小学网络监控及在线直播系统.docx
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小学网络监控及在线直播系统.docx
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小学网络监控及在线直播系统
教室网络监控系统
在线直播系统
精品课程录播系统
电子考场系统
设
计
方
案
公司名称:
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二○○八年二月二十五日
(一)方案概述
1.学校需求分析
随着现代信息技术的不断发展,学校原有的教学与管理设施已经不能完全满足学校发展的需要。
教育管理、教学手段及教学设备的现代化,将进一步提高学校教学与管理水平。
本期所要建设的监控系统是一套融合普通校园监控与现代教学管理的新系统,系统采用先进的信号传输方式、高质量的图像处理技术和完善的安全保障措施,充分满足校园监控的要求。
结合学校原有设备和学校实际情况,本期将建立一套校园监控系统,实现主控集中管理、分控独立操作、教学现场实时观摩、考场实时监控、教学评估等功能,进一步增强学校的现代化教学和管理质量,使学校在教学与管理上成为一个智能化整体。
2.系统建设目标
建成后的校园监控系统将是一个有易于扩充、升级和管理使用的教学监控与评估网络系统。
该系统实现了教学现场观摩、考场管理、安全保卫、实时数字录像和教学评估等功能的有机结合,充分满足了学校对教学监控、考场监控、教室安全监控的需要。
同时监控系统还提供了示范备份、远程网上教学(基于INTERNET)、报警防范等功能。
设备控制采用主控中心集中式管理与各分控点独立操作相结合方式,校园监控系统的设计原则,使各个控制点都能互不干扰、独立操作实现其控制功能。
系统采用模块化设计,可根据学校需要扩充、升级。
既有效的保护了学校的投资,又使系统不会落后。
3.本期监控系统的所要实现的具体功能为:
1)、通过安装在教室内的摄像头,保证对各教室的实时拍摄,达到监看区域的无盲区、图像清晰、声音清楚,并将视频、音频信号通过专设线路传输到主控中心。
2)、电子考场功能:
考场电视监控系统主要由前端考场内摄像设备、传输设备以及监控中心控制显示录像设备等三大部分组成。
利用网络视频监控系统,可以对考场的多个试室进行有效的监控,并进行实时录像;通过使用万向云台,可以方便的查看整个考场的情况。
由于系统采用数字化音、视频技术,比起电视监控系统拥有更好的稳定性和图像质量,也有更大的存储空间,能方便的将考场情况的资料制成光盘永久保存。
校方领导可随时通过前端摄像设备监视各教室内的教学状况;系统作为监考使用时,管理人员可随时发现考场异常情况,并采取必要的措施,有效监管考场作弊行为,保证考场纪律;并且,上级主管领导可通过因特网上权限登陆对每个教室进行远程实时监控;系统可实现互联网上的“家长开放日”和远程视频教学。
让学生家长能够浏览自己子女在学习的实况以及科任老师授课的全过程,从而增加家长对学生学习生活的了解,提高校务工作的透明程度。
3)、校长室以及其余校领导室设为分控点,在各分控点的普通计算机上通过监控系统的副控软件实现对各个监控点摄像头的访问和控制,实现对任一教室授课情况的实时评估,达到管理的时效性、深入性、公开性。
4).实现了在线直播功能:
前端摄像机和拾音设备通过视频服务器将实时的视频信号(摄像机信号)实时压缩成数字信号传输到控制中心,通过NVS服务器以直播形式传送到每一个请求的客户端。
监控系统实现学校定向或分组的电视广播。
可将任意班级的班会、文艺活动等向学校其他教室进行现场直播;或者在各教室内的多媒体计算机上安装分控软件,使每个教室作为一个分控端访问其他教室的图像和声音.
