1、概述

　　针对近年来在高考、成考等重要考试中的舞弊行为越来越多，考试违纪作弊行为越来越隐蔽化、作弊手段越来越技术化的现象。为有效打击违纪舞弊行为，杜绝这种丑陋恶习，按国家教委有关文件精神，各地区将陆续在辖区内全国教育统一考试定点考场建立电子监考系统。

     电子考场集中监控系统是目前国际上最新的基于网络的第三代全数字视频监控系统产品，完全克服了传统的模拟监控系统的种种缺陷，并且在功能和性能上更胜一筹。本系统主要利用最新的计算机处理技术，将前端考场的视音频信号编码压缩成数字信号通过网络传输到监控中心，再在监控中心将数字信号还原成视音频信号并显示。由于目前在校园里，随着国家"校校通"工程的推进，越来越多的学校拥有了高带宽局域网环境，并逐渐接入互联网，因此量子考场集中监控系统仅需通过该网络就可以实现考场集中监控功能。

　　深圳亿维锐创科技有限公司依托多年的网络监控技术，结合先进的温湿度远程采集、人脸识别、身份验证、远程点播等技术，开发出了一套集电子监考、校园监控、多媒体教学为一体的大型管理系统，使电子监考系统不仅在考试中能发挥功效，而且在大部分时间内可发挥其它作用，充分利用现有资源，缩减学校投入成本，同时创造出更大价值。

　　2、系统介绍

　　电子监考系统由亿维网络视频服务器、中心监考管理服务器、考场巡查指挥客户端组成。亿维网络视频服务器安装在前端考场，主要执行将摄像机抓取的视频图像编码压缩成IP数据包并上传网络的功能；中心监考管理服务器负责将接收所有数据，并进行显示、转发、存储、查询的工作；而考场巡查指挥客户端安装在各个监控分点，如监控中心副控、校长办公室等，负责巡视各个考场考生应试情况，了解当前考场温湿度等环境状况，并可向前端发出指挥命令，通报当前情况等。

　　此系统可外配人脸识别模块，即当考生入考场时，摄像机会将当前考生图像中的人脸取出，发送后台系统，系统调出当前考生的注册图片，两张图片进行比对，如发现有差异，则立即通知考察巡查指挥处，管理员可调阅考生详细信息进行身份确认，有效的防范了代考现象的发生。

　　2．1  数据采集层

　　数据采集层是收集现场数据的唯一设备组，其核心设备是网络视频服务器（Network Video Server，简称：NVS，本文以后简称NVS）。主要负责现场音视频数据的采集，并可以通过输出开关信号，对现场外围设备进行控制，达到收集现场数据并实时解决危情的目的。

　　2．2   数据交换处理层

　　数据交换处理层是整个监控系统的核心，核心设备是若干台大型数字视频网络管理服务器（中心服务器）、数据库服务器、数据存储和转发服务器、报警服务器等多台服务器。下图中简单的描述了数据交换处理层的主要设备，本文后续会专门讲述各个设备的用途及相互关系。

 
　　3、功能介绍

　　监视功能

　　通过校园网络，直接可以在考场监控中心电脑上看到各教室的情景，也可以将各教室的情况切换到电视墙上来观察。
画面分割轮巡功能

　　无须画面分割器、切换控制矩阵设备，通过中心监考管理服务器设定，就可以实现多视频画面同屏分割显示（1、4、9、16路）、多组画面轮巡显示。

　　考场监控

　　通过中心监考管理服务器设定，将各个考场的场景分别切换到电视墙上监视，或向前端发出控制指令，调整摄像机焦距或云台进行局部细节观察。
海量存储

     可以对所有考场的场景进行实时或定时录像，或手工启停录像、报警触发录像，录像存储媒介为电脑硬盘、阵列、NAS等，录像的磁盘容量空间可设置，并具备自动覆盖功能。

　　智能化检索回放

     可以按时间、考场号、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大/缩小等多种方式，并可以将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用或打印输出。

