校园教学与考场远程监控系统.pdf

校园教学与考场远程监控系统校园教学与考场远程监控系统 一、概 述一、概 述 为加强学校内部的教学管理和教学水平，以及校园园区内安全技术防范能力，在园区内主要公共场所如教室、操场、学校大门、教学楼主要出入口、图书馆、食堂和运动场馆等位置安装网络视频监控系统，对校园的每个角落一览无余，集教学、管理于一身，实现教学管理的自动化。随着数字视频压缩编码技术的日益成熟，微机的普及化，为基于 PC 的多媒体网络数字监控创造了条件。第三代网络化远程视频监控系统，即基于嵌入式技术的远程网络视频监控。它主要的原理是：采用嵌入式实时操作系统。摄像机传送来的视频信号数字化后由网络摄像机内置的高效压缩芯片压缩，通过网络传送至校园的计算机网络。网络上用户也可以直接在计算机上观察图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头。二、具体需求 二、具体需求 近年来，随着校园网的不断发展、信息化建设的不断深入，教育行业对学校内部信息平台的建设非常重视，大多数学校已经专门铺设了内部的局域网，并且已经或者逐步转向利用网络和计算机信息处理速度快和资源共享的优势，注重在老师教学、学生学习等领域充分使用信息化手段。同时，大多数学校也竭力发展校园监控系统，数字化的专业考场，不仅节约了教师的人力，也使高教局的远程巡视高考成为可能，远端的录像为作弊的考生留下铁证；数字化的教室显示，实现了远程教学观摩，保证校长等领导抽查教师的教学质量；数字化的校园监控，保障了校园公共设施和老师、学生的个体安全，通过数字监控系统达到以下具体目的：?监控人员可对任意一间教室进行监控、监听、录像、抓拍、回放等，便于考试考场的管理；?主控室可控制任意一间教室的镜头作全方位旋转、变焦、变距、变光圈拍摄特写；?校长室、会议室、总控室兼具备以上功能；?省教育局、市教育局或友好学校可以经授权后远程操作；?现场监视图像可以压缩后存入硬盘或光碟。作为历史存放，并可以以日期、时间、监测站点为检索要素查询图像；?整个图像监视系统，要便于今后系统监视网点扩充；?要具备网络化监视管理功能；XX 校区共设置 106 个监控点，分布在校区的几幢建筑中，各监控点采用网络视频设备，并直接接入各楼的二级交换机，配置在各楼的二级交换机与系统总控室连接，音频和视频图像经过网络视频设备实时压缩编码后通过 IP 网络传送到系统总控室的服务器。总控室设置 4X4 一体化组合式电视墙、一台独立的 PDP 液晶电视，上述设备均连接到配置在总控室的 E-KAM500 网络视频解码器的视频输出端。总控室配置 3 台系统服务器用于整个监控系统的设备管理、用户管理、控制管理、录像管理等；根据实际需要配置若干台 PC 电脑作为系统的客户端。三、网络视频具体特点三、网络视频具体特点 系统是基于嵌入式网络视频服务器平台，采用先进的互联网和数字视频压缩编码技术开发的性能卓越、功能完善的新一代远程网络数字视频监控系统。系统采用标准的互联网协议，能架构在局域网、广域网和无线网络之上，可以与各种类型的不同的以太网设备无缝连接。系统无须铺设专用的视频和控制电缆，授权用户可在网络的任何计算机上对监控现场实时监控，同时能与本地网络系统紧密结合，真正做到一网多用。系统采用标准的模块化设计系统采用标准的模块化设计 前端视频压缩系统采用模块化的视频服务器，该设备采用先进的嵌入式操作系统，视频压缩格式遵循数字视频压缩国际标准，设备体积小、稳定性高，完全适合在无人值守的环境中使用。当用户系统扩充时，只需要扩充视频压缩模块和升级系统软件即可，不用对中心服务器和客户端硬件进行升级，可保护用户的现有设备投资。同时，系统可将实时监控、报警监控和录像等功能分成相应的软件模块，可根据用户的实际情况和现场要求，灵活配置不同模块，使系统能更充分的适应用户监控的需要。适合网络化、数字化的监控要求适合网络化、数字化的监控要求 系统采用标准的TCP/IP协议，能架构在局域网、广域网和无线网络之上。视频服务器提供RJ-45 以太网接口，可直接接入局域网交换机或者HUB上，同时，设备可任意设置网关，完全支持跨网段、有路由器的远程视频监控环境。