5).精品课程录播功能:
在主控中心、各分控室可以进行观摩听课,从而保证观摩听课的人员的研讨不影响课堂教学,同时也能真实地反映出课堂教学情况。
为了加强学校对监控系统的管理,可对校长分控系统软件进行设置,使校长室具有最高的权限;校长可在主控系统上对其他各分控系统进行授权,没有授权的分控端将无法进入监控系统,这样就会有效地杜绝对监控系统的不正当利用。
校长或其他领到如有异地出差任务,可通过INTERNET网随时登陆察看各教室情况,进行远程管理;同样,其他兄弟院校,也可通过INTERNET网登陆访问我学校某教室公开课授课情况,进行教学互动和交流,大大提高教学水平。
将监控系统与学校原有双向控制教学系统进行合理连接,实现学校定向或分组的电视广播。
可将任意班级的班会、文艺活动等向学校其他教室进行现场直播;或者在各教室内的多媒体计算机上安装分控软件,使每个教室作为一个分控端访问其他教室的图像和声音。
校园网上的任意分控点经过授权也可通过计算机收听、收看教室的授课情况。
(二)设计原则
本期教室监控系统能综合图像、声音、计算机软件为一身,在充分运用原有的设备基础上,实现了真正意义的校园监控,其实用而强大的系统功能和合理化设计,即可一次投资到位,也可总体规划,分布实施,杜绝重复投资,降低建设成本。
并与学校现有的计算机网和闭路电视系统有机、无缝联接,充分发挥监控系统教学及管理的功效。
系统的操作、管理、使用、维护简捷、方便,在有效保护学校投资的同时,保持了系统的更新能力,简化了网络结构,使网络结构层次化、规范化、标准化。
其具有以下原则:
1、先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平;同时,系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行,容易掌握,适合中国国情和本项目的特点。
该系统集国际上众多先进技术于一身,体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平,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。
2、经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势,根据用户现场环境,设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案,通过严密、有机的组合,实现最佳的性能价格比,以便节约工程投资,同时保证系统功能实施的需求,经济实用。
3、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。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计,同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势,可以消防、防盗、聚光系统实现联动,具有RJ-45网络通讯口,可实现远程控制。
5、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。
并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能,同时,本方案在设计中留有冗余,以满足今后的发展要求。
6、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。
7、保留足够的扩展容量
该项目设备的控制容量上保留一定的余地,以便在系统中改造新的控制点;系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口;也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
8、提高监管力度与综合管理水平
本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。
本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控,时时动态撑握监视及报警情况。
闭路电视监控大大减少劳动强度,减少设备运行维护人员;另外,系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行,在最佳情况下运行,既可节能,又可大大减少设备损耗,减少设备维修费用,从而提高监管力度与综合管理水平。
(三)设计规范和依据
1、《智能建筑设计标准》(GB/T50314—2000)
2、《建筑智能化系统工程设计标准》(DB32/191-1998)
3、《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》(CECS/119-2000)
4、《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)
5、《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