　　字符叠加

　　在每路视频上，可以实时叠加时间、考场号、考试科目、监考老师等信息，使调阅时一目了然。

　　场景抓拍

　　在区域监控中心主控电脑或校园网内各分控点电脑查看过程中，可以随时对窗口图像的突发场景图片抓拍保存。

　　网络广播

　　随时可通过网络进行英语听力语音的播放，防止校园广播突然损坏，以防突发事件对重要考试的影响

　　电子广播

　　可通过管理软件对远程指定的教室进行电子广播，通过电子广播能够对设定的范围进行语音广播。

　　温室度叠加

　　可将各考点温湿度远程传回中心，当温度超过设定最高（低）温度时，系统便报警给管理员，确保考生在舒适的环境中进行应试
    
　　权限管理
    
　　实行操作权限分级管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作均进行权限查验，保证系统的安全性。

　　校长专控
   
　　校长通过考场巡查指挥客户端即可在屏幕上选看任一考场纪律情况。
    
　　远程网络巡考
    
　　各级招考管理部门都可通过校园网或广域网远程调看现场视频，随时把控全局

　　学校监控

　　具备所有传统监控的功能，报警处理、视频显示、录像存储、电子地图、语音对讲等等，其基于数字处理的技术，让转发也变得轻而易举

　　多媒体教学

　　无须增加任何成本，利用本系统可以提供远程教学示范功能。我们知道，为了推广优秀教师的先进教学经验，或者考察教师的教学水平，学校经常需要安排进行教学示范课，但是传统的教学示范是把听课人安排在授课进行的教室里，不仅限制了听课的人数，还对正常的授课造成影响，而且传统的教学示范也只能在本地进行，对于外地观摩的教师更是不便。本系统除了可以对教学示范课进行直播外，还可以进行实时录像，听教学示范课的人员不需要进入授课现场就可以看到教学示范的实况，异地的观摩教师可以通过互联网（或广域网）方便地观看整个教学示范课的情况。

　　4、设备选型

　　4．1、网络视频服务器

　　本系统中采用深圳亿维锐创公司网络视频服务器对现场音视频数据以及报警等进行信息采集，并可以对现场进行一定形式的即时警情控制。

　　主要接口及功能：

　　视频采集：高清晰视频采集及压缩，支持Full D1、Half D1及CIF格式；
　　音频采集：高保真MP3压缩，真实显现现场原声环境；
　　报警采集：视频移动报警、视频丢失报警、红外等探头报警，可以任意设置布防/撤防时间；
　　控制输出：可以输出多路开关量信息，控制现场灯光、警号等外围设备；
　　语音对讲：现场人员可以和监控中心进行实时双向语音对讲，监控中心也可以主动呼叫现场人员；
 
　　编码器YW6000的主要功能：

　　·D1高清晰实时视频网络服务器，向下兼容HalfD1、CIF等压缩格式
　　·采用最新H.264视频编码技术、MP3音频编码技术
　　·支持PAL/NTSC复合视频
　　·内嵌Web Server，全面支持IE/Netscape浏览器
　　·多用户密码权限管理，Web页面实现远程监看、控制、设置、升级
　　·支持动态IP地址，支持局域网、Internet（ADSL、有线通）
　　·Dynamic Stream Control技术，保证双向语音对讲实时传输,让远程会议、远程交流轻松实现
　　·网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率保证传输，网络中断后可自动连接
　　·视频码率32Kbps-4Mbps连续可调，帧率1-30 (1-25)连续可调
　　·可以进行现场高清晰无损图像抓拍
　　·客户端软件具备抓拍、本地录像等DVR功能
　　·移动侦测、探头等报警功能(可设区域和灵敏度)
　　·RS232/RS485串口支持云台控制、高速球机或摄像机等外置设备
　　·支持多用户同时访问，采用多级密码权限控制及用户管理
　　·录像文件直接由Microsoft Media Player播放，无须安装其他软件
　　·双系统设计，主系统出现故障时，辅助系统可进行基本工作、协助修复主系统
　　·异常自动恢复功能，保证网络视频服务器稳定运行
　　·外置电源设计，方便维护/维修