通过视频服务器压缩的视频信号和控制信号完全通过网络传输，节省了铺设长距离线缆的成本，真正做到“一网多用”。系统软件采用 B/S（Brower/Server）结构，可将分布在不同地点的摄像机集中管理，分散在网络中不同地点、不同使用权限的用户可同时监控同一现场，也可以任意选择其他监控现场，各用户监控不受影响，真正做到“多任务”的实时监控。完善的系统功能完善的系统功能 系统监控中心和各分控中心可以对管辖范围内多个本地和远程监控前端进行实时监控，不同的用户可根据职务分配不同的控制权限。现场图像可根据地点分成监控组，以 4 分屏、9 分、16 分屏或者 25 分屏方式显示，组内图像可自动轮巡，切换时间可以任意调节，可设置手动录像、计划录像和报警自动录像等多种录像方式。当发生报警时，可任意联动其他设备，如警灯、警号，同时可在客户端弹出报警提示。四、网络视频操作具体特点 四、网络视频操作具体特点?集成程度高，功能强、可靠性高，体积小，安装方便，有效的降低了系统的复杂程度及安装、调试、维护的人工费用，节约投资，降低实施和维护成本。?充分利用网络资源，提供用户管理机制，通过权限设置，各用户都能操作自己权限内的监控图像，网络中的每个用户都能浏览相同或不同的监控图像。?真正的远程监控，异地可进行浏览、云台操作、图像保存。?视频服务器内置报警输入输出，可方便地接入其它安全防范设备，如温度、湿度、烟雾、入侵等报警器，同时可以连动声光设备，并可通过计算机进一步触发其它设备，组成一套强大的安全防范系统。五、方案设计指导原则 五、方案设计指导原则 从以上需求情况分析本系统，制订设计原则，以指导我们的方案设计：先进性：采用最新的第三代全数字监控-网络数字系统，在国内率先采用基于 WEB嵌入式的视频服务器为核心的视频监控系统，它采用专用视频压缩芯片，图像清晰，视频压缩效率高，是基于第三代嵌入式技术的网络视频监控产品。实用性：系统支持用户的网络监控需求，可多用户多画面实时监控、远程控制、集中录像、可连接多种报警设备、报警可定时布防撤防等功能，完全满足用户的监控要求。兼容性：系统采用 B/S 结构，可与校园内部的计算机网络系统紧密结合；扩展性：系统软、硬件系统采用模块化设计，用户系统升级时，只需要增加前端的服务器，并升级相应的系统软件即可，不用额外添加或者废弃原有设备。灵活性：系统组网灵活，适合在局域网、广域网和无线网络中使用；在网络中的授权用户可通过 IE 浏览器实时监控前端现场，客户端无需添加任何硬件。实时性：本系统采用的我公司的视频服务器，采用专用的视频压缩芯片，最高可传输30 帧/秒的清晰图像。可靠性：系统采用国外先进的视频服务器硬件，性能稳定可靠，其 MTBF（Mean Time Between Failures）值超过 20，000 小时，保证系统整体的稳定，尤其适合在无人、少人维护的环境中运行。六系统组成 六系统组成 本系统方案由二个部份组成：前端设备和总控中心。106 个前端设备、总控中心的服务器、客户端、解码器设备等，通过 IP 网络连接构成本系统。前端设备主要采用的是我公司的网络视频服务器 E-KAM200、网络摄像机 E-KAM100和网络智能球摄像机 E-KAM300 等系列产品。视频设备除了本身具备高清晰图像压缩和网络转换功能外，还可接红外对射装置等报警设备。1、监视前端部分构成 监控前端主要以网络视频服务器和网络摄像机为核心，外加摄像机、云台、解码器等。图像监控系统通过现有校园网网络，实现对教室的实时图像监控。同时通过教育网将实时图像上传到上级监控中心和主管部门，实现对教室的实时可视化监控。A、网络摄像机（E-KAM100 系列）固定镜头；B、网络智能球摄像机（E-KAM300 系列）16-22 倍光学变焦镜头、360旋转的低/中/高速云台、64-128 个预置位；C、网络半球摄像机（E-KAM350 系列）固定镜头、355旋转、含解码器的低速云台和 10-20 米的红外夜视设备；D、视频服务器（E-KAM200）+彩色半球摄像机+报警探头；E、视频服务器（E-KAM200）+220（或更大）倍一体机+云台+解码器+机罩+报警探头；2、传输网络及后端部分 建议交换机通过堆叠方联结，经保证有足够的带宽提供视频数据的传输。