6、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)
7、《系统接地的型式及安全技术要求》(GB14050-93)
8、《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)
9、《安全防范工程验收规则》(GA/T308-2001)
10、《工业电视系统工程设计规范》(GBJ115)
11、《安全检查防范系统通作图形符号》(GA/74-94)
12、《消防联动控制设备通用技术条件》(GB16806—1997)
13、《火灾自动报警设计规范》(GB50116-98)
(四)系统功能和特点
本着系统既要先进、实用、成熟、可靠,又要做到系统开放性、可扩展性好,兼顾投资合理、效益最佳的目的。
闭路电视监控对现场设备进行集中监视、控制和管理,使这些设备得以安全、可靠、高效地运行,最大限度地发挥智能管理的作用,创造安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的优良环境,节约能源,并减少维护人员。
根据本项目的环境需要,并接合功能需求建立本项目闭路电视监控。
1、 主控室具有的功能
1)、设备的管理、监测、调度和教室摄像机状态的检查等。
2)、控制主机上可以显示任意室内、室外监控点的声像信息。
3)、可任意控制监控点的摄像机,选取最佳角度和最佳距离(如前端采用云镜控制方式便可实现)。
4)、可在电脑显示器上,也可在大屏幕电视墙上监测显示各监控点的现场情况。
5)、通过鼠标点击可以单路循环切换各图像,或多画面分割显示多幅图像。
6)、可对监测到的全部或部分教室情况进行数字硬盘录像,记录现场内容。
7)、可在数字硬盘录像主机上按照时间、日期、教室进行智能检索,快速调看录像资料。
2、 校长室等分控点具有的功能
1)、副控主机上可以切换、调看任意室内、室外监控点的声像信息。
2)、可任意控制某监控点的摄像机,选取最佳角度和最佳距离(如前端采用云镜控制方式便可实现)。
3)、可任意查看以前录像资料。
4)、可进行系统设置,如摄像机的色彩、对比度、饱和度、录像时间和录像模式等。
5)、可以和主控中心进行语音对讲,实时指挥。
3.教室监控系统的超值功能
设计安装的校园监控系统不仅可以实现普通监控系统具备的安防监控、电子考场、数字录像等功能,还可以使学校利用系统提供的其它功能进一步加强学校的教学和管理,使建成的校园监控系统最大限度地发挥其重要作用。
1)在主控中心、各分控室可以进行观摩听课,从而保证观摩听课的人员的研讨不影响课堂教学,同时也能真实地反映出课堂教学情况。
2)为了加强学校对监控系统的管理,可对校长分控系统软件进行设置,使校长室具有最高的权限;校长可在主控系统上对其他各分控系统进行授权,没有授权的分控端将无法进入监控系统,这样就会有效地杜绝对监控系统的不正当利用。
3)校长或其他领到如有异地出差任务,可通过INTERNET网随时登陆察看各教室情况,进行远程管理;同样,其他兄弟院校,也可通过INTERNET网登陆访问我学校某教室公开课授课情况,进行教学互动和交流,大大提高教学水平。
4)将监控系统与学校原有双向控制教学系统进行合理连接,实现学校定向或分组的电视广播。
可将任意班级的班会、文艺活动等向学校其他教室进行现场直播;或者在各教室内的多媒体计算机上安装分控软件,使每个教室作为一个分控端访问其他教室的图像和声音。
5)校园网上的任意分控点经过授权也可通过计算机收听、收看教室的授课情况。
6)今后如涉及夜间安全防盗,可在现有监控系统的基础上添加必须报警设备后,即可实现报警联动录像功能。
其实现方式是,在校园重点区域,如四周围墙、重点教室或财务室、档案室等重点防范区域安装红外探头和主控中心的主机相连,一旦夜间有人闯入触发报警探测设备,立即发出报警信号并启动录像。
该功能仅作为以后系统扩充之用。
(五)系统设计方案
1.前端设备
考虑到成本问题,初步采用固定安装方式。
在教室内一角安装一路普通枪式彩色摄像机镜头,所需周边器材有摄像机防护罩、支架。
固定安装方式的特点是:
摄像机监看距离和范围永远保持不变,不可通过主控中心任一控制和调节。
如采用云台控制方式,所选摄像机为一体化摄像头,即彩色摄像机内置18倍/22倍电动变焦镜头,这两部分合二为一;一体化摄像机的突出特点是,高分辨率,多倍光学变焦和电子变焦,自动光圈。
自动光圈调节功能,可以根据监控现场光线的明暗来自动调节光圈,可清晰地显示图象细节。
所配置的云台水平转角可达355度,俯仰角度为90度。
监听头采用高灵敏、高保真的国产优质拾音器。
设备的选型充分保证达到监控无盲区,图像清晰,声音清楚。
较固定安装方式的摄像机有很多灵活性。
前端每个教室安装单路或者两路视频服务器一台,将前端视频信号通过视频服务器向控制中心转发。
2.控制室设备
中心部分可以根据需要进行配置。
可选的有管理服务器、存储设备、电视墙设备下面分别介绍一下各部分的主要组成和功能:
1)服务器部分
服务器部分可根据实际需要进行配置。
