电子监控系统建设工程系统方案设计大学毕设论文Word下载.docx
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没有线缆长度和信号衰减的限制,因为网络是没有距离概念的,由于全数字网络化监控系统采用网络来传输,对远端的控制和数据传输,彻底的抛弃了地域的概念.
2、可扩展能力：
因所有的设备都以IP地址进行识别,增加设备只是意味着IP地址的扩充,同时由于控制中心需要同时观察的摄像机图像有限,这就意味着在无需扩充网络带宽的条件下可以任意无缝扩展系统设备.
3、庞大的网络监控：
由模拟到数字的转换,采用统一的协议在网上传输,系统具有很强的兼容性,接入方式灵活,能够充分满足任何特殊,复杂的要求。
我们所使用的深圳亿维产品正是顺应数字技术发展的趋势，采用嵌入式技术专门为教育行业量身订做的嵌入式网络电子考场，它在每个教室都安装一台网络视频编码服务器，它将摄像机信号采集压缩，并通过校园网传输到网络中心，存储在网络硬盘上。
硬盘录像技术解决了图像数字化存储的问题，而嵌入式网络终端方案实现了从图像处理、传输、存储及管理的整个数字化过程。
数字技术很灵活，它不仅仅是像硬盘录像技术那样对模拟技术进行延伸，而且通过软件加入大量模拟技术无法企及的功能：
如档案处理、远程传输、在非考试时期用作视频会议等等；
由于教室端采用了特定开发的网络视频编码服务器，极大的提升了系统的稳定性、可靠性、灵活性、实用性，从而使系统具有强大的扩展性，只要升级软件，就可以提升整个系统的功能，使整个系统保值升值。
本方案采用深圳亿维的嵌入式网络电子考场进行设计。
该方案完整，设计具有前瞻性，满足长远发展。
系统结构灵活，采用模块化设计，支持多种典型应用模式。
系统建设既可一步到位，也可以根据学校资金及需求状况分阶段建设。
无论一步到位还是分步实施，整个系统都能够协调一致，构成一个满足相应需求的功能应用系统，不会造成重复建设或系统冲突。
本方案由深圳亿维锐创科技有限公司为XXXXXXX电子监考系统建设工程项目设计。
嵌入式网络电子考场包括网络视频编码服务器、嵌入式视频服务器、嵌入式网络监控终端三套方案。
我们认真分析了用户的需求，结合我们多年服务于教育的经验，充分考虑用户目前的实际需求与未来扩展相结合，以嵌入式视频服务器为主体，采用当前先进的计算机网络、教育信息化技术，精心而细致的设计了本方案。
将最好最新的IT技术应用于教育是我们努力的目标。
感谢株州十八中提供给我们这样一个宝贵的机会。
第二章项目综述及需求分析
2.1项目描述
项目名称：
株州十八中高考电子监控系统建设工程
建设单位：
株州广播电视产业集团股份有限公司
方案设计：
拟承建方：
2.2电子监考趋势分析
电子考场是利用电子信息技术作为监考的辅助手段，是将考场的信息在监考中心集中存档管理的应用系统。
近20年来电子信息技术飞速发展，从模拟技术跨越到数字技术时代，图像处理技术、网络技术、嵌入式计算机技术、信息存储技术等重要的数字技术不断发展，电子考场系统也不断革新。
我公司所选用的深圳亿维正是顺应数字技术发展趋势，推出了“第三代电子考场”的三套解决方案分别是：
网络视频编码服务器方案
嵌入式视频服务器方案
嵌入式网络监控终端方案
不同于从事监控行业的传统公司，深圳亿维公司是一家从事于教育行业的专业公司，有十年的教育领域背景。
监控行业的传统公司推出的是单纯针对监控应用的产品，主要面向银行、机场等等领域，没有考虑学校的特殊应用场合。
在学校里，电子监考只有几天的使用需要，在考试之外的大量时间，学校的主要任务都是教学。
深圳亿维充分考虑了这一特点，推出的三套方案，除了能用于电子监考外，还能用于日常教学，如：
教学观摩、远程互动教学、教学交流、视频会议等等，特别是网络视频编码服务器方案，具有教学信息化专业解决方案的所有教学功能，使学校一步到位，既建设了电子监考系统，同时还建设信息化教学系统；
后两套方案是简化版本，具有电子监考功能及部分与视频有关的教学功能（如教学观摩、视频会议等等），今后可以扩充所有教学功能，使学校可以逐步进行信息化建设。