　　4．2、网络解码器

　　•支持D1、HALF-D1、CIF格式解码
　　•支持模拟视频输出
　　•支持网络视频服务器所有的音视频服务器解码
　　•支持双向对讲
　　•内嵌GUI，操作直观、简捷
　　•通过485与键盘/矩阵接口
　　•支持远程云台控制
　　•支持通道选择及可编程控制通道巡检
　　•支持1路视频输出，1路音频输出，1路音频输入

　　网络视频解码器技术指标

    
　　性能参数

　　◆ 无变形5英寸球罩
　　◆ 手动光圈
　　◆ 水平清晰度420线
　　◆ 0-355°水平旋转范围
　　◆ 水平速度0.45-45°/秒
　　◆ 垂直速度0.45-45°/秒
　　◆ 16个预置点
　　◆ 内置解码器RS485通讯
　　◆ 定焦镜头3.6mm、6mm、8mm、12mm可选
　　◆ 1Lux最低照度
　　◆ 两预点之间线扫功能
　　◆ 1条巡视轨迹，轨迹速度可达45°/秒
　　◆ DC 12V输入

　　4．4 中心服务器

 
　　5、系统设计方案依据和指导思想

　　5．1 设计依据

　　主要依据教育行业的实际需求，以及本产品在教育系统多次应用过程中实际经验，各招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《电视监控工程程序与要求》等标准。

　　5．2 设计指导思想

　　本解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用校园现有的网络以求最大程度降低系统造价。

　　●性能、功能先进：设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。设备采用均采用目前领先技术和生产工艺制造，系统建成后，三至五年不会落后淘汰。
    ●系统功能完善：可以实现各种实际应用中所需要的功能。
    ●操作简单实用：采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。并作到系 统工作稳定可靠，维护简单。
    ●外观效果美观：前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性。
    ●系统稳定性、可靠性 所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。
    ●系统先进性：采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取 模块结构维护简单化。
    ●易操作性和实时性：所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实时性。
    ●低维护性：通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。
　　●可扩容性：可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类前端设备等。

　　6、系统应用优势及特点

　　电子监考系统不仅功能强大，在性能上也超过常规的视频监控系统。本系统优势主要表现在以下几方面：

　　6．1、 功能集成，充分利用校园网络资源 

    常规的解决方案都是将上述的功能利用多个系统来实现，造价高且以后的扩充和升级不方便。本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多个功能集成起来，不仅充分利用了校园网高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于Intranet，体现了先进性和经济性。

　　6．2、高度智能化、自动化的教学环境

     充分利用现有软、硬件设备，极大地改善了教学条件，同时节约了老师与学生的许多时间，使得教学工作达到数字化。

　　6．3、高度的开放性 

    由于校园网采用开放的网络技术，而本系统的各种应用服务均基于现有网络软硬件平台，系统的扩充仅需在前端增加亿维网络视频服务器硬件设备或在监控中心增加电脑设备而无须任何复杂的过程，做到真正高度的开放性。
6． 4、经济性


　　利用校园网络，无须费时费力铺设复杂的传输线路，其系统造价在同等设备配置与功能要求情况下，比常规系统模式节省30%左右投资。

　　6．5、维护的简单化

     常规的解决方案一般是利用多个系统、各种复杂设备集合解决，其维护也就需要不同的专业人员。本系统基于校园网络，利用计算机系统处理技术，由于系统强大的网络功能，更可实行远程操作维护，使得系统的维护简单化,更是降低了后续的维护费用。

