張留宛

摘要：針對(duì)高校的特殊應(yīng)用環(huán)境，分析了目前高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀以及在建設(shè)使用中存在的問題，探討了嵌入式架構(gòu)的高校考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，提出了具體的實(shí)施方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)字視頻監(jiān)控；電子監(jiān)考；嵌入式；考場

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）35-8502-03

考試是一種嚴(yán)格的知識(shí)水平鑒定方法，為保證結(jié)果公平，考場必須有很強(qiáng)的紀(jì)律約束，絕對(duì)禁止任何舞弊行為，有些考試如高考、研究生入學(xué)考試、英語四六級(jí)考試、職業(yè)技能鑒定考試、錄用公務(wù)員考試，利益牽涉面更廣，公平性與否關(guān)系到國家教育統(tǒng)一考試的權(quán)威性和整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定。因此，各級(jí)教育考試部門都非常重視考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，2004年國家教育部專門發(fā)布有關(guān)文件，要求各地在各轄區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)考點(diǎn)考場電子視頻監(jiān)控系統(tǒng)，高校更是如此。高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)，在考試時(shí)可以用作考場視頻監(jiān)控，在平時(shí)可以用作遠(yuǎn)程教學(xué)、精品課堂直播、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)觀摩、輔導(dǎo)、校長評(píng)估等教學(xué)活動(dòng)。

1高校考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述

視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就目前的技術(shù)而言，有三種基本組成方案：第一種是以模擬設(shè)備為主的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，即模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)；第二種使模擬與數(shù)字混合監(jiān)控系統(tǒng)，即數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)；第三種是計(jì)算機(jī)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離有限，圖像質(zhì)量隨距離的增加會(huì)發(fā)生損耗，系統(tǒng)設(shè)備多，安裝復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)成本大，系統(tǒng)擴(kuò)展性差，信號(hào)很容易受干擾，正在被數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)替代。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字編碼壓縮技術(shù)，數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，具有視頻質(zhì)量高、監(jiān)控地理區(qū)域廣、實(shí)時(shí)可靠、多功能、操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、多媒體等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的第三代，即直接在監(jiān)控點(diǎn)就把視音頻信號(hào)經(jīng)過采集、壓縮等處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中心，存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)硬盤上。網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過使用系統(tǒng)客戶端軟件收看收聽視頻監(jiān)控現(xiàn)場的圖像和聲音，授權(quán)用戶還可以對(duì)現(xiàn)場攝像機(jī)進(jìn)行控制操作。

考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于考場，要滿足技術(shù)先進(jìn)成熟、造價(jià)合理、功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定、操縱簡便、可擴(kuò)展升級(jí)、保密性強(qiáng)等要求，軟硬件及通信協(xié)議、接口等符合最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用場合

高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)為高等學(xué)校的研究生考試、英語四六級(jí)考試、對(duì)口單招考試等重要考試服務(wù)，同時(shí)讓教育考試主管部門通過校園網(wǎng)、教育城域網(wǎng)等各類網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)考場各考室的網(wǎng)上巡視、遠(yuǎn)程監(jiān)控、考場錄像。

高校視頻監(jiān)控考場不同于專門的電子化標(biāo)準(zhǔn)考場，在沒有考試時(shí)，這些考場還是普通教室，故高?？紙霰O(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)建成為遠(yuǎn)程視頻教學(xué)系統(tǒng)：利用現(xiàn)有設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)，作遠(yuǎn)程教學(xué)、精品課堂直播、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)觀摩、輔導(dǎo)、校長評(píng)估、電視授課、會(huì)議直播等教學(xué)活動(dòng)。

