威海直高中标准化考场建设.docx
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威海直高中标准化考场建设
威海市市直高中标准化考场建设
项目名称：
标准化考场改造建设
申报单位：
威海市教育局
编制日期：
2018年7月13日
第一章项目背景及必要性
1.1项目背景
根据最新颁布的《国家教育考试网上巡查系统高清升级通用技术规范》对国家考试标准化考场提出明确技术要求，其中前端摄像头应为数字高清网络摄像机。
1.2项目建设的紧迫性和必要性
根据最新颁布的《国家教育考试网上巡查系统高清升级通用技术规范》对国家考试标准化考场提出明确技术要求，其中前端摄像头应为数字高清网络摄像机，而我们目前考点所用的摄像头除了信息技术考场（一中二中各有两个）是高清的，其他考场为模拟摄像头，图像不够清晰，无法满足网上巡查系统联网使用条件。
1.3项目建设依据
本系统所涉及的设计标准、规范产品标准、规范，工程标准、规范，验收标准、规范，符合中华人民共和国有关条例及规范，其中包括：
1、《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》；
2、《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》；
3、《教育部考试中心信息化建设总体规划（2013-2018）》；
4、《教育部财政部关于大力推进国家教育考试标准化考点建设工作的通知》（教学[2011]1号）；
5、《教育部关于做好国家教育考试考务管理与服务平台相关工作的通知》（教考试[2007]1号）；
6、《信息技术设备的安全》（GB4943-2001）；
7、《音频、视频及类似电子设备安全要求》（GB8898-2001）；
8、《安全防范报警设备安全要求和试验方法》（GB16796-1997）；
9、《计算机信息系统安全保护等级划分准则》（GB17859-1999）；
10、《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）；
11、《民用闭路监控电视系统工程技术规范》（GB50198-1994）；
12、《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）；
13、《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）；
14、《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）；
15、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）；
16、《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）；
17、《入侵报警系统技术要求》（GA/T368-2001）；
18、《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》（GA/T379-2002）；
19、《计算机信息系统安全等级保护操作系统技术要求》（GA/T388-2002）；
20、《计算机信息系统安全等级保护管理要求》（GA/T388-2002B）；
21、《计算机信息系统安全等级保护通用技术要求》（GA/T390-2002）；
22、《IP网络技术要求--网络性能参数与指标》（YD/T1171-2001）；
23、《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）；
24、《SIP：
会话初始协议》（RFC3261）；
25、《SDP：
SessionDescriptionProtocol（会话描述协议）》（RFC2327）；
26、《（2000edition）MPEG音视频封装标准》（ISO/IEC-13818-1）；
