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*章 概述
1.1 背景分析

    隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平不斷提升；與此同時(shí)，社會(huì)對(duì)教育事業(yè)的發(fā)展也格外關(guān)注，公平、公正、真實(shí)的人才培養(yǎng)機(jī)制是大家共同追求的目標(biāo)。近年來(lái)各類考試違紀(jì)、舞弊的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，而且越來(lái)越技術(shù)化和隱蔽化。傳統(tǒng)的模擬視頻電子監(jiān)考系統(tǒng)在一定程度上起到了很好的輔助監(jiān)考作用，但更多的細(xì)節(jié)現(xiàn)象未被有效監(jiān)控和記錄，而且傳統(tǒng)電子監(jiān)考系統(tǒng)也未系統(tǒng)化和科學(xué)化的進(jìn)行管理，導(dǎo)致其作用沒(méi)有被充分發(fā)揮。如何才能建設(shè)一套讓人才選拔更加公平、公正；讓競(jìng)爭(zhēng)也更加公平、合理和良性發(fā)展的輔助電子監(jiān)考系統(tǒng)呢？考試現(xiàn)場(chǎng)信息的及時(shí)反饋、現(xiàn)場(chǎng)信息采集的準(zhǔn)確性、各類信息是否能夠科學(xué)管理、各級(jí)監(jiān)考部門能否協(xié)同監(jiān)考相互監(jiān)督等等，都是建設(shè)這樣一套系統(tǒng)需要解決的難題。

    在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)視頻電子監(jiān)考系統(tǒng)之后，基于百萬(wàn)像素的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸被各行業(yè)所認(rèn)同和接受，大規(guī)模的應(yīng)用案例讓高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的*性可以被移植到更多的行業(yè)應(yīng)用當(dāng)中。作為考場(chǎng)監(jiān)控來(lái)說(shuō)，前端資源采集的有效性和準(zhǔn)確性更多的是要求清晰度的提升，以便可以更清楚的監(jiān)視到現(xiàn)場(chǎng)的各種細(xì)節(jié)情況；而百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)視頻圖像清晰度提升了幾倍，不僅單一攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍更廣，而且其清晰度更高。高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的IP數(shù)字化特性也讓及時(shí)性體現(xiàn)了出來(lái)；各類型的系統(tǒng)管理平臺(tái)可提供更多的管理模式和功能擴(kuò)展，承載多級(jí)訪問(wèn)、綜合管理等功能使得科學(xué)管理和協(xié)同監(jiān)考更容易實(shí)現(xiàn)。

1.2 需求分析

•實(shí)現(xiàn)電子監(jiān)考，將現(xiàn)場(chǎng)人員監(jiān)考和后端遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)電子監(jiān)考有效結(jié)合。
•系統(tǒng)應(yīng)采用基于百萬(wàn)像素的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，采用標(biāo)準(zhǔn)H.264編碼，可實(shí)現(xiàn)低碼率下壓縮高清視頻圖像。
•在考場(chǎng)部署高清固定攝像機(jī)和動(dòng)態(tài)高清一體化攝像機(jī)，配合云臺(tái)實(shí)現(xiàn)固定大范圍監(jiān)控和重點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具備雙向音頻對(duì)講功能。必要時(shí)可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)聽(tīng)。
•實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)各類信息疊加，包括日期、時(shí)間、地點(diǎn)、考場(chǎng)編號(hào)、考場(chǎng)科目疊加、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)考人員疊加等。
•多種存儲(chǔ)模式，可實(shí)現(xiàn)本地存儲(chǔ)、后端集中存儲(chǔ)，錄像數(shù)據(jù)可根據(jù)關(guān)鍵索引信息進(jìn)行快速查詢。
•考場(chǎng)內(nèi)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在平時(shí)應(yīng)可作為常規(guī)教學(xué)監(jiān)控，甚至是教學(xué)課件錄制、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多媒體教學(xué)應(yīng)用。平時(shí)還可并入學(xué)校安全防范視頻監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一管理。在考試時(shí)通過(guò)權(quán)限認(rèn)證機(jī)制可剝離出來(lái)單獨(dú)完成電子監(jiān)考任務(wù)。
•系統(tǒng)應(yīng)具備嚴(yán)格的權(quán)限審核機(jī)制，保障電子監(jiān)考系統(tǒng)的安全性和保密性。
•系統(tǒng)應(yīng)具備大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)功能，可提供多級(jí)訪問(wèn)功能，適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)原則