1.3高校考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)踐應(yīng)用中的處境

高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)因具有教學(xué)管理、多媒體教學(xué)、教學(xué)觀摩、教學(xué)評(píng)估等作用，得到了高校領(lǐng)導(dǎo)層的普遍歡迎；但因該系統(tǒng)安裝在普通教室內(nèi)，會(huì)使任課教師有時(shí)刻被監(jiān)控的感覺，容易讓部分教師產(chǎn)生焦慮、緊張情緒，影響正常教學(xué)水平的發(fā)揮。同時(shí)，高校因人力、管理及資金等原因，還存在不同程度地重建設(shè)、輕管理現(xiàn)象，忽視日常管理和維護(hù)，出現(xiàn)考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在監(jiān)控圖像模糊、變型、不完整等問題，影響考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能的發(fā)揮。

2嵌入式架構(gòu)的高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)教育考試行政部門對(duì)考場監(jiān)控的要求，結(jié)合高校的特點(diǎn)，考場視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端視頻監(jiān)控區(qū)、監(jiān)控管理中心、設(shè)備管理中心等組成：以校園網(wǎng)原有硬件資源作為監(jiān)控信息的傳送與管理平臺(tái)，將校內(nèi)所有電子監(jiān)考設(shè)備接入校園網(wǎng)交換機(jī)，利用學(xué)校內(nèi)為數(shù)字平安校園建設(shè)的專用光纖以太網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，確保監(jiān)控視頻信息傳輸?shù)陌踩?、高速。系統(tǒng)總體構(gòu)成圖如下：

2.1前端視頻監(jiān)控區(qū)

前端視頻監(jiān)控區(qū)由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、高靈敏度拾音器、音箱、輔助電源等設(shè)備組成。根據(jù)不同使用場所、安裝環(huán)境和監(jiān)控范圍等因素選用不同類型一體化的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是融攝像、視頻編碼、Web服務(wù)于一體的高級(jí)攝像設(shè)備，內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，通過單根網(wǎng)線接入前端交換機(jī)，后臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)通過攝像機(jī)內(nèi)置的地址來識(shí)別每臺(tái)設(shè)備，并對(duì)其管理和分配。

前端視頻監(jiān)控區(qū)可以設(shè)置在考試教室、試卷保密室、考場周邊等空間。根據(jù)情況不同，各采用不同數(shù)量和型號(hào)的攝像機(jī)。1）考試教室：每個(gè)考室設(shè)有2臺(tái)攝像機(jī)，考室前端采用定焦廣角攝像機(jī)，負(fù)責(zé)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集，配置高保真拾音器，安裝位置在靠窗一側(cè)正面墻壁上，避免出現(xiàn)畫面不清、有死角?？际液蠖瞬捎脦в?80度轉(zhuǎn)動(dòng)的帶云臺(tái)、具有多倍光學(xué)變焦功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過攝像機(jī)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)及鏡頭放大放小，能夠靈活的監(jiān)視到教室的每一個(gè)人員，用于抓拍舉證，因此此攝像機(jī)需要有較高的圖像解析度和快速定位功能。為了降低整個(gè)系統(tǒng)成本，充分使用利用現(xiàn)有設(shè)備，滿足不同考試需求，教室攝像機(jī)在安裝時(shí)機(jī)架固定，而機(jī)器可進(jìn)行移動(dòng)；要進(jìn)行操作考場時(shí)，移動(dòng)到實(shí)訓(xùn)室就能對(duì)實(shí)訓(xùn)考場進(jìn)行視頻監(jiān)控。2）試卷保密室：試卷保密室要求全天侯監(jiān)控，在入口處安裝高強(qiáng)度防暴半球型攝像機(jī)，在室內(nèi)安裝低照度攝像機(jī)。3）考場周邊：監(jiān)測考場周邊可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響考試的各類行為，一般安裝紅外帶云臺(tái)的攝像機(jī)。

本前端攝像機(jī)選用原則是：圖像清晰，配置簡單，施工便捷，美觀大方。以上考慮，本項(xiàng)目中所涉及的攝像機(jī)選型全部網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。具體選用金三立ST-NT5042H網(wǎng)絡(luò)紅外一體化攝像機(jī)和ST-NT4072H網(wǎng)絡(luò)半球攝像機(jī)。