27、《MPEG4视频编码标准》（ISO/IEC-14496-2）；
28、《MPEG音频编码标准》（ISO/IEC-11172-3）。
29、山东省国家教育考试标准化考点建设技术标准（试行）2018
第二章现状与需求分析
根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》有关要求，为进一步加强国家教育考试管理，严密防范和严肃查处考试招生舞弊行为，切实维护考试招生的公平、公正、安全和秩序。
本项目是我省国家教育考试标准化考点建设的扩展工程，是确保考试安全、维护教育公平、推动社会诚信体系建设的重要举措。
威海市第一中学原有124考场，威海市第二中学原有55考场，两所学校自2008年开始按照《国家教育考试网上巡查系统通用技术规范》和《山东省国家教育考试管理与服务平台建设技术规范》建设，保障威海市国家教育考试的顺利进行。
由于原来标准采用模拟视频监控系统，设备运行时间太长，部分设备存在设备老化、模拟视频信号清晰度低、上传视频信号掉线，已经严重不满足国家教育考试的需求。
根据山东省考试院《国家教育考试网上巡查系统通用技术规范（2017）》和2018年提出《山东省国家教育考试标准化考点建版术标准（试行）》中，明确要求摄像机要采用不低于两百万像素CMOS图像传感器网络广角高清摄像机。
拾音器采用有源高保真拾音器，支持接入网络摄像机音频输入接口。
整个系统采用数字高清信号传输。
综合考虑初中学业水平考试需179个考场（以去年初中学业水平考试考生数量参考计算）、普通高考、高中学业水平考试需179个考场（以2017年高考、高中学业水平考试考生数量参考计算）等各类教育考试的应用需求，兼顾考点在教育考试中的使用情况，把标准化考点建设、平安校园建设及数字化校园建设等结合起来，兼顾学校日常校园视频监控与视频教学管理，努力提高标准化考点的兼容性和利用率。
第三章项目建设目标和原则
3.1标准化考场建设目标
按照“统一规划、统一标准、统筹协调、分步实施、高效务实”的原则，充分考虑国家教育考试各类考试业务需求，充分利用网络技术、无线通讯技术、数据库技术等高科技手段，建设能够满足各类考试的网上巡查系统。
建立安全、可信、实时、高效的国家教育考试指挥监控体系，加强考试过程的管理，给考生创造一个安全、公平、公正的考试环境，全面提高国家教育考试管理水平、指挥能力和服务质量。
《国家教育考试标准化考点网上巡查系统》是维护各类教育考试安全、公平、公正的手段。
系统建设必须符合国家教育考试标准化考点网上巡查系统建设标准，与国家教育考试巡查系统采用统一标准、统一规范和统筹部署，系统能够实现与上级各级考试考务指挥中心互通互联。
3.2系统建设设计原则
本次项目建设必须遵循互通性、实用性、扩展性、规范性、易操作性、安全性、可靠性及可维护性原则。
根据上述原则，实现与国家教育考试各级各类网上巡查系统统一标准，实现与上级考试考务中心及教育部考试中心的互通互联。
（1）互通性
网上巡查系统内各级巡查中心之间能够有效地进行通信和共享数据。
（2）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，满足教育考试监考业务工作需求。
（3）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。
（4）规范性
控制协议、音视频编解码、接口协议、音视频文件格式、传输协议等应符合本规范中的规定。
（5）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。
（6）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。
（7）可靠性
采用成熟、稳定及通用的技术和设备，关键部分应有备份和冗余措施，能够保证系统长期稳定运行，有较强的容错和系统恢复能力。
