国家教育考试考场监控系统项目解决方案.docx

1、国家教育考试考场监控系统项目解决方案国家教育考试考场监控系统解决方案第1章 概述 31.1 系统概述 31.2 系统建设总体目标 41.3 系统建设需求分析 41.3.1 功能需求 51.3.2 性能需求 71.3.3 设备需求 81.3.4 系统拓展应用 91.4 系统设计原则 91.4.1 互通性 91.4.2 实用性 101.4.3 扩展性 101.4.4 规范性 101.4.5 易操作性 101.4.6 安全性 101.4.7 可靠性 101.4.8 可维护性 101.5 设计技术规范 12第2章 系统设计 122.1 系统结构 132.2 省级教育巡考平台系统设计 152.2.1 省

2、级巡考中心设计 162.3 市级教育巡考平台系统设计 192.4 县/区级教育巡考平台系统设计 202.5 校级教育巡考平台系统设计 202.6 考场音视频输入 212.7 传输线路 22第3章 系统规划 233.1 网络资源规划 233.1.1 图像资源进行统一编号 233.1.2 监控系统管理的权限和级别分配 233.1.3 规范并明确系统设备的兼容性要求 233.2 系统的安全性规划 24第4章 平台软件设计 - 25 -4.1 平台设计概述 - 25 -4.2 平台整体架构设计 - 26 -4.2.1 平台整体架构 - 26 -4.2.2 功能模块构成 - 27 -4.2.3 核心管理

3、模块 - 27 -4.2.4 服务功能模块 - 28 -4.2.5 扩展功能模块 - 30 -4.2.6 定制集成服务 - 31 -4.2.7 集成接口 - 31 -4.2.8 客户端 - 31 -4.3 平台基础业务功能 - 32 -4.3.1 实时监控 - 32 -4.3.2 点位查询 - 33 -4.3.3 轮巡功能 - 33 -4.3.4 录像回放 - 35 -4.3.5 抓拍功能 - 36 -4.3.6 字符叠加 - 36 -4.3.7 数字矩阵 - 36 -4.3.8 视频加密 - 37 -4.3.9 远程控制 - 37 -4.3.10 对讲功能 - 38 -4.3.11 告警管理

4、 - 38 -4.3.12 综合查询 - 39 -4.3.13 运维管理 - 40 -4.3.14 在线帮助 - 41 -4.3.15 信息公告栏 - 41 -4.4 平台基础管理功能 - 41 -4.4.1 资源管理 - 41 -4.4.2 用户管理 - 42 -4.4.3 权限管理 - 43 -4.4.4 报警管理 - 44 -4.4.5 录像管理 - 45 -4.4.6 日志管理 - 47 -4.4.7 设备校时 - 47 -4.4.8 任务计划 - 47 -4.4.9 监视屏控制 - 48 -4.5 平台高级业务应用功能 - 48 -4.5.1 人像侦察业务 - 49 -4.5.2 视

5、频智能分析 - 49 -4.5.3 移动服务终端 - 50 -4.5.4 GIS电子地图集成应用 - 51 -4.5.5 智能巡检系统 - 53 -4.6 平台对接设计 - 56 -4.6.1 接入第三方设备 - 56 -4.6.2 与其他业务平台对接 - 58 -第1章 概述1.1 系统概述随着我国教育改革的不断深入，电子技术与计算机网络技术的不断发展，招生考试的现代化管理水平也在不断提高。国内一些经济发达的地市根据形势发展的需要，不同程度提出了在省内和区市实现考试管理教育考试网上巡查的目标。考场管理实施教育考试网上巡查是新时期考务管理工作的需要。近年来，考试违纪舞弊行为的隐蔽化，舞弊手段的

6、现代化程度越来越高。建立教育考试网上巡查系统以后，实现多级网上巡查，对考试全过程实施全方位监控和即时录像，能有效地防范考生作弊行为的发生。同时，实施考场网上巡查又是依法治考的需要。教育考试网上巡查系统通过全程录像，对查处考试舞弊提供了有力的证据，能更有效地打击违纪舞弊行为，更好地维护国家教育统一考试严肃性、权威性和公平性。此外，建立教育考试网上巡查系统也是加快建设全国统一考试规范化考点和规范化考场的重要保障。教育考试网上巡查的实施必将为招生工作创造更加公平、公正的竞争环境。考试管理的数字化管理，有力地推进了考试管理的现代化进程。我公司根据国家教育考试网上巡查系统技术规范标准，制订了本系统方案。

