徽山县级高级实验中学电子监考方案.docx

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徽山县级高级实验中学电子监考方案

徽山高级实验中学

-------电子监考系统方案

深圳亿维锐创科技有限公司

2007年4月

目录

1、概述2

2、系统介绍3

2．1数据采集层4

2．2数据交换处理层4

2.3数据传输层5

2.3监控中心管理平台系统6

3、功能介绍7

4、设备选型9

4．1、网络音视频服务器（编码器）9

4．2、网络音视频解码器11

4．3、球机12

4．4中心服务器14

5、系统设计方案依据和指导思想14

5．1设计依据14

5．2设计指导思想14

6、系统应用优势及特点15

6．1、功能集成，充分利用校园网络资源15

6．2、高度智能化、自动化的教学环境15

6．3、高度的开放性16

6． 4、经济性16

6．5、维护的简单化16

6．6、优秀的图像品质16

6．7、低带宽占用16

6．8、低延时性17

6．9、无限制位点远程实时监控录像17

6．10、系统结构灵活17

6．11、可扩容性强17

6．12、易操作性17

6．13、自主开发17

7、系统网络结构18

8、系统组成及各部分配置要求18

9、系统的性能指标及主要参数19

1、概述

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。

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子监考系统。

电子考场集中监控系统是目前国际上最新的基于网络的第三代全数字视频监控系统产品，完全克服了传统的模拟监控系统的种种缺陷，并且在功能和性能上更胜一筹。

本系统主要利用最新的计算机处理技术，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视音频信号并显示。

由于目前在校园里，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，因此量子考场集中监控系统仅需通过该网络就可以实现考场集中监控功能。

徽山县级高级实验中学的监控工程，从区域上及功能上分为校园安全监控和电子监考两个部分，涉及的范围广，数量较多。

无论在校园监考还是电子监考，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网络中来，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。

深圳亿维锐创科技有限公司依托多年的网络监控技术，结合先进的温湿度远程采集、人脸识别、身份验证、远程点播等技术，开发出了一套集电子监考、校园监控、多媒体教学为一体的大型管理系统，使电子监考系统不仅在考试中能发挥功效，而且在大部分时间内可发挥其它作用，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。

2、系统介绍

校园安全监控系统包括前端图像信息采集系统，监控交换网络系统，数字视频图像管理系统，视频图像显示系统、图像存储系统及相应的众多的管理控制和应用软件。

前端的图像信息采集系统主要包括摄像机、镜头、云台、防护罩、前端供电设备、网络视频编码器。

电子监考系统及校园安全监控系统由亿维网络视频服务器、中心监考管理服务器、考场巡查指挥客户端组成。

亿维网络视频服务器安装在前端考场，主要执行将摄像机抓取的视频图像编码压缩成IP数据包并上传网络的功能；中心监考管理服务器负责将接收所有数据，并进行显示、转发、存储、查询的工作；而考场巡查指挥客户端安装在各个监控分点，如监控中心副控、校长办公室等，负责巡视各个考场考生应试情况，了解当前考场温湿度等环境状况，并可向前端发出指挥命令，通报当前情况等。

此系统可外配人脸识别模块，即当考生入考场时，摄像机会将当前考生图像中的人脸取出，发送后台系统，系统调出当前考生的注册图片，两张图片进行比对，如发现有差异，则立即通知考察巡查指挥处，管理员可调阅考生详细信息进行身份确认，有效的防范了代考现象的发生。

