考场集中监控技术方案.docx
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考场集中监控技术方案
深圳市**中学高考场监控系统技术方案
第一章系统概述
1.系统概述
在提倡全民教育和终身教育的时代,考试作为一种评定考生学习效果、决定升学就业、彰显个人能力的方式,得到越来越多的应用。
于此同时,有关考试的公平性和考试结果的公正性,也受到更多的关注。
这就有必要利用新技术、采取新手段,来有效保证整个考试过程的公开、公平、公正,以排除可能出现的纠纷和不良影响。
而应对这个问题的一个有效途径就是真实、准确记录考试过程,由此考场监控应运而生。
考场监控系统是利用最新的数字视音频监控技术,实时对摄像机采集的考场信号进行压缩、存储和传输,以做实时监看和事后调查取证用,从而达到最大限度地防止考试舞弊行为的发生。
通过在考试现场设立视频监控点,将监控图像实时传输到各级教育部门和其它相关部门,通过对图像的浏览、记录等方式,使各级教育部门和其它相关部门直观地了解和掌握考场的动态,从而有效提高考试管理水平,达到更好考试效果,创造更加公平、公正、和谐的考试环境。
从实际需求和工程应用角度出发,本案旨在为建设考场监控系统提供技术解决方案。
同时也在充分满足考场监控需求的基础上,兼顾监控系统的多元化综合应用。
2.需求分析
通过考察分析可知,考场监控系统有如下几点需求:
1.考场监控系统的首要目的是实现对考场的无死角监控,建立起考区本地监控和区、市、省考试中心远程监控共同监视、管理的多级监控系统。
2.在考场监控的基础上,充分发挥监控系统的作用,作为信息化教学、校园安全监控的有效辅助手段。
3、监控中心可以通过CERNET与区、市考试中心互联,基于用SIP协议转发与省考试院监控中心通讯,实现音视频流的抽取和控制信号的下发。
第二章系统设计思路
2.1.系统设计原则
Ø先进实用:
在本系统的设计中,充分考虑深圳市**中学高考特殊要求首要考虑其实用性和易于操作性,易于管理和维护,易于用户掌握和学习使用。
Ø智能化:
在本监控系统中采用的产品和系统必须具有智能特征:
自主编程、记忆功能、防撬防剪,前端设计与系统必须有良好而且可靠的通讯能力和故障自动检测、报警功能。
Ø多媒体化:
采用的产品和系统,还必须应用计算机多媒体技术,具有良好的人机界面,使操作员能方便地学习和操作系统完成监控任务。
Ø网络化:
在计算机网络技术高度发展和广为应用的今天,设计完成的深圳市**中学巡考系统的网络数字监控系统中采用的产品和系统,我们充分应用了计算机网络技术,而不是提倡采用非网络技术应用产品,所谓实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验,能满足目前深圳市**中学巡考系统的需要,而无华而不实之嫌。
Ø合理的配置:
系统设计时,能灵活对需要实现的功能进行合理的配置,并且这种配置是可以被改变的,甚至在工程实成后,这种配置的改变也是可能和方便的。
Ø良好的操作性:
系统的前端产品和系统软件均有良好的学习性和操作性。
特别是操作性,应使一般缺少专业监控知识的保安,在略通电脑操作的情况下通过培训通掌握系统的操作要领,达到能完成值班任务的操作水平。
Ø系统运行可靠:
系统的运行要求可靠。
要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置要都仔细考虑到设置数据的方便保存和快速恢复。
Ø保存和恢复设置方便:
在实际运行中,即使系统的故障率非常底,也会因为各种意想不到的原因而出现问题。
所以在系统设计时,要考虑到设置数据的方便保存和快速恢复。