7、方案基于多媒体技术、网络技术的全面应用，在考场通过前端视频服务器实现视音频源的实时数字化MPEG4/MPEG Layer2编码接入、智能化控制传输，实现在整个教育考试网上巡查应用系统在结构、功能应用及存储、传输、调用控制通讯的统一。同时体现了实用性，整套系统不仅充分满足了网络教育考试网上巡查的应用需求，而且可以满足平时教学的评估、观摩教学的功能需求。1.2 系统建设总体目标利用数据通讯技术、网络流媒体技术、数据库技术等高科技手段，建立全省范围内、全方位发挥作用的安全、可信、实时、高效的数字化、信息化的省级教育考试指挥、管理、监控体系，并实现和国家教育考试考务管理与服务平台系统的对接。1.3 系

8、统建设需求分析教育考试网上巡查系统整个系统架构符合教育部国家教育考试网上巡查系统技术规范标准，同时考虑后续的业务拓展，可以满足学校在高考巡查之外的日常教学应用，提高系统的利用率。比如，用编码器的反向音视频解码实现远程教育，实现统一广播、统一多媒体教学等教室多媒体应用，这种监控点广域的分布特性，使得网络化数字化的监控方案成为唯一可行的方案。1.3.1 功能需求遵照教育部统一制订国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范（以下简称“技术规范”），通过该“技术规范”指导新系统的建立，同时兼顾已建系统，能够实现互联互通，实现对所属的考场和保密室的实时远程网上巡查监控。我省巡查的建设内容主要包括如下：1.

9、建立省、市州、县区、学校四级巡查考务中心根据目前国内考试管理体制和管理模式以及教育部的规划要求，建立我省一级“国家教育考试考务指挥中心”，省级国家教育考试考务指挥中心（简称“省级中心”）是第一级考务指挥机构，实现省内的所有考点及保密室系统的远程巡查指挥功能，由省级平台统一管理和上传到国家中心、应具备与国家中心相当的功能，能够接收二级（市州级）中心传送的视频图像和数据信息等，根据需要进行视频图像的调取、存储、回放，实现考试指挥、突发事件处置、考试预警、视频巡查、考务综合管理、视频会议及考生服务等功能。省级中心由视频会议设备、视频编/解码设备、网络传输设备、显示设备、服务器及用户终端设备、通讯设备

10、、安全设备等构成。市州级国家教育考试考务指挥中心（简称“市州级中心”）是第二级考务指挥机构，市州级中心接收区县级中心或考点传送的视频图像和数据信息等，根据需要进行视频图像的调取、存储、回放，实现考试指挥、突发事件处置、考试预警、视频巡查、考务综合管理及考生服务等功能。市州级中心由视频编/解码设备、网络传输设备、显示设备、服务器及用户终端设备、通讯设备、安全设备等构成。市州级国家教育考试考务指挥中心（简称“市州级中心”）是第二级考务指挥机构，市州级中心接收区县级中心或考点传送的视频图像和数据信息等，根据需要进行视频图像的调取、存储、回放，实现考试指挥、突发事件处置、考试预警、视频巡查、考务综合管

11、理及考生服务等功能。市州级中心由视频编/解码设备、网络传输设备、显示设备、服务器及用户终端设备、通讯设备、安全设备等构成。县区级国家教育考试考务指挥中心（简称“县区级中心”）是第三级考务指挥机构，县区级中心接收学校级传送的视频图像和数据信息等，根据需要进行视频图像的调取、存储、回放，实现考试指挥、突发事件处置、考试预警、视频巡查、考务综合管理及考生服务等功能。县区级中心由视频编/解码设备、网络传输设备、显示设备、服务器及用户终端设备、通讯设备、安全设备等构成。学校级国家教育考试考务指挥中心（简称“校级中心”）是第四级考务指挥机构，校级中心接收考点传送的视频图像和数据信息等，根据需要进行视频图像

12、的调取、存储、回放，校级中心由视频编/解码设备、网络传输设备、显示设备、服务器及用户终端设备、通讯设备等构成。2.建立保密室巡查系统在区县、市州级中心及省级考试机构建设保密室网上巡查系统，在各保密室设有全天候监控设备。保密室网上巡查系统是教育考试网上巡查系统的一部分，省级保密室直接接入省级巡查系统指挥指挥中心，市州级保密室直接接入市州级巡查指挥中心，区县保密室直接接入上级单位的市州级巡查指挥中心，可以通过教育考试网上巡查系统对各级保密室进行监控管理等功能。保密室巡查系统主要由前端视音频资源采集、视频编/解码设备、网络传输设备、显示设备、服务器及用户终端设备等构成。直接接入上级或本级巡查系统指挥