2.2系統(tǒng)設(shè)備中心管理平臺(tái)

中心管理平臺(tái)部分由嵌入式數(shù)字監(jiān)控設(shè)備組成，包含了中心服務(wù)器軟硬件和存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)設(shè)備為一臺(tái)高度集成的高性能磁盤陣列。在系統(tǒng)中心實(shí)際配置E-NVS一臺(tái)（ST-NTMS-CD08），用于前端設(shè)備的管理與存儲(chǔ)。嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，是嵌入式軟硬件應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合國際先進(jìn)的H.264視頻壓縮技術(shù)，全數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的平臺(tái)放在學(xué)校網(wǎng)管中心。嵌入式中心服務(wù)平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)視頻調(diào)配和管理的中樞，包含三個(gè)功能模塊：接入服務(wù)模塊、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊和錄像服務(wù)模塊，為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控提出了全面解決方案，提供了包括前端設(shè)備、后端管理平臺(tái)、存儲(chǔ)機(jī)制及用戶交互界面等。它不僅僅只是作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)也為用戶提供遠(yuǎn)程管理輔助手段，大大擴(kuò)展了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

當(dāng)監(jiān)控中心服務(wù)器或圖像客戶端有圖像訪問請(qǐng)求時(shí)，首先通過中心管理服務(wù)器查找該路視頻是否己接入中心網(wǎng)絡(luò)，如果己經(jīng)接入，則將該路視頻發(fā)送給請(qǐng)求者。指揮監(jiān)控中心通過操作圖像控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻的輸出切換控制和指定任一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)圖像的切換、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的控制和系統(tǒng)錄像控制。

智能監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)軟件C/S及B/S架構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)有網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)及客戶端軟件組成。中心配置電腦安裝管理客戶端和客戶端軟件，用于設(shè)備的管理、客戶的授權(quán)，視頻瀏覽、錄像查詢等。

2.3監(jiān)控管理中心

監(jiān)控管理中心由安裝了管理客戶端軟件的PC主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻解碼器、數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鍵盤、電視屏幕墻等設(shè)備組成。通過網(wǎng)絡(luò)連接中心平臺(tái)，視頻系統(tǒng)客戶端瀏覽軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控管理，包括基本的業(yè)務(wù)配置、設(shè)備管理、音視頻實(shí)況瀏覽、點(diǎn)播回放、輪循切換、云鏡控制和報(bào)警顯示等遠(yuǎn)程操作。視頻顯示系統(tǒng)是系統(tǒng)工作、錄像回放、處理突發(fā)事件的最直觀、有效的手段和載體。選用平板液晶數(shù)字電視可以組成大的電視墻，可配置多塊大小不同的液晶數(shù)字電視屏進(jìn)行拼接，視頻流通過解碼器解碼后通過電視墻顯示，使用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鍵盤可實(shí)現(xiàn)單路視頻切換、巡回切換、群組切換、球機(jī)控制等電視墻功能。

E-NVS嵌入式網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)提供最細(xì)分的用戶管理權(quán)限，對(duì)于不同等級(jí)的用戶給與不同的使用、控制權(quán)限，真正提供了完善的前端視頻服務(wù)器管理體系。若學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要查看考場的相關(guān)圖像，不必去監(jiān)控中心，只要在辦公室電腦上安裝客戶端軟件就可以查看任意考場的圖像，也可以通過授權(quán)讓不同的領(lǐng)導(dǎo)只查看自己轄區(qū)的圖像。在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房架設(shè)媒體網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，接受校外上級(jí)考試主管部門遠(yuǎn)程對(duì)學(xué)?？键c(diǎn)考場的現(xiàn)場視頻巡考。

3嵌入式架構(gòu)的高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3.1技術(shù)先進(jìn)，功能齊全