Ø升级维护——即使是最先进的系统,也有随时间的推移而落后的可能。
在系统设计中,我们选取用产品和系统时,应充分考虑系统的升级和维护问题。
Ø软件升级:
系统的软件是最有可能升级的,选用的系统管理软件都有厂家的免费升级承诺。
升级的操作由系统管理员即可完成,不需要繁复的操作和专门的技术。
Ø模块化结构:
为方便硬件的维护和升级,设计时采用的设备应尽量为模块化产品。
由其组成的系统应是模块化的。
这样,便于系统的维护和升级。
在线式维护:
由于深圳市**中学巡考系统应用的特殊性和重要性,系统的维护必须是在线式的,即在系统不停止工作的情况下,可以更换单元的备件。
上述系统设计的原则将自始自终贯穿整个系统的设计和实现。
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
2.3.设计指导思想
考场监控系统,作为严肃考风、考纪的重要手段,对系统的功能和性能提出了较高的要求:
1)实用性:
本系统能对各监控点进行实时的监控、录像,电视墙管理方案使得监控系统方便实用。
2)前端60个网络摄像机需要全部在控制中心同时实时显示。
3)项目建设需要根据当前监控系统的发展趋势进行设计,满足今后高清网络摄像机接入。
4)简易性:
配置、管理在PC平台上进行,方便维护与管理。
5)先进性:
采用最新的(H.264)视频压缩算法和嵌入式操作系统平台,具有极佳的清晰度、较小的系统容量占用、完全实时、一流的网传功能等诸多特点,是当前国内外一流的产品和解决方案,系统建成后在较长的一段时间里不会被淘汰。
6)稳定性:
采用监控行业最新技术和高品质设备,采用具专业性的设备。
7)外观效果美观:
所选设备可上标准机架,布线简单,便于安装。
8)系统功能丰富:
考场监控系统,不仅能监控考场的风纪,也能充分利用,辅助教学、加强保卫监控。
第三章系统总体设计
3.1.系统概述
深圳市**中学巡考系统建设主要由前端摄像机部分、传输部分和监控中心等几部分组成。
前端设备主要实现视频信号采集,设计时充分考虑了室内摄像机的防灾措施。
系统学校考室共设60个摄像点及30个拾音器,:
根据现场的情况确定安装摄像机的类型:
考虑到考场采集的范围要求广,教室一台高解像摄像机加广角镜头、一台智能变倍球机,对现场进行实时监控及考场声音的采集。
前端图像采集设备全部采用解像模拟摄像机,并通过全数字混合型网络硬盘录像机对前端摄像机的视频信号进行存储,经过国家考试院标准SIP网关协议将视频信号通过教育城域网将视频信号上传至广东省巡考中心、市招办。
3.2.系统设计说明
1)前端摄像设备多样化:
依靠先进的集成技术,采用各类摄像机、变焦镜头、匀速云台、防护罩等使结构更紧密、拍摄效果更好,更美观更具隐蔽性。
3)图像分散存储各配送区汇集点:
系统存储全部放在硬盘录像机上,系统图像压缩采用MPEG4/H.264标准:
H.264是最新视频技术压缩标准。
图像录像质量16路全实时4CIF(704*576分辨率),每台录像主机配备所需容量的硬盘,可提供7天的数据存储满足用户的要求,同时通过局域网将数字图像发送至市、区教育局。
4)客户端访问:
通过硬盘录像机标准配置的管理软件分配每个不同用户的图像浏览权限,所有对监控系统的访问需通过分控管理软件的认证,包括控制监控前端摄像机、云台、镜头等的画面监视与控制。
进入软件系统需要有口令验证。
从网络级、用户级和软件级多层次保障系统的安全性。
5)联网接口预留:
预留与市、区教育局接口,可方便上级领导对前端设备进行实时监视、控制、录像回放等。
3.3.系统功能
Ø报警联动:
当考场可设置报警按钮,一旦发生紧急事件,系统将自动产生报警信号,并将打开门的图像在控制中心用弹跳的方式直观在监视器上显示,方便值班人员对现场环境快速实时观看。