13、中心。系统是基于监控技术、多媒体视音频技术、网络技术的全面应用，在保密室通过视音频编码设备实现视音频源的实时数字化MPEG4/MPEG Layer2编码接入、智能化控制传输，巡查系统在系统结构、功能应用及存储、传输、调用控制通讯的统一，符合国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范。3.基本要求监控无死角：考场监控应该能辐射到考场内每一个角落，不留死角。系统高靠性：校级视频监控应可独立完成视频监控及预警功能，不依赖整个联网的网络系统，即当网络出现故障或遭人为破坏时，学校应能满足以上基本监控存储及联动等基本要求。统一管理、分级授权：集成后的视频监控系统中心平台能实现对系统资源的集中统一管理，分级授

14、权使用。各级视频监控使用单位原则上只具有对辖区内的监控点具有操作权限。监控中心出现任何故障时，不应影响学校的正常使用。4.报警联动要求对危险提前预警：建设的系统不仅要满足视频录像事后取证的功能，最为重要的是应有一定的预警功能，根据预警信息采用适当措施把事态控制在萌芽状态，而不能影响到学生的安全。为应急指挥服务：视频监控系统应联动安全报警系统，出现事件能够快速及时的通知学校及教育、公安等上级监管部门，以满足应急指挥需要。5.扩展性要求对已有设备利旧：对现有的各地视频监控系统进行有效集成，集成时充分考虑即有系统的现状，最大限度地利用原系统资源，避免重复投资，从而减少项目集成成本的投入；可接入其它系

15、统：需要考虑接入其它安防系统，如卡口、门禁等，从而实现联动及统一管理。1.3.2 性能需求（A）省级平台省级平台作为国家端与市州级的中转机构，其意义非常大，在网络方面，设计为省级平台需要每市州保密室、区县保密室、学校考点图像传输到省级平台，即在正常情况下省级平台至少需要同时调取每个市州6路图像，其他路可以通过轮巡的方式监看，所以建议采用CIF分辨率进行编码传输，每路图像传输带宽按1.5Mbps编码传输，省级中心的网络实际需求如下：计算公式：市州数*6路*500Kbps（B）市州级平台市州级平台作为区县和省级平台上传下达的中心，对带宽的上行和下行速度均要求很高，一般情况下市州级平台需要在巡查指挥

16、中心获取本地市州考点的信息（建议每个考点一路）以及下属各区县保密室分别一路信息，根据每个市州级保密室及考点的情况计算所需网络带宽，按照CIF分辨率编码，编码传输码率按照500Kbps计算，各市州级平台所需网络带宽如下：计算公式：（区县保密室+考点校）*1路*500Kbps（C）区县平台区县平台由于下接学校数较少，自身获取图像数根据用户需求而定，同时主要考虑将保密室的图像进行3路上传，实际占用带宽为3*500Kbps=1.5Mbps，建议区县有5M的上下行带宽就够了。（D）学校平台学校级平台主要是上传，因此对带宽方面的需求主要是上行的需求，若学校情况较好的话配置5M以上带宽就可以了，若情况较差那

17、么视区县平台获取的图像多少而定，建议每个学校要保证同时上传4路视频图像的带宽，计算方式仍以CIF分辨率，编码传输码率500kbps来计算，实际占用带宽为：4*500Kbps=2.0Mbps。1.3.3 设备需求1)稳定性由于嵌入式设备采用的是实时操作系统，脱离了WINDOWS的操作系统，本身具有抗病毒和抗攻击能力，因此视频编、解码、SIP设备选用的如果是嵌入式设备（非PC及工控类主机），较PC及工控类主机设备的抗病毒和抗攻击能力相对好，会提供系统的稳定性和安全性。2)先进性编解码方式现在很多产品编解码方式不是采用单编单解方式（一个芯片编、解一路），这样就实现不了多路同时以FULLD1的分辨率进

18、行编解码，满足不了用户的多路高分辨率需求；有些编解码设备总出口带宽较小，满足不了多路同时高分辨率传输的需求；另外，一些产品经过数字化编码、解码还原后的图像清晰度偏低，满足不了用户上大屏的需求。较先进的编解码方式应该是能实现1、4、8路高速音视频编解码，每路应能支持QCIF、CIF、FULLD1等多种分辨率、最高每路可同时以FULLD1分辨率编解码。音视频传输方式音视频资源采集、编码、传输的一种解决方案是将编码器挂接在教室，直接通过网络进行数字传输并做中心集中存储。此种部署方式优点是部署简单，便于布线，缺点是教室音视频的采集完全依靠网络传输，后端实时图像的监看及录像完全依赖网络，倘若有网络延迟等