高校良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)提供了優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)鏈路基礎(chǔ)。系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，不用再鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)線路與建設(shè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在管理和使用時(shí)，僅使用瀏覽軟件就可實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、PTZ控制、存儲(chǔ)、回放、流媒體分發(fā)、電視墻切換、電子地圖、用戶管理、權(quán)限管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)安全等操作。同時(shí)系統(tǒng)支持前端及用戶終端的雙碼流等功能，還可以進(jìn)行二次開發(fā)、擴(kuò)展功能。

3.2組成簡單，運(yùn)維方便

用戶只需添加前端設(shè)備和簡單設(shè)置后，就可以訪問系統(tǒng)，不需像其它產(chǎn)品那樣，還要安裝各種操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等。系統(tǒng)嵌入式軟硬件架構(gòu)，運(yùn)行穩(wěn)定，可完全脫離PC機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。對(duì)普通人員，只要懂基本的電腦操作就可使用。

3.3擴(kuò)展性、延伸性強(qiáng)

若學(xué)校規(guī)模擴(kuò)大，考生人數(shù)增多，想增加監(jiān)控點(diǎn)，只需新增視頻監(jiān)控場所所需的前端設(shè)備和在監(jiān)控主機(jī)上做IP地址擴(kuò)配即可。

3.4全數(shù)字化、保密性強(qiáng)

整個(gè)系統(tǒng)的信息傳輸、儲(chǔ)存和處理全數(shù)字化，通過授權(quán)的用戶可以在任何有聯(lián)網(wǎng)的地方對(duì)任一考區(qū)考點(diǎn)的考場進(jìn)行遠(yuǎn)程巡考，可將巡視到的考場的視音頻信息進(jìn)行錄像，可對(duì)錄像信息進(jìn)行檢索編輯處理等。E-NVS支持多種級(jí)別的RAID磁盤管理機(jī)制，數(shù)據(jù)保存安全性高；保存的圖像資料采用加密技術(shù)，可防止非法篡改；對(duì)于訪問用戶采用嚴(yán)格授權(quán)分級(jí)管理機(jī)制。

4嵌入式架構(gòu)的高?？紙鲆曨l監(jiān)控系統(tǒng)的不足

4.1設(shè)備更新較快，投入成本高

改革開放以后，通過多年的技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)改造，視頻監(jiān)控產(chǎn)品在技術(shù)和質(zhì)量都有了很大提高，但仍然存在技術(shù)不夠很成熟、更新速度快、更新成本和維護(hù)費(fèi)用大。另外，由于其不直接產(chǎn)生效益，部分學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對(duì)其重要性和必要性沒有充分認(rèn)識(shí)。

4.2對(duì)校園網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)要求較高

由于校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)安裝地點(diǎn)一般都會(huì)分散在學(xué)校的各個(gè)教室.同時(shí)校網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要很高很穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)帶寬，這樣就給學(xué)校的校園網(wǎng)提出了較高的要求。

4.3存在建設(shè)成本高，實(shí)際利用率低

目前，電子視頻監(jiān)考系統(tǒng)真正用于考試期間的時(shí)間相對(duì)有限，為充分利用資源，提高設(shè)備的利用率，各個(gè)學(xué)校都想方設(shè)法利用考場監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)管理、視頻會(huì)議、多媒體和遠(yuǎn)程教學(xué)、教學(xué)觀摩、各類講座、校園安防等。由于各地教育水平的不同，真正利用得好學(xué)的校不是很多，實(shí)際造成資源浪費(fèi)。

5結(jié)束語

考場數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)采用了更先進(jìn)的，集成度更高的第三代嵌入式數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，擴(kuò)展性更強(qiáng)，可以很方便地與其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并集成到一起。本系統(tǒng)2011年11月安裝使用至今，在國家英語四六級(jí)、高等職業(yè)學(xué)校對(duì)口單招等多次考試中實(shí)際使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)在教學(xué)管理、遠(yuǎn)程教學(xué)等方面發(fā)揮了積極的作用，系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，在保證國家統(tǒng)一考試的權(quán)威性、嚴(yán)肅性、科學(xué)性、公正性等方面起到了應(yīng)有的作用。

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