（8）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。
第四章项目建设内容
建设179套国家标准化考场改造，总预算
元。
4.1标准化考场主要设备建设数量及功能简述
序号
产品名称
数量
单位
功能简述
1
高清网络摄像机
179
个
采集考场、考务室、保密室等视频信号
2
拾音器
179
个
采集考场、考务室、保密室等音频信号
3
网线
1000
米
信号传输
4
sip
2
个
Sip服务器将采集考点所有考场的音视信号上传上级SIP服务器
5
网管软件系统升级
2
套
管理考点所有设备的管理，录像，显示及信息上传
6
录像系统
6
套
考试时存储考点所有考场音视频信号
7
录像存储设备
8
套
考试时存储考点所有考场音视频信号
8
网络数字矩阵画面分割器
4
台
将解码考场音视频信号输入多画面屏幕显示
9
POE交换机交换机
14
台
信号交换及为摄像机供电
清单详见第九章附件清单。
第五章项目设计方案
5.1建设方案及拓扑图
标准化考点巡查系统的最后一级就是校级中心，也是最重要的一级。
校级考点巡查系统按照建设区域划分，分为考场、待考区、考务室、监控室；按照功能分为前端视音频采集编码、传输、音视频解码显示、图像切换控制、录像存储回放、考点视音频图像上传等功能。
本次项目采用网络摄像机及CVR模式进行建设，系统图如下：
图5.1-1考点巡查系统拓扑图
5.2系统应用设计
在考场通过网络摄像机完成视频采集、视音频编码并接入校园网；主控中心通过网络对巡查系统设备进行管理，接收视音频流进行集中存储，通过网络数字矩阵画面分割器进行解码输出到显示设备切换显示，并通过SIP服务器转发到上一级考试考务管理平台。
图5.2-1考点巡查系统结构图
5.2.1视音频信号采集、编码部分
考场视音频信号采集、编码部分由网络摄像机（详细参数见P20）、拾音器组成。
普通教室每个考场配置1个半球网络摄像机和拾音器来完成考场的视音频信号的高清采集。
摄像机采用广角摄像机，安装在考场前方左上角，安装位置根据教室宽度进行调整，以能够覆盖考场全部考生及考场前端监考老师位置为准，如果教室宽度太宽，超过了摄像机的覆盖范围，需要安装两个摄像机，新增的摄像机安装在教室前方右上角位置。
安装方式可以采用壁挂支架安装、吊装安装，在有天花板的情况下还可以采用吸顶安装。
拾音器（详细参数见P20）采用半球全向拾音器，拾音器音频信号直接连接网络摄像机的音频输入，通过网络摄像机进行编码，与摄像机视频信号形成复合流通过网络传输。
摄像机安装方式选型
壁装支架安装
侧面壁装支架安装
吊杆吊装安装
吸顶安装
所选摄像机符合《国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》规定的MPEG-4视频编码标准（AdvancedSimpleProfile不带B帧，不带GMC），能根据需要扩展支持MPEGLayerII音频编码标准，并支持ProgramStream系统流的封装。
MPEG-4视频编码的标准应遵照ISO/IEC-14496-2的具体规定；MPEGLayerII音频的编码标准应遵照ISO/IEC-11172-3的具体规定；ProgramStream系统流的封装标准应遵照ISO/IEC-13818-1（2000版本）的具体规定。
支持TCP/IP协议，支持动态和静态IP模式，支持动态主机分配协议（DHCP）和以太网点对点通信协议（PPPOE），可扩展支持SIP、RTP、RTCP等网络协议，具有以太网接口。
采用嵌入式设计，具备实时操作系统，本身具有抗病毒和抗攻击能力。
具有数字时钟显示（OSD）功能，OSD格式：
支持在画面上可叠加日期和时间，显示8位日期及6位时间，例如2016-06-0723：
59：
59；支持叠加地址名称，可显示考点名称。
支持时间同步功能，支持网络时间协议（NTP）。
5.2.2网络传输部分
巡查系统建立在TCP/IP计算机网络平台之上，数字视音频信息、控制指令、数据信息都是通过巡查网传输的。