如果网络用户比较多,建议采用专业服务器进行统一管理,在该服务器上运行流媒体转发软件(EPSS),一台流媒体转发服务器可以支持最多20个客户同时访问,40个客户需要通过两台服务器访问前端所有的NVS的图像,服务器必须具备千兆网卡,以满足多路D1视频集中转发的网络需求。
管理服务器除了具有上述的用户管理的功能之外,还负责数据转发、日志记录等。
如果系统需要集中存储,该服务器还具备存储数据管理等功能。
管理服务器安装了相应的管理软件,可以实现的主要功能有:
智能视频传输协议
使用智能视频传输协议,能最大限度地利用网络带宽,特别是对于前端网点网络带宽有限的情况下,系统在保证图像质量的基础上,在很低的网络带宽下,也能保证系统正常运行。
专业文件系统
为实时监控系统专门设计了文件系统,采用预分配技术和写缓冲技术,支持多磁盘阵列,确保系统长时间运行稳定、高效。
可扩展的分布式网络结构
支持多个服务器协调运行,在保证整体性的同时,可灵活增添服务器,有效提升系统处理能力。
多个集中联网监控系统可以进一步集成,在更大范围内实现联网监控。
完善的监视功能
在支持实时监视的同时,系统支持报警录像、自动监测录像、录像回放等,能精确控制各个通道的录像情况。
集中式管理
整个系统的数据集中管理,数据转发功能提供了完美的多用户实时监视方案。
用户的用户可以通过网络随时随地进行实时监视或录像回放。
良好的易操作性
在权限控制下,用户可以通过系统客户端对每个监控点方便地进行控制和设置,系统还集成了电子地图功能。
集成度高
系统集成了其它相关信息,如报警信息、语音信息等。
可靠性高
系统设计了专门的容错措施,确保数据完整,系统运行可靠。
2)存储部分
存储部分是为了满足客户中心集中备份的要求配置的。
存储部分主要由存储服务器和存储介质(如磁盘阵列)组成。
存储服务器主要负责对存储数据的管理、存储数据的索引建立等功能,一般需要专用的服务器担当。
存储介质可选用磁盘阵列等设备,可根据需要进行配置(主要考虑其容量和数据吞吐量)。
3)电视墙部分
中心电视墙功能的实现是使用IP虚拟矩阵调用前端所有的NVS的视频来实现的,采用工控机加装大华专门开发的解码卡的方式进行的。
该卡采用完全硬件的方式对来自网络的数据流进行解码并能同时输出至模拟监视器和计算机显示器。
该系列板卡可以同时解码大华DHDVR全系列录像机的数据流。
可以实现完全独立的16路解码,输出的视频色彩鲜艳逼真,音频流畅清晰。
配以强大的驱动软件接口,可以方便的实现数字网络矩阵和电视墙功能。
每一块解码卡可以实现四路D1的音视频解码。
通过在计算机上安装管理软件,可以方便的实现对电视墙的各种操作,如切换、控制等。
对计算机的要求,为了系统的稳定性和可靠性,建议采用基于工控的计算机,具体配置可根据解码的路数和解码画质进行。
此外,电视墙显示部分既可以用通用的工业监视器+电视墙架进行,也可以采用专业的DLP大屏幕的模式(当然这种显示方式的成本比较高),还可以通过投影仪投影到屏幕上进行。
用户可根据自己的需要选择合适的显示方式。
电视墙部分可以实现的主要功能有:
用户管理功能
用户在登录到系统,或者从系统中退出时,都需要进行验证,且用户在进行菜单的操作的时候,也需要进行验证。
配置功能
主要是指对本地的解码卡的关于本地录像,回放,其他设置的配置。
包括是否进行轮循、播放的实时性、图片抓取文件的保存路径、日志文件保存路径、下载录像文件保存路径等设置。
日志功能
可将系统运行的异常信息或用户操作的日志记录下来,以备管理员查看。
云台控制
如果用户具有权限且申请了控制权,即可对某一个前端监控点进行云镜控制,包括预置点等的设置。
监视功能
可根据用户权限对前端监控点进行浏览、切换等操作或选择轮循方式进行监视。
可选择多种多画面模式,并对视频的参数进行调节。
且在监视的过程中可以任意抓取图片进行保存。
回放功能
用户在具备了权限后,可进行远程下载、远程回放或本地回放等操作。
即可直接在网络上回放远端硬盘录像机内的录像或下载到本地计算机后进行本地回放。
回放的过程中也可对图像进行抓图。
3.分控室设备
学校设有校长室、教师办公室等分控点,只要在普通办公计算机上安装分控系统软件并与校园网络交换控制器连接,就实现了对各个监控点的控制。
主控中心设置的授权管理功能,保证监控系统对分控端的严格管理,校长具有使用监控系统的最高优先权,并可给其他分控点授权。
没有授权的分控系统无法访问主控端摄像机和控制功能。
分控功能不仅支持本地局域网访问,还支持INTERNET网上的远程访问和控制,其最高权限与局域网内相同,该功能满足了人员差旅时在异地访问和控制的需要,其它学校也可通过广域网和分控软件进行现场观摩课,以此进一步完善学校教学的竞争机制,促进教育教学水平的提高。
(六)系统设备配置及详细参数
1、SCC-C4201P一体机的特点及参数:
内置22倍光学变焦(ZoomLens)及10倍电子变焦镜头(DigitalLens)
1/4英寸ITSuperHADCCD
480线以上的水平分辨率
最低照度:
彩色0.01Lux(感光度×128)
动态检测功能
画中画功能
可设置区域背光补偿及适应多种光照条件的背光补偿
位移探测报警
规格参数:
扫描系统PAL标准:
625行,每秒25帧