2．1数据采集层

数据采集层是收集现场数据的唯一设备组，其核心设备是网络视频服务器（NetworkVideoServer，简称：

NVS，本文以后简称NVS）。

主要负责现场音视频数据的采集，并可以通过输出开关信号，对现场外围设备进行控制，达到收集现场数据并实时解决危情的目的。

2．2数据交换处理层

数据交换处理层是整个监控系统的核心，核心设备是若干台大型数字视频网络管理服务器（中心服务器）、数据库服务器、数据存储和转发服务器、报警服务器等多台服务器。

下图中简单的描述了数据交换处理层的主要设备，本文后续会专门讲述各个设备的用途及相互关系。

2.3数据传输层

数据传输层是将前端从摄像机采集到视频编码器进行编码，编码后传输到监控中心平台的整体过程。

数据传输层涉及到网络负载、网络平衡，网络中转等诸多细节。

数据传输的目的是为了将监控采集的数据回传到用户监控平台，同时在校园网内，充分考虑到校园网络本身的网络带宽。

数据传输到中心平台的数据可进行存储、转发、解码等各种操作，最终可输出到电视墙上，可转发到internet，同时也可支持无线方式传输。

网络示意图如下图所示：

2.3监控中心管理平台系统

音视频监控管理软件平台负责整个系统的认证、配置、检测、控制指令转发、数据中转、存储等各种功能，其基本功能点如下：

一、音视频监控管理平台

1、视频监控管理平台可对设备的接入进行认证和注册、同时进行接入检测；

2、管理平台提供多级用户权限管理，每级用户支持不同的管理权限，同时这些管理权限可自行任意来分配和管理，根据所赋予的权限可以进行相应的系统访问和监控操作，以防止非法登录、越权操作等。

3、任意数量的用户都可同时浏览任意视频源的图像，经过转发服务器的转发后的数据访问方便、实时、同时负荷较小。

4、平台系统支持软键盘方式来控制系统中的所有球机、云台，可控制旋转角度、光圈、焦距、变倍、雨刷、灯光、照明等各种参数调节。

5、视频终端支持同时80路视频显示，循环切换，同时支持任意回放一路历史录像文件。

6、视频终端及监控平台均具有手动抓拍功能、连续抓拍、报警抓拍、事件抓拍等功能。

并且可查询所有历史抓拍图片，进行浏览或者存储。

7、视频终端可直接查询监控平台存储服务器中的历史文件，进行存储，查询，回放。

8、平台系统及视频终端支持各种录像类型，如手动录像、定时录像、探头报警录像、移动报警录像、视频丢失报警录像、视频遮挡报警录像等。

9、平台系统及视频终端支持预约时段录像、上传告警，通知管理员进行相应的故障定位分析。

10、回放录像可支持1-8倍速回放，慢速回放，单帧回放，连续回放等各种回放方式。

11、系统具有强大的数据备份功能，可支持手动备份，自动备份。

可以定期把指定的视频源中的特定时间段的数据备份到终端或者备份到平台中心中。

二，监控中心

中心机房中的音、视频通过内网接入，连接到网络解码器中，通过网络解码器输出到中心电视墙上。

如下图所示：

电视墙设置在实验楼监控中心，通过网络视频解码器将视频服务器中的视频由数字数据转换为模拟数据直接输出到电视墙上。

前端摄像机和球机直接接入到网络视频服务器中，网络视频服务器压缩后的音、视频通过光纤网络传送给学校实验楼的中心机房，在中心机房中的交换机连接若干4路解码器，这些解码器能够至少对64路单路网络视频服务器进行解码输出到对应的电视墙上，同时这些解码器也能够对所有学校教学大楼中的网络视频服务器的视频进行循环解码，在输出的过程中也采用循环切换的方式，采用循环切换方式即能够实现对所有学校教学大楼的每一路视频循环切换显示在电视墙上。

三、视频数据存储管理平台

1、可实现对系统大量数字图像、数字音频的集中存储和动态分配存储；

2、可协助视频解码器建立与存储服务器的连接，也可协助监控终端与存储服务器的连接。

3、可对监控终端的存储资源情况进行监察。

3、功能介绍

监视功能

通过校园网络，直接可以在考场监控中心电脑上看到各教室的情景，也可以将各教室的情况切换到电视墙上来观察。

画面分割轮巡功能

无须画面分割器、切换控制矩阵设备，通过中心监考管理服务器设定，就可以实现多视频画面同屏分割显示（1、4、9、16路）、多组画面轮巡显示。

考场监控

   通过中心监考管理服务器设定，将各个考场的场景分别切换到电视墙上监视，或向前端发出控制指令，调整摄像机焦距或云台进行局部细节观察。

海量存储

 可以对所有考场的场景进行实时或定时录像，或手工启停录像、报警触发录像，录像存储媒介为电脑硬盘、阵列、NAS等，录像的磁盘容量空间可设置，并具备自动覆盖功能。

智能化检索回放

 可以按时间、考场号、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大/缩小等多种方式，并可以将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用或打印输出。