系统总控室是本系统的中心枢纽，承担着本系统中所有前端设备管理、控制、报警处理、录像、录像回放、用户管理等工作。在总控室共需配置 4 台服务器，其中 1 台为图像监视服务器（建议选用 P4 双 Xeon处理器、1000M 网卡、1G 内存以上配置的计算机）、3 台为录像服务器，录像服务器硬盘配置根据实际录像的需要而定。在总控室所需配置的服务器可以集显示、录像于一体，如果系统采用的视频监控设备的数量比较多，建议增加电脑的数量。服务器连接到中心的主干交换机上，其它设备均连接到总控室的二级交换机上。图像监视服务器需预装 Windows XP 操作系统（SP2 补丁），并安装 E-KAM 的多画面监控软件。录像服务器承担系统所有相关数据库的存储工作。每台录像设备服务器负责所管辖的约 40 台前端设备，并负责录像存储及录像回放工作。录像资料（文件）均保存在该服务器的硬盘中。总控室显示设备由 16 路电视墙、1 台 PDP 液晶电视和投影仪组成，在总控室安装 17台网络视频服务器解码端设备（E-KAM500）、其视频输出与上述电视墙、液晶电视和投影仪连接。通过 E-KAM500 特有的虚拟矩阵功能实现前端 100 多路视频到 17 台显示设备的切换。所有视频信号经过处理后转化为基于 TCP/IP 的数据包，使摄像机所摄的画面通过RJ-45 以太网接口直接传送到网络上，通过网络即可远端监视画面。工作人员通过本系统掌握各监控点的情况，被监控的地方所发生的一切尽收眼底。系统操作人员通过对系统的操作，可观察所有的视频图像，并可同时任意放大视频图像，或者同时录下每个监控点的视频图像。系统采用了先进的数字处理技术，可以在回放以前资料的同时不影响正常录像，保证了资料的完整性，也可以利用抓拍功能使图像更加清晰，可以将重要资料进行备份和打印，这将有利于重要资料的保存和管理。系统在回放以前资料的时候，可以自由地控制录像回放的速度，可以以快速、正常和慢速回放，甚至可以拖动滑轨播放任意时刻的录像。系统采用标准 TCP/IP 网络协议传输，支持 SMTP、FTP、DHCP Client、TCP/IP、UDP、DDNS 等应用协议。广泛适用于局域网、广域网、互联网（Internet）、无线网络（WLAN、微波、无线扩频）等，用户通过授权可以共享系统资源。七、系统功能 七、系统功能 功能功能 功能描述功能描述 考考 场场 信信 息息 防防 伪伪 学校、考场、考试时间等信息与声像实时绑定，有效防伪学校、考场、考试时间等信息与声像实时绑定，有效防伪 远程监远程监 考考 多级用户认证 通过对用户授权，实现分级权限认证，从而保证远程监考有序进行云台镜头控制 可控制各考场摄像机的转向、变倍、调焦、调光。全方位监控 考场中心监考场中心监 控控 集中实时录像 对全校考场进行实时录像，有效避免本地存储造成的考试信息丢失、修改、损坏等弊端 PC 机多画面监 考网上任意 PC 机通过校园网进行监考，每位监考人负责四个或九个班级，并在每个画面上标记班级名称及时间 系统自检功能 系统定时自检，实时自动错误报警 图画标记功能 经授权，可对监控画面标记，便于对违纪作弊学生标记、取证 现场网上监现场网上监 考考 网络电视墙 多画面集中监考、自动巡视、控制云镜动作 安安 全全 防防 范范 各保密机构如财务、库房的监控 技技 术术 交交 流流 组织教师对某班进行听课；主控室可组织管理人员对某班上课情况进行听课，不影响该班级正常上课；监监 控控 课课 堂堂 情情 况况 监控教师上课情况，了解教师执教态度、特点、优缺点；可选择任意几个班级进行轮流监控；发现学生自习时课堂纪律散乱，主控室可对该班讲话 图像抓拍打印 实时抓拍打印图像，支持多种图像保存格式 录像回放处理 回放画面，便于取证 局部放大 可将回放画面的某一局部图像进行静止放大，便于取证 资料分资料分 析析 录像分割合并 根据需要将有用途部分进行分割合并，有效利用硬盘空间 系统系统平台平台系统登录密码保护 可有效防止无授权用户进入或修改监考结果 定时自锁保护 系统可设定无人操作自动锁定功能，保证系统在运行时的安全性 网络控制功能 适用于现有网络（LAN/DDN/E1/PSTN 电话网、互联网），可在网络允许的条件下，对任意点进行现场控制 