19、网络常见现象，极易造成后端监控音视频资源的丢失，录像出现丢帧、黑屏，不利于系统的安全性和健壮性构架原则。因此，较合理的传输方式是前端音视频通过同轴线缆接入编码器，编码器本地存储编码，再就近接入网络上传。前端音视频信号通过同轴电缆接入编码器进行本地编码存储，这样能最大程度保证录像的清晰度，不会有跳帧、丢帧；只有后端调用才会占用网络带宽，不调用编码器不会通过网络传输任何音视频数据，可以最大程度节约宝贵的带宽资源。设备通过分布式部署，集中式管理，模拟线路和数字线路相结合，降低了数字设备对网络的依赖，保证系统的安全性和健壮性。1.3.4 系统拓展应用我们在做巡查系统设计时，还应该具有一定的前瞻性，可以

20、满足学校在高考巡查之外的日常教学应用，提高系统的利用率。比如，用编码器的反向音视频解码实现远程教育，实现统一广播、统一多媒体教学等教室多媒体应用；用编码设备支持红外对射、警铃等相关报警设备的输入输出，满足一些学校的安防监控需求。1.4 系统设计原则1.4.1 互通性网上巡查系统各级监控中心之间能够有效地进行通信和共享数据。1.4.2 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，满足教育监考业务工作需求。1.4.3 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。1.4.4 规范性控制协议、视频编解码、接口协议、视频文件格式、传输协议等符合国家教育考试网上巡

21、查系统视频标准技术规范的规定。1.4.5 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。1.4.6 安全性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。1.4.7 可靠性采用成熟、稳定和通用的技术和设备，关键部分有备份、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。1.4.8 可维护性系统具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，能够得到及时、快速的修复。1.5 设计技术规范方案设计符合国家教育考试网上巡查系统视频标准技术规范方案设计中参考以下标准：GB4943-200

22、1 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GA/T379-2002

23、报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议GA/T388-2002 计算机信息系统安全等级保护操作系统技术要求GA/T388-2002B 计算机信息系统安全等级保护管理要求GA/T390-2002 计算机信息系统安全等级保护通用技术要求YD/T 1171-2001 IP网络技术要求-网络性能参数与指标RFC 3261 SIP：会话初始协议ISO/IEC-13818-1 (2000 edition) MPEG音视频封装标准ISO/IEC-14496-2 MPEG4视频编码标准ISO/IEC-11172-3 MPEG音频编码标准第2章 系统设计2.1 系统结构 从上图可见，教育巡考系统分为4级，一级

24、为省教育巡考平台，二级为市教育巡考平台，三级为各区县教育巡考平台，四级为校教育巡考平台。上图中，各级巡考平台配置一台SIP路由器和一台分发服务器，作为系统联网的主要核心设备；系统的所有设备从硬件底层全部支持SIP信令，因此不需要SIP网关进行信令翻译就可以接受SIP信令并执行相关动作。由于SIP路由器不需要进行高负荷的指令翻译，所以运行十分稳定。SIP路由器内集成了用户认证、路由控制、权限控制、设备管理等功能，使用户不需要单独购买其他设备既可实现巡查系统功能，减少了用户投资。省教育巡考平台除配置SIP路由器实现联网功能外，安装一套教育巡考省级平台软件。省级平台软件包括集中管理服务器软件，集中管

25、理平台软件和用户终端软件。集中管理服务器软件，实现对省内各市级巡考软件平台中的配置服务器的调度管理与认证服务；集中管理平台软件实现对市级配置服务器的注册配置与电子地图配置；用户终端软件为系统用户提供B/S与C/S两种形式的客户端软件，用户通过客户端软件可以实现对巡考系统监控资源的访问和控制，根据需要调取、控制相关的保密室、考场的视频、音频、考试数据信息。市教育巡考平台需要安装一套教育巡考市级平台软件。市级平台软件包括配置管理服务器，配置管理平台和用户终端软件。配置管理服务器实现对市级以下用户、设备、权限、操作等的管理；配置管理平台用于市级用户的人员信息、权限信息，维护市级系统设备、镜头地图信息

26、；用户终端软件为系统用户提供两种方式的客户端软件，方便用户访问巡考系统的监控资源和考试信息。县区巡考平台和校级巡考平台属于系统的基础部分，不需要部署软件平台，主要实现考场监控资源的采集及保存，实现与市教育巡考平台和省教育巡考平台的无缝连接，实时图像通过网络上传到市级平台和省级平台。各级平台配置网络视频矩阵，实现在电视墙上对监控图像的实时观看。2.2 省级教育巡考平台系统设计省级巡考平台设计省级巡考平台结构设计如上图所示，省级巡考平台通过 SIP路由器实现与国家考试中心连接，同时与下属的各市巡考平台连接。其主要由巡考中心和保密室两部分组成。2.2.1 省级巡考中心设计省级巡考中心信号源主要为省级