　　6．6 、优秀的图像品质

    采用先进的MPEG-4编解码技术，图像清晰、自然。标准分辨率352×288像素，最高达704×576像素，并可自定义。图像无闪烁，连续性好，标准图像帧率25帧/秒（PAL 制式）、30帧/秒（NTSC制式）。特别适用于对考场进行细节观测的应用。

　　6．7、低带宽占用

    采用独特的自适应P帧及B帧压缩技术，进一步加强了MPEG-4压缩算法的压缩比，配合IP组播功能，大大降低了浏览图像时占用的网络带宽。传输图像在25帧/秒、分辨率352×288像素时，平均占用带宽仅为250kbps，使用户在同样的网络条件下可传输的视频路数提高了数倍，无形中节约了用户的网络资源投入。

　　6．8、低延时性

    MPEG-4加强标准编码技术，远程视频传送延时不到一秒，极大改善了远程实时监控效果。

　　6．9、无限制位点远程实时监控录像

    采用独特流技术，突破了传统的数字监控方式的局限性（注：传统的数字监控方式采用硬盘录像机或工控机加视频压缩卡作为站端视频处理单元，虽然比模拟监控更胜一筹，但无法将多路压缩后的视频信号同时上传到监控中心。），可同时对无限制多个监控位点图像实施远程实时监控录像。

　　6．10、系统结构灵活

    采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，也可以用WEB方式组成多级监控系统。

　　6．11、可扩容性强

    采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。无论单级扩容或多级扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。

　　6．12、易操作性


　　电子监考系统管理软件的操作平台是Windows NT/2000中文版，控制界面为图形方式，界面、菜单全为中文，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。

　　6．13、自主开发

     系统的核心硬件设备和管理软件均属自主开发，能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的量身定做。

　　7、系统网络结构

     电子监考集中监控系统对于纳入遥视监控范围的考场数量是没有限制的，主要视其应用环境的网络状况。因此基本上系统规模可根据需监控考场数量自由组合定义，同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的远程集中监控网络。

 
　　8、系统组成及各部分配置要求

　　如前所述，根据考场监控的应用特点及管理模式，电子监考集中监控系统基本上分为远程考场集中监控、考场巡视调度和前端考场系统。

     其中，远程考场集中监控和考场巡视调度功能基本一致，主要包括监控管理主机、显示设备、录像资料存储设备以及电子网络视频集中监控系统软件。前端考场系统包括摄像机及配件、语音设备、网络视频服务器、报警设备（可选）等。

     视频、音频、告警信息，由网络视频服务器压缩编码后，通过网络上传到监控中心，完成实时监控，掌握考场场景情况。监控中心可实施对考场监控设备的管理、告警信息的查询、图像浏览和控制等功能。

     考虑到考场监控系统建设的特点，电子监考集中监控系统具备良好的可扩展性。各功能部分采用模块化结构，非常易于扩容、组网方便、配置灵活，并具有良好的用户接口。

    ●在系统增加新的考场监控点时，只须将该考场网络视频服务器接入网络并在中心做简单配置即可；
    ●系统各项功能和运行状态不受扩建影响；
    ●系统具备多级组网能力以至组建全省乃至全国的考场监控网络。

　　9、系统的性能指标及主要参数

    视频制式：NTSC或PAL格式
    视频压缩方式：MPEG-4图像压缩编码
    视频解像度：标准352×288像素，可自定义调整，最大704×576像素
    帧率：25帧/秒（PA●制式），30帧/秒（NTSC制式）,向下可调
    音频压缩标准：ISO-MPEG Audio ●ayer-3
    系统可用率 > 99%
    视频流占用带宽平均： 250 kbps(分辨率352×288，25帧)
    系统平均无故障工作时间：MTBF > 30000小时
    硬件平均无故障工作时间：MTBF > 100000小时
    系统平均维护时间：MTTR < 0.5小时
    监控画面显示与实际事件发生时间差< 0.5秒
    事件报警到系统自动记录相应画面时间差< 0.8秒
    各报警探头报警到后台信息显示时间差< 0.5秒

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