字符叠加

   在每路视频上，可以实时叠加时间、考场号、考试科目、监考老师等信息，使调阅时一目了然。

场景抓拍

   在区域监控中心主控电脑或校园网内各分控点电脑查看过程中，可以随时对窗口图像的突发场景图片抓拍保存。

网络广播

随时可通过网络进行英语听力语音的播放，防止校园广播突然损坏，以防突发事件对重要考试的影响

电子广播（公共广播）

可通过管理软件对远程指定的教室进行电子广播，通过电子广播能够对设定的范围进行语音广播。

温室度叠加

可将各考点温湿度远程传回中心，当温度超过设定最高（低）温度时，系统便报警给管理员，确保考生在舒适的环境中进行应试

   权限管理

   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。

校长专控

 校长通过考场巡查指挥客户端即可在屏幕上选看任一考场纪律情况。

   远程网络巡考

   各级招考管理部门都可通过校园网或广域网远程调看现场视频，随时把控全局

学校监控

具备所有传统监控的功能，报警处理、视频显示、录像存储、电子地图、语音对讲等等，其基于数字处理的技术，让转发也变得轻而易举

多媒体教学

无须增加任何成本，利用本系统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）方便地观看整个教学示范课的情况。

4、设备选型

4．1、网络音视频服务器（编码器）

本系统中采用深圳亿维锐创公司网络视频服务器对现场音视频数据以及报警等进行信息采集，并可以对现场进行一定形式的即时警情控制。

主要接口及功能：

视频采集：

高清晰视频采集及压缩，支持FullD1、HalfD1及CIF格式；

音频采集：

高保真MP3压缩，真实显现现场原声环境；

报警采集：

视频移动报警、视频丢失报警、红外等探头报警，可以任意设置布防/撤防时间；

控制输出：

可以输出多路开关量信息，控制现场灯光、警号等外围设备；

语音对讲：

现场人员可以和监控中心进行实时双向语音对讲，监控中心也可以主动呼叫现场人员；

编码器YW6000的主要功能：

ØD1高清晰实时视频网络服务器，向下兼容HalfD1、CIF等压缩格式

Ø采用最新H.264视频编码技术、MP3音频编码技术

Ø支持PAL/NTSC复合视频

Ø内嵌WebServer，全面支持IE/Netscape浏览器

Ø多用户密码权限管理，Web页面实现远程监看、控制、设置、升级

Ø支持动态IP地址，支持局域网、Internet（ADSL、有线通）

ØDynamicStreamControl技术，保证双向语音对讲实时传输,让远程会议、远程交流轻松实现

Ø网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率保证传输，网络中断后可自动连接

Ø视频码率32Kbps-4Mbps连续可调，帧率1-30（1-25）连续可调

Ø可以进行现场高清晰无损图像抓拍

Ø客户端软件具备抓拍、本地录像等DVR功能

Ø移动侦测、探头等报警功能（可设区域和灵敏度）

ØRS232/RS485串口支持云台控制、高速球机或摄像机等外置设备

Ø支持多用户同时访问，采用多级密码权限控制及用户管理

Ø录像文件直接由MicrosoftMediaPlayer播放，无须安装其他软件

Ø双系统设计，主系统出现故障时，辅助系统可进行基本工作、协助修复主系统

Ø异常自动恢复功能，保证网络视频服务器稳定运行

Ø外置电源设计，方便维护/维修

网络视频编码器参数指标：

项目

设备参数

性能指标

YW6001DS

YW6002CS

YW6004CS

视频

视频输入

1路，

Vp-p=1V-75欧姆

2路，

Vp-p=1V-75欧姆

4路，

Vp-p=1V-75欧姆

连接口

BNC阴性

图像标准

NTSC制或PAL制

音频

采样率

16KHz，MP3压缩方式

输出码率

8Kbps—24Kbps

音频输入

1路

2路

4路

双向语音对讲

麦克风输入（Vp-p=100mV），输出立体声接口

信噪比

≥80dB

失真加噪音比

≤-30dB

数字

处理

压缩方式

H.264限码流

分辨率

D1、HalfD1、CIF

HalfD1、CIF

CIF

传输帧率

每路视频，帧率（1-30）/（1-25）连续可调，根据带宽自动调节

输出码率

从32Kbps至8Mbps连续可调

报警

2路（常开/常闭）输入，1路开关量（常开）输出

移动侦测（可设区域和灵敏度），报警预录功能5-30秒，延迟录像30-120秒

网络