网络建设保证项目设计的科学合理，充分合理地应用当前IT领域的主流技术，严格遵照国家规定的质量标准体系和相关标准。
同时，通过选用与技术发展相吻合的网络产品，保证与后续先进技术的衔接，保持网络系统的先进性。
网络摄像机采用双码流传输，向上级巡查中心转发时采用标清低码流、本地存储及显示采用高清高码流。
（1）性能要求
视音频传输充分考虑网络带宽与视音频路由的合理性，采用考点局域网视音频转发设备，完成局域网内对网络摄像机视音频流的转发；支持网络摄像机联网通讯，为内网的多用户网络并发访问提供服务，满足解码器及监控软件网上巡查需求。
从而减轻音视频网络传输压力，提高网络资源利用率。
同时避免网络摄像机网传性能不足导致无法访问等现象，保障系统正常运行。
网络系统配置的软硬件产品采用标准的技术、结构、系统组件，提供标准的数据、网络、系统和应用软件接口，支持通用的网络标准和协议，采用通用的软件，确保网络系统的开放性。
网络作为基础平台，要具有较高的可用性。
在设计时选择正确的、成熟的技术路线和设备，确保网络运行稳定、可靠，构建没有单故障点的网络，确保链路的畅通。
随着网络技术的发展及业务应用的不断增加，作为基础架构的网络应能够平滑升级以适应发展需要。
拓扑结构层次化、IP地址层次化、路由域层次化、管理域层次化。
网络建设要高带宽、高吞吐能力，能够提供高质量服务。
采用的设备具有良好的QOS及流量控制功能，满足不同应用对网络延时、带宽及丢包率的具体要求，确保网络不发生拥塞，保证各种应用特别是关键业务应用的稳定高效运行。
（2）网络架构
巡查网络主要采用三级架构，分别是核心层、汇聚层以及接入层。
图5.2-2考点巡查网络结构图
（3）传输内容
网上巡查系统在进行音视频传输及控制时需要建立两个传输通道：
信令/控制通道和视频（扩展含音频）流通道。
信令和控制通道用来在监控管理、使用设备和目标设备之间建立会话并传输控制命令；视频（扩展含音频）流通道用来传输视频图像数据，经过压缩编码的音视频数据采用流媒体协议RTP/RTCP传输。
图5.2-3通信协议架构图
校级巡查系统所需网络带宽：
根据上级巡查中心需要同时观看的监控画面数量*单路视音频带宽来计算所需带宽（1080P每路图像采用3Mbps，720P每路图像采用2Mbps，D1每路图像采用1Mbps，CIF每路图像采用512Kbps）；一般为国家级接收1路、区级接收4路、市级接收1路，共计6路（也可根据实际情况调整传输路数）。
IP地址分配：
每个学校建议配置1个公网IP地址，用于SIP网关/媒体转发服务器，实现与上级之间的互通。
校级巡查中心管理服务器、网络数字矩阵、客户端计算机及录像存储设备只需要配置内网IP地址就可以，如：
192.168.***.***等。
5.2.3控制部分
整个系统的控制部分主要由网管软件（详细参数见P21）、SIP网关/媒体转发服务器（详细参数见P21）来完成，实现集中控制、集中管理。
配置校级网管软件，通过管理中心网管系统，实现对网络摄像机进行管理，摄像机信息的增删改查，编码参数、IP地址修改、图像预览、云台控制、OSD设置、校时等功能；实现对存储设备进行远程管理，设置存储IP地址、设置录像模式、检测录像状态、搜索及提取录像文件等功能。
实现对网络数字矩阵画面分割器进行远程控制，控制解码输出路数、画面分割数量及模式、远程维护等功能；实现对SIP服务器注册认证设置、域名信息设置、转发IP地址设置、列表提交等功能。
Ø监考人员只需在校级巡查中心，通过巡查系统计算机即可完成对考场视音频信号的监控，从而完成教育考试网上巡查功能。
Ø能够实现录像设置、定时和手动硬盘录像。
实现历史记录的回放、检索查询等各种功能。
Ø同时还可实现对所有设备的管理，如网络摄像机、网络数字矩阵、SIP网关/流媒体转发服务器的配置管理等功能。
5.2.4显示部分
在标准考点控制中心建设一套显示系统，实时显示前端考场的监控画面，通过网络数字矩阵画面分割器（详细参数见P22）来实现考场视音频信号的解码并将画面分割为多画面，传输至液晶电视拼接屏，实现考场视频信号循环显示。