27、平台下属各层各级考场全部视频、音频、报警信号，省级平台巡考中心保密室视频、音频、报警信号，省级平台巡考中心控制室视频、音频信号，潜在或扩展需求为车载移动视频、音频、报警信号。省级巡考中心主要作用是对各市级巡考软件平台中的配置服务器的调度管理与认证服务；配置若干个客户端，可以在PC上观看考场，保密室实时图像；配置网络视频矩阵，实现在电视墙上对全省保密室图像及考场图像的实时观看。省级巡考中心部署时分为硬件平台和软件两部分：1.硬件平台省级巡考中心的硬件平台主要由SIP路由器，媒体分发服务器，网络数字矩阵，磁盘阵列，集中管理服务器，集中管理平台电脑，电视墙等硬件组成。SIP路由/转发/分发服务器SI

28、P路由器的主要功能是构建一个互联互通的数字监控系统。数字监控系统的互连互通是指上级监控中心的远程客户端（可能是视频转发服务器、远程监控或网络存储设备）在双方SIP路由器的协调下从下级监控制中心的远程服务端（可能是视频转发服务器、DVR设备或网络存储设备）获取视频流并实现相关的控制。跨级调用视频数据时（如国家级远程客户端调用市级监控中心数据）处于中间级的监控中心也能够在SIP路由器的协调下从下级监控中心获取视频流并转发到上级监控中心，中间级的监控中心需要视频转发服务，中间级监控中心的视频转发服务器对上级监控中心而言为远程服务端，对下级监控中心而言又是远程客户端。媒体转发服务器主要功能是视频流的转

29、发，当多个用户并发访问同一个图像资源的情况下，为了减轻视频编码设备的压力和节约网络带宽，通过视频转发模块与视频编码设备建立单路连接，然后采用分发和转发的方式将图像转发给用户。网络数字视频矩阵数字矩阵是把MPEG4 视音频数据流转变为模拟视音频信号的设备。数字视频矩阵可以通过以太网/光纤/E1/802.11b/ADSL（PPPOE）等多种网络输入的、经前端编码的数字视频、音频、报警等信号进行解码，通过多路BNC口进行模拟输出。数字视频矩阵和前端的流媒体服务器、支持多级转发的集中转发服务器一起构成大型的分布式数字视频考试监控巡查网络。网络数字视频矩阵可以实现视音频解码输出、连接电视墙、与远端的流媒

30、体服务器实现视音频对讲等丰富功能。提供分组切换，轮询切换等多种视频切换方式。存储服务器主要完成前端采集的视频图像数据和音频数据的存储管理、数据备份。系统采用“分布式存储为主+关键点集中存储备份”的方案，流媒体服务器部署到前端，每台服务器可以独立挂载大容量的硬盘进行前端录像，从前端保证了监控录像资料完整性；在前端进行分布式存储录像的同时，所有设备均支持中心存储，构成学校前端、二级中心、上级异地三位一体资料保全体系，全面保护重要考试资料的完整。集中管理服务器采用主流的专业服务器，用于安装集中管理服务器软件。集中管理平台电脑作为控制中心管理客户端。2.软件平台省级巡考中心的软件平台主要由集中管理服务

31、器软件和集中管理平台软件组成。集中管理服务器软件集中管理服务器包括：集中管理服务引擎，注册认证服务，调度管理服务， 时间同步服务，日志服务,电子地图服务等模块。其实现对各市级巡考软件平台中的配置服务器的调度管理与认证服务，最大限度的降低单个配置服务节点的压力，均衡整个系统的运行；调度配置服务之间进行数据交换，保证数据实时更新；管理市级配置服务器的注册请求。集中管理平台集中管理平台包括：市级配置服务器注册审计模块，日志查询模块，电子地图配置模块。用于省级管理员登录，维护省级用户的人员信息、分配权限，维护全省范围内的设备、镜头、地图信息等。1.保密室标准点位设计对于每个保密室，建议配置4个摄像头/1个拾音器/1台四路带存储的网络流媒体服务器，其中2个摄像头装在保密室的必经出入口上，2个摄像头装在保密室的内部，实现内部无盲点监控。2.保密室设备清单编号设备名称型号规格单位数量备注14路流媒体服务器S2504台1全D1,Mpeg4编码方式，录像本地存储2拾音头个1采集现场声音3红外半球CIR-BA46FI个4采集视频信号4摄像机电源