通讯

WebServer

全面支持IE监视、控制、设置、升级

网络传输协议

传送：

TCP/IP、UDP、MULTICAST

支持网络类型

PSTN、ISDN、ADSL、局域网、城域网、广域网；支持二级域名，轻松实现动态IP地址

其他物理接口

10/100M以太网接口；远程云台控制的RS485接口；报警输入/输出

其他

物理外壳

优质冷扎钢板外壳，防划伤处理（黑色）

机器尺寸

长167mm×宽122mm×高47mm

工作温度

-10°C-60°C

工作湿度

≤80%RH

电源电压

DC12V±10%

功耗

≤7W

注：

PAL制：

D1：

704×576HalfD1：

704×288CIF：

352×288

NTSC制：

D1：

704×480HalfD1：

704×240CIF：

352×240

Ø

4．2、网络音视频解码器

·支持D1、HALF-D1、CIF格式解码

·支持模拟视频输出

·支持网络视频服务器所有的音视频服务器解码

·支持双向对讲

·内嵌GUI，操作直观、简捷

·通过485与键盘/矩阵接口

·支持远程云台控制

·支持通道选择及可编程控制通道巡检

·支持1路视频输出，1路音频输出，1路音频输入---YW6001DC

支持1路（复合4路视频输出），1路音频输出，1路音频输入---YW8004DC

支持2路（复合8路视频输出），2路音频输出，2路音频输入---YW8008DC

网络视频解码器技术指标

视频制式

支持NTSC或PAL格式

音频压缩标准

ISO-MPEGAudioLayer-3

视频流占用带宽平均

200kbps（分辨率352×288，25帧）

画面延迟

小于200毫秒（局域网）

支持的分辨率

PAL：

704×576、704×288、352×288

NTSC：

704×480、704×240、352×240

IO及控制接口

RS485透明通道

音频输入（可选择）

BNC接口麦克风输入或线性输入

音频输出

BNC接口线性输出

硬件

CPU：

高性能DSP处理器；

操作系统：

实时嵌入式Vxworks操作系统；

视频输出方式

模拟视频输出

视频制式

支持NTSC或PAL格式

视频输出方式

模拟视频输出

视频解码尺寸

支持D1:

704×576最优，兼容HalfD1:

704×288CIF:

352×288

音频

双向语音对讲

视频解码格式

支持MPEG-4视频服务器编码数据

嵌入式GUI

操作直观、便捷

输入法支持

方便输入域名

接口

485接口接入键盘、矩阵控制器等控制设备

画面延迟

小于200毫秒（局域网）

多服务器轮询

支持通道选择及可编程控制通道巡检

网络接口

10/100M

工作温度

5~60℃

工作湿度

20~80%

输入电压

DC12V/3A

功率

小于5瓦

PCB尺寸

110mm（W）*70mm（H）*2mm（D）（1/2路）

整机尺寸

205mm（W）*122mm（H）*48mm（D）

4．3、球机

性能参数

◆无变形5英寸球罩

◆手动光圈

◆水平清晰度420线

◆0-355°水平旋转范围

◆水平速度0.45-45°/秒

◆垂直速度0.45-45°/秒

◆16个预置点

◆内置解码器RS485通讯

◆定焦镜头3.6mm、6mm、8mm、12mm可选

◆1Lux最低照度

◆两预点之间线扫功能

◆1条巡视轨迹，轨迹速度可达45°/秒

◆DC12V输入

技术指标

有效像素

500（H）×582（V）

图像感应器

1/4英寸SuperHADCCD

视频输出

1.0Vp-p

水平清晰度

420TVL

信噪比

≥48dB

最低照度

1Lux

光圈

手动

焦距长度

F3.6mm

白平衡

自动

左右旋转范围

0°-355°

左右速度

0.45-45°/秒

上下旋转范围

0-90°

上下速度

0.45-45°/秒

通讯

RS485

控制

上下、左右；16个预置位

左右线扫

开关

巡视轨迹

1条

电源

DC12V1A

操作温度

0~40℃

尺寸

Φ160×115mm（H）

重量

约0.7Kg

4．4中心服务器

5、系统设计方案依据和指导思想

5．1设计依据

主要依据教育行业的实际需求，以及本产品在教育系统多次应用过程中实际经验，各招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《电视监控工程程序与要求》等标准。

