使用单路视频服务器接入设在教工1栋的交换机再通过光纤接入到食堂的交换机；
●东北教工宿舍区3个点使用4路视频服务器使用光纤收发器通过光纤传输到设在食堂的光纤终端盒。
学生公寓用一台8路视频服务器接入学生公寓5个点位和球场的一个点，再通过网线接入食堂交换机；
校办工厂及周边区域包括体育馆、图书馆、和田径场通道处共4个点汇入到设立在图书馆的4路视频服务器使用光纤收发器通过拉光纤到惟一楼光纤终端盒然后连入视频服务器再到交换机.
供电系统
供电部分：
摄像机采取集中供电，由机房供电电压为220伏至各前端变压为24VAC或12VDC，选用RVV2*1。
0电源线缆。
一.3.3中心设计
考场子系统
监控中心是整个监控系统的核心，它需要完成系统管理（设备管理、用户管理等）、音视频存储、音视频监控等功能,总体设计如下:
前端监控摄像机采集的图像数据通过专用网络传输至监控中心集中管理服务器进行集中管理。
巡查主机安装的客户端软件通过集中管理服务器的授权，调出所需监控点画面来实现实时监控画面。
●集中管理服务器：
配置一台高性能、高速率的IBMX3550专用服务器,配合专业的集中管理系统软件为所有的网络监控摄像机集中管理.
●每9路配置一台管理工作站。
81路配置9台巡查主机
●监控九画面:
每台工作站负责接入9个考场监控点的音视频信号、录像和实现高考监控9画面显示。
同时配置的监控软件满足时间、地点等信息的OSD叠加
●便捷移动硬盘：
配置一台可插拔硬盘的集中存储服务器，配合国家统一考试对考场舞弊行为审查的要求，方便快速的取出硬盘，及时送予上级审查部门。
●监控投影显示设计
为考试期间上级部门巡查指挥及考场巡考的方便与直观，监控中心可配置大型显示设备对每个考场进行清晰的大画面循环监控。
各级领导和巡查巡考人员可直接在监控中心一目了然观看考场的情况。
建议配置四台55寸液晶显电视，一台显示巡考系统流媒体监控画面，一台显示各监控主机某一个考场的监控画，一台显示某台巡查主机的图像，一台获取下级考点图像，通过数字视频矩阵上墙并进行管理与部署。
相比配置大屏幕显示器做成电视墙来性价比更高。
效果图如下：
安防子系统
监控中心是整个监控系统的核心，它需要完成系统管理（设备管理、用户管理等）、音视频存储、音视频监控等功能。
监控中心设立在大门保卫科，各个区域的红外摄像机、高速球机、枪机通过网络视频服务器经网络传输到保卫科。
●监控主机及显示器
保卫科作为安防监控中心要必须的监控显示器。
一般安防监控的传统模式是在监控主机上同时显示16个监控画面,根据监控点的数量配置监控主机数量。
48个点位需3台监控主机
但监控点比较多而监控人员不多的情况下，不能同时照顾到多台显示器以及时发现突发情况。
应配置大屏幕切换显示对重要场所和位置进行监视。
有些特殊位置要配合示警而安装喊话音箱，则在监控室配置语音麦克风喊话。
●监控记录与存储
安防监控没有记录设备那就失去了安全防范的初衷，没有对情形和状况做必要的记录就没有说服力，对事故责任的鉴定就没有依据,所以对监控的记录是必须的.安防监控同样是通过传输,最后通过网络监视的。
安防监控与考场监控的图像采用集中存储方式，通过IP存储在2台集中存储服务器中。
部分安防监控的图像与考场监控重合，在控制上考场监控中心具有控制优先权。
安防监控中心的巡查主机软件须具备动态报警功能.
●监控大屏幕显示设计
建议配置三台37寸液晶显示器，48路图像通过一台4路数字解码器将图像分别显示在3台壁挂液晶显示屏上，值班人员可以通过遥控控制液晶显示屏或用分控主机的客户端来实现图像显示和前端的控制.相比配置大屏幕显示器做成电视墙来性价比更高。
效果示意图如下:
存储容量
视音频录像的大小跟录像格式、场景的动态情况有关，大致区别如下:
CIF（352＊268）
Half—D1画质
D．CIF画质
D1画质
一般活动
25—200M/h
60—430M/h
50-400M/h
110-800M/h
复杂/剧烈活动
50-250M/h
150-680M/h
150—680M/h
190-900M/h
夜间/光线较暗
25-150M/h
130—380M/h
90—280M/h
190-500M/h
考场子系统设计为D1格式录像,每路视音频每天按12小时录像，教室内场景动态为一般，按每路最大为800M/H计算，则每路每天约800M＊12=9.6G.81路图像每天为0。
8T,设计保存10天,共需8块1T的硬盘或4块2T的硬盘。
安防子系统设计为D1格式录像，每路视音频每天按24小时录像，教室内场景动态为一般，按每路最大为250M/H计算，则每路每天约250M＊24=6G。
48路图像每天为0.28T,设计保存30天，共需8块1T的硬盘或4块2T的硬盘。
存储管理服务器
配置2台存储服务器，其支持SAS、SATA两种类型的不同容量硬盘的混插，产品单机最大可容纳12块SAS硬盘或者企业级SATAII硬盘，提供最高1000MB/s的带宽吞吐量和138，000IOPS的处理能力/提供启动时磁盘顺序加电功能，防止由于所有磁盘同时加电引起的电源故障和系统故障/支持磁盘热插拔，支持磁盘漫游/采用了多个冗余风扇对所有的磁盘和控制单元进行散热.
控制台
监控中心配置10联定制控制台，9台巡查主机需要9联的控制台。
两台巡考流媒体和一台三合一网关设备共1联。
保卫科配置2联的控制台用于分控主机等设备。
一.3.4远程巡考系统设计
一个完整的教育考试网上巡查系统的主要设备包括：
巡查系统管理中心、巡查系统注册中心、故障恢复控制台、SIP网关、媒体转发服务器、网络存储服务器、数据库服务器、网络数字视频矩阵、大屏电视墙、远程巡查客户端。
可以这样认为：
SIP网关、媒体转发服务器是连接不同巡查中心的桥梁,是互连互通的关键设备；而部署在各个学校和保密室的网上巡查流媒体服务器是系统最基本的音/视频数据采集单元，是互连互通的基础设备;巡查系统
升级会员 