•高可靠性：采用高清百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，應(yīng)用業(yè)內(nèi)成熟的高清整體解決方案，從前端到后端實(shí)現(xiàn)高可靠性要求。
•*性： 系統(tǒng)基于H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和配套的高清網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺(tái)。
•經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)始終堅(jiān)持模塊化架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展建設(shè)的要求。根據(jù)不同時(shí)期和具體功能需求進(jìn)行針對(duì)性建設(shè)，避免重復(fù)投資和盲目建設(shè)。
•系統(tǒng)完整性：系統(tǒng)采用整體解決方案，從前端到后端統(tǒng)一部署，遵循系統(tǒng)完整性。
•操作簡(jiǎn)單實(shí)用：引導(dǎo)式操作流程以及模塊化的部署模式，全數(shù)字化、全網(wǎng)絡(luò)化的架構(gòu)方式，可自建局域網(wǎng)傳輸或者是依托校園網(wǎng)，使得整個(gè)系統(tǒng)從前端到后端都變得非常簡(jiǎn)單，不管是維護(hù)還是操作。
•發(fā)展性：系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的架構(gòu)，其本身可提供互動(dòng)性的二次集成開(kāi)發(fā)，光纖主干網(wǎng)也未系統(tǒng)容量的大規(guī)模擴(kuò)展提供了保障。
•外觀效果美觀：前端裝置安裝均考慮安全性、隱蔽性及美觀性，根據(jù)實(shí)用和美觀的原則，前端和后端我們都選用了外觀工藝和性能穩(wěn)定都比較好的安防產(chǎn)品。
•安全性和保密性：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們充分考慮信息資源的共享，同時(shí)更要注意信息的保護(hù)和隔離，因此HD-VMP針對(duì)不同的應(yīng)用模式和不同的系統(tǒng)架構(gòu)類型，采取不同的措施，包括用戶認(rèn)證機(jī)制、系統(tǒng)安全機(jī)制、數(shù)據(jù)存取的權(quán)限控制等。
•易維護(hù)性：不管是前端物理設(shè)備還是后端軟件模塊都提供遠(yuǎn)程操作和維護(hù)，通過(guò)集中管理終端可對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)升級(jí)和配置。

2.2 總體設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)分為考場(chǎng)資源采集、視頻傳輸、后端管理平臺(tái)組建、多級(jí)訪問(wèn)建設(shè)等幾部分，整個(gè)系統(tǒng)采用全網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控架構(gòu)，考場(chǎng)內(nèi)都采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行音視頻采集，通過(guò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口直接接入到學(xué)校視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)中去，傳輸?shù)胶蠖诉M(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理。傳輸主干網(wǎng)采用千兆光纖網(wǎng)，后端通過(guò)HD-VMP集中管理平臺(tái)來(lái)完成整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集中預(yù)覽、控制、管理、存儲(chǔ)以及視頻分發(fā)等功能。實(shí)現(xiàn)考場(chǎng)資源集中管理。總體設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循用戶要求和行業(yè)規(guī)范，滿足用戶功能需求，達(dá)到考場(chǎng)監(jiān)考工作的公平、公正、真實(shí)的目標(biāo)。

2.3 考場(chǎng)監(jiān)控資源采集

    前端監(jiān)控資源的采集主要是指現(xiàn)場(chǎng)視頻、音頻等信息的采集。本次設(shè)計(jì)中，我們選用基于基于標(biāo)準(zhǔn)的H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。它采用500萬(wàn)像素的逐行掃描圖像傳感器，攝像機(jī)采集壓縮后的有效分辨率為zui高可達(dá)1920*1080，1280*720，預(yù)覽和回放的圖像線數(shù)也達(dá)到了700-1000TVL廣播級(jí)圖像畫質(zhì)， 而且動(dòng)態(tài)視頻為全實(shí)時(shí)30幀/秒。