Ø互联互通:
通过SIP多媒体网关与深圳市招办、广东省巡考中心实现SIP信令实现互联互通。
Ø实时监控:
发现情况迅速指挥处置各类突发案件;
Ø案件倒查:
翻查目标地点的录像资料,发现破案线索或证据;
Ø远程访问:
上级领导远程观看突发事件的现场实时图像,遥控指挥。
Ø音视频压缩:
考场通过网络半球及网络智能球机、拾音器设备对考场音视频信号进行采集及编码,编码后的数字视频信号通过新建视频专网发生至学校控制中心进行存储。
Ø音视频本地录像:
系统通过混合型硬盘录像机进行音视频信号存储,可以进行本地的音视频录像,文件记录有六种模式:
定时录像、手动录像、移动检测录像、报警录像、移动侦测录像&报警录像、移动侦测录像|报警录像,其中报警录像可设置提前预录时间和报警停止
Ø网络传输:
混合式硬盘录像机自带10M/100M/1000M自适应网络接口,支持TCP/IP协议(支持ARP、RARP、IP、TCP、PPP、PPPOE、DHCP、SNMP等等);支持组播,支持宽带拨号上网(PPPOE);可以使用应用软件或浏览器通过网络设置参数、实时浏览任何一路或多达十六路的视频和音频信号、查看;远程下载或实时查看录像文件等操作
Ø录像回放:
混合型硬盘录像机支持16路视频信号同步录像及回放。
Ø解码能力:
本次项目配置的解码器可解调16路CIF、8路4CIF、4路720P的解码能力。
Ø双码流设置:
对于网络条件不好的前端监控点,可以采用双码流的技术进行本地录像和网络传输。
即在本地以分辨率4CIF进行本地录像,以较低清晰度2CIF进行网络传输以保证传输的实时性和流畅性。
本系统采用4CIF存储,2CIF格式上传图像。
Ø统一命名规则:
对系统中的设备、用户进行统一代码;以数字字典的方式将学校(考点)、区县校校、市、省等考试管理机构进行统一命名编码并保存在数据库中,省、市、区县校校等编码由国家教育考试中心来定义并发放给各级考试管理机构及学校。
学校编码由上级考试管理机构来根据教育部考试中心规定来定义,并逐级上传直至到达教育部考试中心。
按照《教育考试网上巡查系统视频标准技术规范》进行统一命名
Ø系统增值功能:
系统提供与其它信息系统的直联接口,为以后多媒体教学提供应用接口。
管理者可通过自己的计算机控制观看各摄像场景的画面,对课堂纪律和自习进行有效评估(如配有录像设备可随时录制)。
校长也可在主控中心任意选择观看各班级的教学状况,学生的听课情况,进行现场管理,并且针对教学质量进行公正评估。
3.4.系统技术特点
本系统采用代表国内最高技术水平和理念的架构和产品来进行构建,具备先进性、高稳定性、高安全性、高可扩展性、低成本等特点。
先进性
Ø压缩算法的先进性:
我公司研发的H.264代表了国内外最高和最新水准的视频压缩技术,具备高压缩比、清晰、码流可控、适合网络传输等特点;
Ø前端平台的先进性:
采用嵌入式前端平台,功能强大、性能稳定,适合工业级大规模集中监控系统。
Ø整体架构的先进性:
“IP矩阵”技术的典型应用案例,顺应技术发展的潮流,也代表了今后网络化安防产品的发展方向;
Ø联网集中监控,便于管理,提高效率,是真正的网络监控管理系统;
Ø应用系统功能完善,如电子地图、双向语音对讲、分组语音广播、分组视频切换、错误告警等。
稳定性
Ø嵌入式架构带来的超稳定性:
前端平台采用嵌入式架构,所有代码均固化在芯片上,再也不会出现“系统崩溃”类的灾难;
Ø硬盘稳定性:
通过采用专利技术,改变硬盘的寻道和写入工作机制,延长磁盘寿命,当工作盘运行时其它盘处于休眠状态将大大提高前端设备的稳定性;
Ø与病毒绝缘:
前端采用嵌入式设备,因为结构和系统的不同,病毒无法入侵,做为一个网络化应用,杜绝被病毒入侵甚至造成全网的传播将大大提高系统的稳定性;
安全性
Ø前端设备安全性:
由管理中心服务器进行统一管理,充分保证前端设备的安全性,避免前端设备参数被恶意修改;
Ø分控端软件安全性:
所有分控端软件的权限由一台管理服务器用数据库进行管理,合理分配各自的权限,多级权限管理可以确定安全性,保证敏感画面不会泄露;
Ø网络资源利用的安全性:
前端设备的码流抑制功能(带宽控制),再结合对分控端软件的多级权限管理及流媒体服务器的引入,可以做到精确控制对网络带宽资源的占用,确保不会影响其它正常业务运行。
可扩展性
本系统基于IP方式构建,中心建立完成后不会再因为系统前端设备的增加而扩建,而前端设备可以根据需要随意添加,后台管理同样能承受。
因此本系统具备了非常强的可扩展性。
低成本
Ø前端采集设备:
采用国内知名品牌,确保前端采集效果
Ø前端处理设备:
DVR具有极具亲合力的价格优势,与市场上的主流产品成本相当,却具备更完善和先进的性能,性价比一流;
Ø监控中心:
监控中心的核心是硬解压卡和软件,均对系统平台的要求不高。
第四章各子系统设计
4.1.前端图像信号采集
4.1.1.设备组成
由高解像广角摄像机、智能一体化球机、同轴电缆、电源线缆以及支架等组成,主要负责视频信号的采集及编码,并将其传输给混合型硬盘录像机进行音视频信号的存储。
4.1.2设备功能
考场接入点为前端信号采集端,负责视频信号的无死角采集以及音频信号的清晰采集。
前端采用海康威视高解像广角摄像机、智能一体化球机。
智能球机采用1/4"SonySuperHADCCD,23倍光学变焦,分辨率>520TVL,图像清晰、细腻;低照度0.02Lux,自动彩转黑功能,实现昼夜监控;通过考室前后两台摄像机可以完全覆盖整个教室,实现无死角采集视频型号。
4.1.3传输功能
监控现场到控制中心需要有信号传输,一方面摄像机得到的图像、语音及报警要传到控制中心,另一方面控制中心的控制信号要传送到现场,传输系统包括音视频信号、控制信号和报警信号的传输。
4.3.学校监控监控中心
4.3.1.系统组成
考场监控中心主要由:
混合型硬盘录像机、硬盘、SIP多媒体网关、解码器、管理软件、29寸监视器、40寸监控大屏、控制键盘、交换机等设备组成。
4.3.2.系统功能
客户端PC通过WEB服务或安装客户端软件对前端60个摄像机其中的16路图像同时在显示器上进行显示。
客户端软件支持:
1、4、9、16等画面分割显示,并可通过客户端、网络控制键盘对前端智能快球进行云台、镜头焦距、聚焦、光圈的控制。
系统所有的客户端软件登陆系统前需要通过管理服务器进行认证,认证后的用户才能登陆监控系统对前端摄像机进行控制。
用户调用前端图像需要通过流媒体服务器进行视频转发,以减少对网络带宽的缓解。
深圳市招办或广东省巡考中心使用客户端软件或以WEB形式登陆系统,可通过教育城域网对深圳市**中学巡考系统60路图像进行实时的监控,并可调用7天前的录像资料。
Ø接收、处理前端主动上报的重大报警事件;
Ø监考人员、市招办、广东省巡考中心可通过客户端软件或WEB对前端摄像机进行监控。
Ø利用解码器与矩阵客户端PC将数字图像解码上电视墙;
Ø通过网络控制键盘可对前108路数字视频信号进行控制及切换
Ø利用客户端软件或WEB可以多画面显示前端图像并对其进行控制;
ØSIP多媒体网关提供流媒体转发服务,可缓解网络带宽。
4.3.3.图像显示
学校控制中心共配置4台29寸液晶监视器及1台40寸监视大屏,根据需要系统需要配置4台混合型硬盘录像机,考虑到高考考场视频监控需要实时在控制中心显示,所以4台混合型硬盘录像机采用一对一的方式直接输出给液晶监视器,初步设计采用16或8画面分割显示,系统配置1台8路解码器可对前端60路图像的任何一路视频进行调用,并通过40寸液晶监视器进行显示。