摄像元件1/4英寸InterlineTransferSuperHADCCD
有效像素752(H)×582(V)
扫描方式隔行扫描
分辨率480线
视频输出幅度VBS1.0Vp-p,(75欧姆,复合视频信号)
最低照度0.01Lux(感光度×128)0.003Lux
镜头22倍光学变焦(Zoom),10倍电子变焦(关/开,有画中画功能)(焦距3.6-79.2毫米)
F值(广角镜:
1.6,远摄镜:
3.8)IR(红外)滤光器开/关
控制(屏幕显示菜单)摄像机ID:
开(12字符,位置设定)/关
光圈:
自动/手动
快门:
(关-1/10,000秒)/自动(×2-×128)/固定(×2-×128)
物体移动速度:
极慢,慢,正常,快,极快
镜头控制:
摄像机/遥控
白平衡:
自动追踪白平衡/自动白平衡控制/手动(3200K预置,5600K预置,R/B增益校正)
自动聚焦:
自动/手动/一次聚焦
预置点:
128个
退出:
结束/储存/预设
背光补偿:
开(预设或面积设定)/关
自动增益:
开(Level控制)/关Level控制:
H-DTL,V-DTL
Level控制视频控制:
视频+/-(正/负),加玛:
(0.45/1)
输入/输出插座视频输出:
BNC(后面)电源:
2-针终端头(后面)控制:
RS-485或普通云镜控制器操作
环境条件温度:
-10°C~+50°C湿度:
90%RH以内
电源指示灯发光二级管(后面板)
电源稳压12伏,1A
耗电量5瓦特
2、球形云台特点及性能参数:
采用进口电机,运转平稳无噪音
特制光学透明罩采用进口亚加力材料,无光学畸变
机芯采用金属、ABS可选
水平、垂直限位可调
机芯采用与机体快装设计,拆装可在现场实现
可内置解码器
可内置预置位解码器:
128个预置点、具有手动限位、预置位巡检功能、屏幕菜单(OSD)、断电保护功能
采用双层内衬设计,机芯、机体分离设计,机芯可随意拆卸,方便安装、调试、维护
水平、垂直限位角度可调
机体机芯接插部分为纯金材料无虚接、氧化
3、网络视频服务器
内置电源,采用精美小机箱,户外机箱式安装更方便
功能特点
1.采用功能强大的SoC媒体处理器和嵌入式Linux操作系统,整机具有高性能、高稳定性、高可靠性的特点
2.标准H.264/MPEG4/M-JPEG视频压缩算法,最大支持实时D1分辨率
3.标准G.711/PCM音频压缩算法动态可选,支持现场监听和语音对讲
4.支持有线(10/100Mbps以太网)、无线(802.11b/802.11g)等多种网络接入方式
5.支持RS485云台远程控制功能
6.支持RS232透明传输通道功能
7.报警输入/输出、视频移动侦测功能,支持各种事件触发报警联动输出,同时可通过FTP、Email等方式发送通知信息
8.内置WEB服务和GUI操作界面,支持IE浏览器及客户端软件等访问方式
9.丰富的网络协议,支持IPv4/IPv6,HTTP,TCP,ICMP,RTSP,RTP,UDP,IGMP,RTCP,SMTP,FTP,DHCP,DNS,DDNS等多种协议
10.支持网络及串口的远程配置、启动和固件升级,设备管理和维护方便
11.内置看门狗,支持异常重启
12.提供开放的标准API接口,支持SDK集成开发,方便开发各类应用
14.提供专业的视频监控应用软件,具有观看、录像和视频文件归档管理等功能
技术参数
产品型号
DH-NVS0104EC
图像分辨率
实时监视PAL/NTSC,支持D1/HD1/CIF/QCIF
图像压缩
H.264固定码流、H.264可变码流
电源
内置,输入AC100-240V50/60hz
功耗
5W
尺寸
375x286x52
重量
4KG(不含硬盘)
操作系统
嵌入式linux实时操作系统
操作界面
WEB方式或者多机客户端
系统资源
最大1路D1录像、同时1路网络操作
视频输入
1路复合视频(NTSC/PAL)BNC(1.0VP-P,75Ω)
音频输入
1路LINE模式:
输入峰值<2.5Vpp,输入阻抗>10KΩ;
1路语音对讲输入
音频输出
1路音频输出输出峰值<4Vpp,功率<1W,负载>8Ω单声道插头
视频标准
PAL(625线,50场/秒),NTSC(525线,60场/秒)
移动侦测
区域设置:
每画面可设置192(16×12)个检测区域;
检测灵敏度设置:
每区域可设置6级灵敏度
音频压缩
G.726
视频记录速度
实时模式:
PAL每路1帧/秒-25帧/秒可调
NTSC每路1帧/秒-30帧/秒可调;
占用硬盘空间
音频:
ADPCM 14.4M字节/小时;PCM 28.8M字节/小时
视频:
56~500M字节/小时
画质
6档可调
报警输入
4路接地报警输入(接地表示产生报警)
报警输出
2路继电器输出
报警继电器
30VDC1A,125VAC 0.5A(联动输出)
控制台接口
用于普通串口(调试)、键盘接口及透明串口(网络将转发串口的输入输出)
RS485接口
支持通过RS485总线接报警解码器,云台控制接口,支持多种协议
网络接口
RJ45
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