硬盘空间提示 可在界面上显示硬盘资源的占用情况 录像管理功能 可对任意点设置录像手动操作 平台管平台管 理理 定时录像功能 可分别设置每路录像的码流、录像质量,在规定时间段内自动录像，定时开关录像，实现无人值守的自动监控录像功能 影像防伪保护 有效防止第三方软件的编辑及修改功能，确保资料的真实性 文件加密保存 文件加密录制，保证文件的安全性 录像备份 支持多种备份方式（扩展硬盘阵列、热插拔硬盘、CD-RW）资料管资料管 理理 检索功能 按照文件、日期、时间、监控点、储存容量检索，方便操作及日常管理 录像方式有以下几种：A、手动控制：人工操作录像；B、自动编程：按事先安排好的时间表自动录像；C、移动侦测：当有移动物体时开始录像，移动物体离开时停止录像；D、报警联动：当有传感报警时开始录像；录像资料查询回放 按相应的时间、地点、镜头号即可检索出每一幅图像画面，可多方位录像资料查询。八、技术参数表 八、技术参数表 项目类型项目类型 嵌入式计算机嵌入式计算机 嵌入式视频服务器嵌入式视频服务器 嵌入式网络摄像机嵌入式网络摄像机 视频编码格式 MPEG4 450k3M 可调 分辨率 QCIF/CIF/D1 采集速率（帧/秒）25 室内云台可转动角度 全方位 传输方式 网络 储存格式 专用加密格式 平均无故障运行时间 20000 小时 标准工作电压 220V/50Hz 摄像机工作电压 DC12V 摄像机供电电流 350mA 云台工作电压 AC24V 照明要求（光线要求）自然光 工作温度范围-555 工作湿度范围 3090%系统拓扑图 系统拓扑图 使用使用 E-KAM 专用管理软件的监控画面界面专用管理软件的监控画面界面 图像存储图像存储 1 路网络视频设备录像占用硬盘空间计算：单位：G 带宽 1 天占用空间 7 天占用空间 15 天占用空间 2000 K 21.6 151.2 324 1500 K 16.2 113.4 243 1000 K 10.8 75.6 162 512 K 5.5 38.7 82.9 384 K 4.1 29.0 62.2 256 K 2.8 19.4 41.5 系统优势系统优势 可以利用企业内部现有的局域网来传输视频图像，使整个系统的安装变得非常简单；稳定性好；功能齐全，集成度高，具有动态 IP 功能；企业内部的所有电脑都可以看到图像，只要获得授权密码；公司领导出差在外时可以通过 INTERNET 观看视频图像；网络摄像机可外接多型号的探测器,进行监控探测；全嵌入式硬件前端设备，无需员工懂得或操作电脑上网，实现免维护；支持动态域名解析功能。IP-CAMERA SURVEILLANCE SYSTEM VIEWER 软件简介软件简介 IP-CAMERA Surveillance System Viewer 是深圳亿凯通信设备有限公司自主开发的专业网络视频监控管理系统，其基于目前最流行的 Browser/Server 构架，可以通过任何 IP 网络进行数字视频/音频的传输和管理；并提供基于 Client/Server 构架的网络视频监控管理。该软件系统支持我公司以下系列产品：EK100 系列网络摄像机、EK120 系列红外网络摄像机、EK200 网络视频服务器、EK 350 网络云台半球摄像机、EK 300 系列网络智能球以及 EK320系列智能网络高速球摄像机等，使用户能够通过局域网或广域网实现网络视频监控管理。IP-CAMERA Surveillance System Viewer 软件支持常见的 Windows 系列操作系统，例如：Windows XP、Windows2000、Windows2003、Windows Server、Windows Edition 64 professional等。并支持网络上多个工作站运行该监控软件系统实现异地分散监控管理。系统架构灵活，方便部署。此外，我公司拥有音视频通信领域的独立开发能力，并具有自主知识产权，可根据客户需要进行专门系统定制开发，不断满足各行业、客户的不同需求。系统热点功能系统热点功能 1.自建 DDNS(动态域名解析服务)系统,支持在专用软件中键入 internet 唯一标识(辅助连接网络地址)进行全球 E-KAM 联网设备的精确访问.