通过安装客户端软件，可以实现在计算机上对教室音视频信号的多画面预览。
图5.2-42*4电视墙示例图
5.2.5网络视音频存储
国家教育考试标准化考点网上巡查系统录像备份历年来都是困扰考务人员的工作，应各考务院的相关规定，考试结束后，录像文件都需要导出备份并随试卷一起上交。
由于考场多、存储设备分散、录像数据大、拷贝时间短，给录像备份的考务人员带来了巨大的精神压力。
因此，本次项目应用支持流媒体直写技术录像系统，能够快速导出录像，可为考务人员节省大量的精力，切实解决了录像备份难的问题。
录像系统（详细参数见P22）存储采用64位多核处理器，2GB高速缓存，2个千兆网口，可支持8个热插拔硬盘。
支持内置硬盘高速下载，用户可将存储设备的硬盘热插拔到PC机上作为本地盘使用，快速读取录像文件，无需通过网络传输，高效快捷，内置硬盘下载速度高达30MB/s；
可支持自动下载策略配置，支持任意录像段在指定时间点进行下载，配置灵活。
采用磁盘检测修复及RAID优化技术提供磁盘使用前的预检技术，做到未使用先预防；提供磁盘使用中的巡检技术，做到及时报警；提供磁盘故障后的修复技术和复活技术，提高磁盘使用效率。
支持RAID0、1、5、VRAID多种RAID模式，以及全局热备和局部热备，多重数据安全保护；支持RAID即建即用，支持逻辑卷的动态在线扩展。
采用高级数据保护，系统关键信息在系统卡和硬盘中进行同步实时备份，防止部分硬件故障导致应用不可恢复。
数据防篡改：
提供基于RAID的写一次读多次数据防篡改技术，数据一旦写入WORM空间，将不能被删除或者更改，确保数据的真实性。
数据同步：
提供设备间的数据同步功能，无须服务器参与。
卷克隆：
当RAID不可用时，只要硬盘物理上可读，即可通过卷克隆技术，恢复数据。
CPU智能调频：
CPU根据负载动态调节工作频率，降低系统功耗。
提供智能精细化调速策略，有效提高散热效率、降低噪声。
硬盘智能休眠：
可依据业务负载的情况，使部分或全部无读写的硬盘进入休眠模式，减少能源浪费，延长硬盘寿命。
人性化运维界面，提供一键配置功能，用户可快速完成系统配置。
提供友好的图形化界面，用户可及时获知设备运行状态信息（关键部件、存储资源、环控信息等）；提供丰富的告警管理方式，支持指示灯以及邮件等告警方式，提升设备维护效率。
高性能的流数据管理结构：
实现基于裸空间的预分配策略，规避文件系统损坏引起的文件不可读或丢失的问题，避免因文件碎片造成的覆盖写入性能衰减，保证性能稳定。
混合流直存：
支持视频流、图片流、SMART流混合直存。
简单开放的架构：
支持从IPC/DVS/DVR/NVR直接取流录像，亦支持从流媒体服务器取流录像，可省去存储服务器。
丰富的视频应用服务：
支持报警录像、定时录像、手动录像等多种录像方式；支持抽帧存储，可减少存储容量；支持N+0设备级保护，保证系统业务的持续性；支持智能补录（ANR）、录像丢失检测报警，可确保网络异常时录像数据的完整性；CVR应用自我监测及异常修复，可确保配置信息异常时数据不丢失、业务不中断；支持存储设备内部数据备份和设备间异地数据备份，进一步提高数据的安全可靠性；支持关键视频数据的加锁保护功能，防止循环覆盖。
VRAID（VideoRAID）数据保护：
RAID组坏多盘时，录像业务“读、写”均不中断。
存储容量计算：
为了保证录像文件的清晰度便于回放时识别细节画面图像，建议每路视频信号分辨率及码流设置如下：
1080P（1920*1080）设置3Mbps-3.5Mbps码流进行存储；720P（1280*720）设置2M码流进行存储。
4CIF（704*576）设置1Mbps-1.5Mbps码率进行录制存储；CIF（352*288）设置512Kbps码率进行录制存储。
存储容量计算公式如下：
✧数据容量（单位TB）＝码流（Mbps）÷8×3600秒×24小时×天数×视频路数÷1024÷1024