    每個(gè)考場(chǎng)監(jiān)視依據(jù)范圍大小選用攝像機(jī)，通常我們配置一臺(tái)固定槍機(jī)配廣角高清鏡頭進(jìn)行全范圍的監(jiān)視，掌握整個(gè)考場(chǎng)的狀況；另外配置一臺(tái)云臺(tái)高清網(wǎng)絡(luò)一體化攝像機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)巡視監(jiān)控，通過(guò)遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)方向和光學(xué)變倍，可對(duì)考場(chǎng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)事實(shí)近距離高清監(jiān)控。配合云臺(tái)自動(dòng)預(yù)置位巡航等功能可以遠(yuǎn)程巡視考場(chǎng)。所有攝像機(jī)都通過(guò)信息疊加等方式將考場(chǎng)編號(hào)、科目名稱等重要信息進(jìn)行疊加。攝像機(jī)的音頻輸入接口可外接高靈敏度的監(jiān)聽(tīng)器，音頻輸出可接室內(nèi)廣播設(shè)備進(jìn)行雙向音頻對(duì)講功能。

2.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

    本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用百萬(wàn)像素720P網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，每臺(tái)攝像機(jī)的碼率為2Mbps，每個(gè)教室平均2只攝像機(jī)，因此傳輸壓力非常小，在校園網(wǎng)資源足夠的情況下*可依托校園網(wǎng)進(jìn)行傳輸，如果校園網(wǎng)不可達(dá)或者資源不夠的情況下也可自行敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。


網(wǎng)絡(luò)傳輸示意圖


2.5 集中監(jiān)考管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

    集中監(jiān)考管理平臺(tái)用用戶目錄認(rèn)證系統(tǒng)、集中管理系統(tǒng)、集中存儲(chǔ)系統(tǒng)、集中轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)以及監(jiān)控終端等組成。


2.6 高清視頻電子監(jiān)考平臺(tái)功能

•集中用戶驗(yàn)證：所有前端設(shè)備、后端軟件模塊、電子監(jiān)考人員、遠(yuǎn)程監(jiān)考人員、各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)等用戶信息都由用戶驗(yàn)證服務(wù)系統(tǒng)來(lái)管理；權(quán)限可統(tǒng)一分配，部署嚴(yán)格的用戶分類，可到具體考試科目監(jiān)考人員、監(jiān)考攝像機(jī)的調(diào)用、控制權(quán)限、錄像資料的調(diào)閱都需要嚴(yán)格的認(rèn)證。
•集中管理：電子監(jiān)考系統(tǒng)中的各類設(shè)備資源和后端軟件平臺(tái)資源都能進(jìn)行集中遠(yuǎn)程管理和配置，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的查詢和提示將幫助系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理相關(guān)故障。可對(duì)每個(gè)監(jiān)考現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信息編輯，并與存儲(chǔ)系統(tǒng)匹配，進(jìn)行歸類存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了快速定位查詢。通過(guò)雙向音頻對(duì)講能夠監(jiān)聽(tīng)考場(chǎng)狀況和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)考指導(dǎo)。對(duì)于一些可疑的細(xì)節(jié)采用一體機(jī)進(jìn)行放大監(jiān)控并進(jìn)行抓拍記錄。

•多種存儲(chǔ)模式：可啟用攝像機(jī)本地SD卡存儲(chǔ)，或者通過(guò)后端集中備份存儲(chǔ)，可保證考場(chǎng)內(nèi)實(shí)時(shí)錄像。存儲(chǔ)系統(tǒng)可通過(guò)集中管理服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一配置和管理。存儲(chǔ)服務(wù)器資源的調(diào)用嚴(yán)格尊徐集中用戶認(rèn)證機(jī)制，杜絕非法訪問(wèn)。

•多級(jí)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)考：采用流媒體視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)系統(tǒng)，可將各類資源進(jìn)行多級(jí)聯(lián)網(wǎng)管理，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)系統(tǒng)的多路由多網(wǎng)段網(wǎng)關(guān)服務(wù)功能可滿足不同類型的網(wǎng)絡(luò)接入，快速有效的讓各級(jí)用戶接入。

•多終端監(jiān)考模式：可采用監(jiān)考客戶端工作站進(jìn)行遠(yuǎn)程電子監(jiān)考，監(jiān)考人員通過(guò)監(jiān)考客戶端進(jìn)行對(duì)應(yīng)權(quán)限的考場(chǎng)監(jiān)控，并實(shí)施抓拍記錄、監(jiān)考信息備注等操作。
第三章 高清網(wǎng)絡(luò)視頻電子監(jiān)考系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

    基于720P，1080P等超百萬(wàn)像素的高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)考系統(tǒng)的整體優(yōu)勢(shì)非常明顯，這使得在電子監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用變得實(shí)實(shí)在在，其主要優(yōu)勢(shì)如下：