通过视频解码器对前端60路视频进行解码,解码后的视频信号通过VGA接口与液晶监视器相连。
视频解码器支持4路720P分辨率,每台液晶监视器采用16、8画面分割显示。
解码器支持轮巡显示,可通过设置报警联动功能将报警视频信号在电视墙上进行显示。
4.3.3.1.动态解码模式
动态解码是远程登陆编码器,调用编码器预览接口选定一路视频源取流,解码后本地输出;
或远程登陆流媒体服务器,从流媒体选定一路视频源取流,解码后本地输出。
4.3.3.2.轮巡解码模式
轮询解码模式是在一个解码通道上设置多个远程监控通道,解码器按照配置的顺序和时间循环解码,远程登陆编码器或者流媒体服务器取流,解码后本地输出,解码时间达到轮询时间间隔后,断开连接并切换到下一个轮询配置;
4.3.3.3.远程回放
通过调用回放SDK接口,采用按文件回放或按时间回放方式:
1)按文件回放:
远程登陆带存储功能的编码器,调用按文件名称回放接口,直接从编码器获取录像文件数据,解码后本地输出;
2)按时间回放:
远程登陆带存储功能的编码器,调用按时间回放接口,直接从编码器获取录像文件数据,解码后本地输出。
4.4存储子系统
图像存储是本次工程的重点,我们采用分散存储的方案,最大的好处在于能够保证录像资料的完整性。
深圳市深圳市**中学使用混合型硬盘录像机存储录像资料,硬盘录像机是直接从前端采集图像,数字化压缩以后直接保存在硬盘录像机内的硬盘上,一般不会丢失视频数据,除非硬盘录像机产生故障(所以应该选择稳定性好的硬盘录像机)或硬盘坏。
如果选择集中存储,虽然对录像资料的管理很方便,但其主要缺点在于难以保证录像资料的完整性。
一般集中存储的设备是磁盘阵列,所以首先要对采集到的图像进行编码,然后通过网络将编码数据送到磁盘阵列中,通常使用的是TCP/IP网络,网络中包含有网络设备(如路由器、网络交换机)和网络传输线路(如双绞线、光缆等),在这些环节(编码器、网络设备、网络线路、磁盘阵列)中,无论那个环节出现问题,都将丢失视频数据。
本系统前端共有60个摄像机嵌入式硬盘录像机的存储系统,视频实时存贮时间可达7天以上。
*存储时间的计算:
MPEG4压缩方式下,采用最新的D1格式(704*576分辨率),以实时25帧/S存储,以16路4CIF的图像质量每路最大1.5Mbps码流,每天所需存储空间最大为:
1.5Mbps/8*3600*24*16/1024=253GB
按照7天存储计算共需要硬盘:
253GB×7天=1.771TB
所以每台硬盘录像机配置1块2TB硬盘可满足系统存储7天的要求。
第五章系统主要设备介绍
5.1.混合型硬盘录像机
品牌:
海康威视
型号:
DS-9016HF-S
●可接驳模拟摄像机、IP摄像机、IP快球和网络视频服务器;
●★通过ONVIF协议可接驳第三方如:
(松下、索尼)IPC;
●VGA视频输出分辨率最高达1280*1024;
●支持高清图像的本地预览、存储与回放;
●支持eSATA盘库;
●★支持SIP信令通讯协议
●支持按事件查询录像文件;
●支持最大16路同步回放;
●支持录像文件倒放功能;
●★PTZ控制时,可通过鼠标对图像进行局部放大;
●不同通道可设定不同的录像保存周期;
●支持定时和事件两组视频编码参数;
●支持冗余录像;
●支持硬盘盘组管理;
●★支持NTP(网络校时)、SADP(自动搜索IP地址)、SMTP(邮件服务)协议、NFS(接入NAS)协议;
型号
DS-9000HF-S
视音频输入
模拟视频输入