5．2设计指导思想

本解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用校园现有的网络以求最大程度降低系统造价。

●性能、功能先进：

设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。

设备采用均采用目前领先技术和生产工艺制造，系统建成后，三至五年不会落后淘汰。

   ●系统功能完善：

可以实现各种实际应用中所需要的功能。

   ●操作简单实用：

采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。

并作到系统工作稳定可靠，维护简单。

   ●外观效果美观：

前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性。

   ●系统稳定性、可靠性所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。

   ●系统先进性：

采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取模块结构维护简单化。

   ●易操作性和实时性：

所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实时性。

   ●低维护性：

通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。

●可扩容性：

可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类前端设备等。

6、系统应用优势及特点

电子监考系统不仅功能强大，在性能上也超过常规的视频监控系统。

本系统优势主要表现在以下几方面：

6．1、功能集成，充分利用校园网络资源

   常规的解决方案都是将上述的功能利用多个系统来实现，造价高且以后的扩充和升级不方便。

本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多个功能集成起来，不仅充分利用了校园网高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于Intranet，体现了先进性和经济性。

6．2、高度智能化、自动化的教学环境

   充分利用现有软、硬件设备，极大地改善了教学条件，同时节约了老师与学生的许多时间，使得教学工作达到数字化。

 6．3、高度的开放性

   由于校园网采用开放的网络技术，而本系统的各种应用服务均基于现有网络软硬件平台，系统的扩充仅需在前端增加亿维网络视频服务器硬件设备或在监控中心增加电脑设备而无须任何复杂的过程，做到真正高度的开放性。

6． 4、经济性

利用校园网络，无须费时费力铺设复杂的传输线路，其系统造价在同等设备配置与功能要求情况下，比常规系统模式节省30%左右投资。

6．5、维护的简单化

   常规的解决方案一般是利用多个系统、各种复杂设备集合解决，其维护也就需要不同的专业人员。

本系统基于校园网络，利用计算机系统处理技术，由于系统强大的网络功能，更可实行远程操作维护，使得系统的维护简单化,更是降低了后续的维护费用。

6．6、优秀的图像品质

   采用先进的MPEG-4编解码技术，图像清晰、自然。

标准分辨率352×288像素，最高达704×576像素，并可自定义。

图像无闪烁，连续性好，标准图像帧率25帧/秒（PAL制式）、30帧/秒（NTSC制式）。

特别适用于对考场进行细节观测的应用。

6．7、低带宽占用

   采用独特的自适应P帧及B帧压缩技术，进一步加强了MPEG-4压缩算法的压缩比，配合IP组播功能，大大降低了浏览图像时占用的网络带宽。

传输图像在25帧/秒、分辨率352×288像素时，平均占用带宽仅为250kbps，使用户在同样的网络条件下可传输的视频路数提高了数倍，无形中节约了用户的网络资源投入。

  6．8、低延时性

   MPEG-4加强标准编码技术，远程视频传送延时不到一秒，极大改善了远程实时监控效果。

6．9、无限制位点远程实时监控录像

   采用独特流技术，突破了传统的数字监控方式的局限性（注：

传统的数字监控方式采用硬盘录像机或工控机加视频压缩卡作为站端视频处理单元，虽然比模拟监控更胜一筹，但无法将多路压缩后的视频信号同时上传到监控中心。

），可同时对无限制多个监控位点图像实施远程实时监控录像。

6．10、系统结构灵活

   采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，也可以用WEB方式组成多级监控系统。

6．11、可扩容性强

   采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。

无论单级扩容或多级扩容都可以充分利用前期资