3.1 百萬(wàn)像素的前端視頻采集
    基于標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮算法和500萬(wàn)圖像傳感器百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)可輕松對(duì)考場(chǎng)實(shí)施高清晰的監(jiān)視，所帶來(lái)的視覺(jué)效果是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)考系統(tǒng)*的。可對(duì)考生、監(jiān)考人員進(jìn)行細(xì)節(jié)動(dòng)作監(jiān)控；所見(jiàn)即所得的回放畫質(zhì)也為事后的查證分析提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。前端攝像機(jī)在進(jìn)行高清視頻采集的同時(shí)還可通過(guò)攝像機(jī)本身集成的音視頻輸入輸出、報(bào)警輸入輸出、485控制接口等功能實(shí)現(xiàn)音頻監(jiān)聽(tīng)和報(bào)警探測(cè)器聯(lián)動(dòng)、控制等擴(kuò)展功能。

3.2 基于H.264的低碼流傳輸和存儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)
    目前很多用戶甚至包括很多視頻監(jiān)控行業(yè)的人士都覺(jué)得高清視頻監(jiān)控附加的是高碼流的傳輸壓力和存儲(chǔ)壓力，但我們所采用的720P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是基于標(biāo)準(zhǔn)的H.264 Main Profile @ Level 4.1算法，在完成720P百萬(wàn)像素全實(shí)時(shí)成像的時(shí)候只需要1.5-2Mbps的低碼流，1080P也只需要4Mbps的碼流，這對(duì)于學(xué)校電子監(jiān)考等大型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸上已經(jīng)非常成熟。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是需要這樣2Mpbs的碼流才能滿足FULL-D1的視頻效果。同樣存儲(chǔ)壓力也并沒(méi)有因?yàn)榍岸耸歉咔鍞z像機(jī)而提升，因此我們實(shí)現(xiàn)了高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的低碼流傳輸和存儲(chǔ)實(shí)用性的革命性突破，將高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)推向了大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。



3.3 系統(tǒng)構(gòu)架靈活
    高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和功能接口，省去了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，比如不需要單獨(dú)的視頻編碼器或者是DVR這些設(shè)備，攝像機(jī)本身就可利用已有的校園局域網(wǎng)、光纖專網(wǎng)、教育網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，將前端的音視頻、控制、報(bào)警信號(hào)直接通過(guò)攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)接口傳輸上級(jí)監(jiān)考中心。同時(shí)在系統(tǒng)建設(shè)時(shí)可分步、分級(jí)逐步實(shí)施，不會(huì)影響其他區(qū)域，可適應(yīng)不同類型考場(chǎng)環(huán)境和特殊功能需求。

3.4 系統(tǒng)管理功能強(qiáng)大
    配合高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)我公司推出配套的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理平臺(tái)，可根據(jù)考場(chǎng)電子監(jiān)考相關(guān)功能需求進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，配套實(shí)施具有電子監(jiān)控系統(tǒng)功能特點(diǎn)的管理平臺(tái)，與現(xiàn)場(chǎng)人員監(jiān)考有機(jī)結(jié)合起來(lái)，輔助完成監(jiān)考工作的需求。

3.5 工程施工方便 
    采用全網(wǎng)絡(luò)，全數(shù)字化架構(gòu)，前端高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)只需要考慮網(wǎng)絡(luò)接入就可以了，不需要在為視頻線、控制線等繁雜的工序頭疼，減少了故障節(jié)點(diǎn)。而且減少了干擾的可能性，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能更方便設(shè)備安裝、調(diào)試，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性大為提高。主干光纖網(wǎng)的建設(shè)在系統(tǒng)更新?lián)Q代時(shí)還可以重復(fù)使用，具有更長(zhǎng)的使用有效期。

3.6 應(yīng)用前景
    高清視頻電子監(jiān)考解決方案的實(shí)施將極大的改善目前傳統(tǒng)電子監(jiān)控應(yīng)用現(xiàn)狀，除去在清晰度上有本質(zhì)提升外，其全新的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的架構(gòu)更為電子監(jiān)考系統(tǒng)的靈活擴(kuò)展和系統(tǒng)升級(jí)提供了保障。高清固定攝像機(jī)、高清一體機(jī)、高清智能球機(jī)、多功能管理平臺(tái)的不斷涌現(xiàn)，為更多聯(lián)網(wǎng)電子監(jiān)考應(yīng)用模式提供了解決依據(jù)，高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)考場(chǎng)監(jiān)考工作的透明、公正、公平等目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的輔助手段。

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