16路,BNC接口(电平:
1.0Vp-p,阻抗:
75Ω)
PAL/NTSC自适应
★网络视频输入
16路设备最多支持16路普通或8路高清720P/UXGAIPCamera/Dome
混合视频输入
16路设备为24路(模拟视频+网络视频)
音频输入
16路,BNC接口(电平:
2.0Vp-p,阻抗:
1kΩ)
视音频输出
CVBS输出
2路,BNC接口(电平:
1.0Vp-p,阻抗:
75Ω)
分辨率:
PAL制式704*576;NTSC制式704*480
VGA输出
1路,分辨率:
1024*768/60Hz,1024*768/70Hz,1280*1024/60Hz
音频输出
2路,BNC接口(线性电平,阻抗:
600Ω)
视音频编码参数
视频压缩标准
H.264
★视频编码分辨率
UXGA/720P/VGA/4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF
视频帧率
PAL:
1/16--25帧/秒,NTSC:
1/16--30帧/秒
视频码率
32Kbps-2048Kbps,可自定义,最大6144Kbps
音频压缩标准
OggVorbis
音频码率
16kbps
码流类型
复合流/视频流
双码流
支持
★同步回放
16路设备最多支持16路
硬盘驱动器
类型
8个SATA接口
最大容量
每个接口支持容量大于2TB的硬盘
外部接口
语音对讲输入
2个,BNC接口(电平:
2.0Vp-p,阻抗:
1kΩ)
★网络接口
1个,RJ4510M/100M/1000M自适应以太网口
串行接口
1个,标准RS-485串行接口
1个,标准RS-232串行接口
1个,键盘485串口
USB接口
3个,USB2.0
报警输入
16路
报警输出
4路
其他
电源
AC220V,47--63HZ
功耗
≤70W
工作温度
-10℃--+55℃
工作湿度
10%--90%
机箱
19英寸标准2U机箱
5.2.智能一体化球机
品牌:
海康威视
型号:
DS-2AM1-614X
系统功能:
●采用1/4"索尼高性能CCD,图像清晰
●精密电机驱动,反应灵敏,运转平稳,精度偏差少于0.1度,在任何速度下图像无抖动
●支持RS-485控制下对HIKVISION、Pelco-P/D协议的自动识别
●★支持三维智能定位功能,配合DVR和客户端软件可实现点击跟踪和放大
●支持多语言菜单及操作提示功能,用户界面友好
●支持数据断电不丢失
●支持断电状态记忆功能,上电后自动回到断电前的云台和镜头状态
●支持光纤模块接入
●支持防雷、防浪涌、防突波
●室外球达到IP66防护等级
机芯功能:
●支持自动光圈、自动聚焦、自动白平衡、背光补偿和低照度(彩色/黑白)自动/手动转换功能
云台功能:
●支持比例变倍功能,旋转速度可以根据镜头变倍倍数自动调整
●支持守望功能,预置点/花样扫描/巡航扫描/自动扫描/随机扫描/帧扫描/全景扫描可在空闲状态停留指定时间后自动调用(包括上电后进入的空闲状态)
●支持报警功能,内置1路报警输入和1路报警输出,支持报警联动,可在报警后触发调用预置点/巡航扫描/花样扫描/SD卡录像/触发开关量输出/客户端电子地图
5.3.高解像摄像机
品牌:
海康威视
型号:
DS-2CC171P-A
●采用高性能SONYCCD
●分辨率高,540TVL,图像清晰、细腻
●低照度,0.05Lux@(F1.2,AGCON),支持自动彩转黑功能,实现昼夜监控
●方便的背焦调节方式
●AC24V±10%/DC12V±10%
型号
摄像机
型号
DS-
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