✧数据容量（单位TB）＝码流（Kbps）÷8×3600秒×24小时×天数×视频路数÷1024÷1024÷1024
✧磁盘容量（含冗余）=数据容量÷0.93
✧其他冗余考虑：
如Raid消耗
5.2.6与上级考试中心互通
网上巡查系统在实现网络设备之间的视频/音频/数据传输时，传输的过程遵循一系列的通信协议。
网上巡查系统在进行音视频传输及控制时需要建立两个传输通道：
信令/控制通道和视频（扩展含音频）流通道。
信令和控制通道用来在监控管理、使用设备和目标设备之间建立会话并传输控制命令，信令协议具体参见本规范相关部分的规定；视频（扩展含音频）流通道用来传输视频图像数据，经过压缩编码的音视频数据采用流媒体协议RTP/RTCP传输，音视频编解码标准参见本规范相关部分的规定。
图5.2-5通信协议架构
传输过程包括：
设备认证、URI列表的获取、实时监控图像的传输、控制命令的传输。
本次项目通过SIP服务器完成与上级考务指挥系统的互通互联，实现信令及视音频信号的转发传输。
第六章标准化考场用途及点位分布说明表
表6-1标准化考场用途及点位分布说明表
序号
设备名称
数量
单位
备注
1
高清网络摄像机
179
个
威海一中124考场（高二楼20个、高一楼20个、高三楼40个、实验楼20个、民族部20个）、威海二中南校区55考场（西教学楼25个东教学楼30个）标准化考场前端设备
2
拾音器
179
个
3
网线
1,000
米
4
标准化考场用高清网络摄像机支架及转换器
179
个
5
水晶头
500
个
6
耗材
1
套
7
sip
2
个
威海一中、威海二中南校区校级指挥中心建设
8
网管软件系统升级
2
套
9
录像系统
6
套
录像存储设备
8
套
10
网络数字矩阵画面分割器
4
台
11
存储硬盘
56
台
12
管理电脑
2
台
13
机柜
2
套
14
POE交换机
14
台
15
总计
第七章标准化考场售后要求
要求所有设备质保三年，中标公司及制造厂家须为本项目配置专门的售后服务团队，每个月对系统运行及服务情况进行回访。
需提供现场的硬件系统维护支持服务；系统软件安装、调试、支持服务；硬件设备维护，相关技术培训等。
对学校教师实施全面培训，通过培训，使学校教师达到全面理解系统的功能和相关技术、掌握系统的工作流程，用户可以独立进行系统的安装配置、日常使用维护、一般故障诊断和修复等工作。
协助学校建立一支技术过硬、业务精通的应用及维护队伍。
现场培训由现场实施工程师负责；售后技术集中培训由学校确定时间，生产厂家派原厂培训讲师对学校实用人员进行不低于3天的系统培训。
售后服务要应承诺：
服务流程：
用户报修－电话处理－上门维修－处理结果－用户签字－及时回访－做好记录。
要求中标公司：
高考、高中学业水平考试、初中学业水平考试及涉及重大考试提供专门技术人员2人全程驻校服务。
日常活动需满足以下要求：
（1）响应时间：
在使用过程中遇到故障时，在30分钟内做出响应。
（2）到达现场时间：
1小时内到达现场服务。
（3）完成修复时间：
不论软件、硬件发生故障，在1小时内做出答复或上门维修，对一般技术问题，在2小时内解决；对于重大问题保证在4小时内解决。
（4）不能修复的保证措施：
对于重大故障，无法及时解决的，提供临时应急方案并且提供备用设备应急使用。
第八章标准化考场项目风险与风险对策
8.1项目风险
（1）质量风险质量是工程项目重要的管理内容，一旦发生质量事故，将给国家和学校带来相应的经济损失。
（2）建设项目与省市国家教育考试系统连接风险如不能实现数据连接，将不能作为国家标准化考点。
（3）项目施工管理和安全风险项目施工过程中由技术难度及要求高，管理上难免顾此失彼而造成风险。
项目施工时，需要高空作业和使用电动工具，易造成施工安全风险。
8.2项目风险对策
（1）质量风险对策在整个工程施工过程中，施工管理和施工
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