有效解决动态 IP（如 ADSL等）接入问题，无需支付多个静态 IP 昂贵的服务费用。无需使用第三方 DDNS 域名解析服务（如花生壳等）。2.支持 NAT 穿越，当外网访问内网设备时，无需在路由器设置端口映射，完全解决用户为节省网络资源，在网络接入时采用 NAT 转换（即动态的 IP 端口转换，如果是ADSL 接入，那就是动态的 IP 端口+动态 IP 地址）而导致无法精确的网络寻址问题。即插即连，方便快捷。3.支持网络带宽自适应技术。系统可以根据实际的网络带宽自动调整图像的质量，并可以根据用户的要求实现图像清晰度优先或图像平滑度优先的调节。4.支持双码流技术，节约系统开销和网络资源。在多画面监控时，把非主要的图像（小的图像）采用低画质传输解码，以节约资源，当图像被放大时自动恢复正常的图像数据。5.支持远程解码，切换输出电视墙。配合视频解码器，在集中管理软件中设定多通道图像在指定的任何地方的联网网络视频解码器中解码，轮换输出电视墙，轮换时间可调。完全脱离 PC 运行.无地域限制。6.支持WEB SERVER，方便访问。内建WEB SERVER,支持浏览器键入IP地址或DDNS动态映射域名进行设备访问,可通过 Web 页面实现远程监看、监听、控制、录像、设置。7.内置嵌入式 Linux 操作系统，支持在线软件下载和配置设置，方便设备升级和操作管理。8.安全加密，保护隐私 9.支持对网络摄像机操作用户进行分级权限验证；系统软件支持密码验证登陆或退出，访问网络设备要求用户名和密码验证。用户密码采用 MD5 算法加密，防止被侦听破译 10.支持设备异常恢复，网络中断自动连接。11.多网络协议支持：支持网络协议有 TCP、UDP、HTTP、PPPoE、DHCP、DNS、AGMP、TFTP。12.支持多种网络接入方式：局域网 LAN 接入，无线局域网 WLAN 接入；ADSL，CATV，长城宽带等国内多种常见的网络接入方式。软件功能介绍：软件功能介绍：1.基于标准 windows 窗口的图形化界面操作软件，适合不同显示器多种分辨率模式下的全屏显示。2.支持 1/4/9/16/25/36/49/64 等多种分屏模式，支持大小画面混合分屏。3.支持多场景分页显示，每种场景可设置不同的分屏显示模式，场景间可轮巡切换，切换时间可调。4.支持对前端设备的 PTZ 操作，支持智能球的预置点以及巡航轨迹控制。5.支持对前端摄像机的监听，抓拍，以及本地录像。6.支持电子地图功能。7.支持对指定网络摄像机的本地录像资料按时间进行精确的搜索及播放。8.支持对软件系统用户以及对设备用户的添加、删除，以及对用户信息的修改。并支持将用户信息到前端指定设备的上传或下载，使软件系统用户信息和设备用户信息一致。9.支持系统日志功能，并且可以根据产生系统日志的时间段，对指定设备以及用户进行系统日志的搜索显示。10.支持对局域网际在线设备的多播搜索显示，轻松识别并设置前端网络监控设备。11.支持对前端监控设备进行指定 IP、辅助连接地址或域名的精确搜索显示。12.可以对搜索到的未知监控设备进行 IP 地址、DDNS、PPPoE 拨号以及辅助连接地址设置。13.支持时间以及标题在网络摄像机图像上的叠加显示，显示位置坐标可调。14.支持系统时间、设备时间、以及时间服务器时间的同步。15.支持对前端网络摄像机图像的亮度、对比度、饱和度、色调的设置。16.支持网络摄像机进行可变码流（VBR）以及固定码流（CBR）两种编码方式的选择，并可以设置两种编码方式下的图像质量以及帧率的设置。17.支持对运动视频图像进行平滑度优先或清晰度优先的调节。支持 CBR 编码方式下的具体码率的指定以及当前码率显示。18.支持对图像质量进行 D1（NTSC:720 x 576）或 CIF（NTSC：352 x 288）两种格式的编解码。19.支持窄带模式下的只接受关键帧或子码流设置。20.支持对 RS232 或 RS485 通信接口的设置 21.支持图像指定区域移动侦测告警，支持 8 个 GPIO 接口告警定义以及告警触发联动设置，支持告警自动连接显示。22.支持循环录像。23.可以对所有在线授权设备以及系统用户进行指定时间服务器的时间同步。