2.3设计描述
2.3.1设计目标
新建的株州十八中考场监控系统是适应各种考试监考要求的考场监控系统，系统同时具备监考和教学管理的功能。
作为株州十八中的新一代数字监控系统，在总结第一代数字系统和过去模拟系统的经验和教训的基础上，尽量控制全系统全寿命的投资效费比。
新的株州十八中十八中、二中考场监控系统采用目前国际上成熟的总体成本最低的适合学校使用需求的基于以太网的数字化解决方案，是株州十八中十八中、二中校园网的有机组成部分。
系统采用开放性的技术标准，要建成一个兼容性好、可维护性强、质量优良的监考系统。
2.3.2设计原则
方案设计体现了整个系统工程的实现思路，它是今后工程实施的技术基础和依据。
因此好的方案设计对整个工程是至关重要的，必须设计时坚持几个基本的原则：
（1）先进性与实用性原则；
（2）稳定性原则；
（3）标准化与开放性原则；
（4）易用性原则；
（5）经济性与可扩充性原则等。
先进性与实用性
我们从学校教学管理的实际需求出发，在系统设计和设备选型充分注重实用功能、降低总体投资：
电子监考终端为高度集成化的专用产品，实现网络电子监考及教学评估、数字广播接收、IP电话应用的集成，以最优的性能/价格比实现先进性与经济性的完美统一。
该系统采用先进的H.264\MPEG4视频压缩技术，具有图像清晰、分辨率高、实时监控、同步备份、事后查询的特点。
该系统构架在校园以太网络平台上，符合TCP/IP协议标准的计算机校园网应用，是一个全数字的电子监考解决方案。
稳定性
该系统应能够要满足电子监考的功能，同时满足学校日常教学需要，如教学评估、无干扰听课、数字广播的接收。
但是作为电子监考系统，他的稳定性是毋庸置疑的，因为这关系到数百万的考生的切身利益，是公平、公正的保证。
我们要选择性能稳定的电子监考专用产品。
标准化与开放性
标准化与开放性原则要求选用的设备、软件和通讯协议符合国际标准或工业标准。
由于学校信息化建设已经或准备建设，要采用结构化综合布线标准、以太计算机网络标准，要使网络硬件环境、软件环境、通讯环境、操作平台与高层应用系统之间的相互依赖性减至最小，便于发挥各自的优势。
网络视频服务器都以IP地址进行标识，该系统可直接连入网络，无线缆长度和信号衰减的限制。
网络是没有距离概念的,它彻底抛弃了地域的限制，实现远程监控和管理。
开放性体现在以下方面：
能适应计算机硬、软件技术的迅速发展。
硬件上简便的重新组合能够支撑新环境要求和适应新技术的发展。
底层应用系统支撑软件的版本升级对高层应用系统的影响应局限在可控制的范围内或无影响。
在尽量少变动或不变动硬件体系结构的同时，能适应学校管理体制和组织结构的变化。
应用系统能适应用户发展的新要求，易于修改和扩展新功能
易用性
以提高系统的整体运行效率为出发点，根据简便性原则，针对系统内操作人员的实际情况和实际操作需要，全面系统操作链进行优化设计，使信号采集、传输和操作控制等各子功能应用的操作实现最优的效率状态水平。
经济性与可扩充性
追求经济实用的系统是每个用户的心愿，但经济并不意味着价格的最低，而是综合性能、质量、服务之后的性能、质量、服务价格比的最优。
较高的价格可能意味着较好的质量与服务。
我们公司并不追求最低价格。
因为盲目追求低价格，最终只能导致降低设备档次，降低服务质量，不符合双方的长远利益。
我们只是在保证设备档次和服务质量前提下保证合理利润，使客户享受到最优的性能质量、服务价格比。
同时我们亦会设计出几种不同配置的系统，满足不同资金条件客户的需求。
在达到总设计目标的前提下，争取高的性能/价格比，力争少花钱，多办事。
校园网应有良好的可扩充性，随着网络技术的不断发展和增加新的任务、扩充新的能力，系统应能方便升级且能最大的限度保护现有的投资。
2.3.2设计技术规范
方案设计中涉及许多株州广播电视产业集团股份有限公司为教育行业专门开发的专用产品，为保证这些专用产品的质量，制订了本公司的企业内部标准。
所有设计中采用的专用产品，其生产检验过程符合深圳亿维现代技术有限公司制定的企业产品标准。
外围产品设计遵循同行业其他标准：
中华人民共和国公共安全行业标准GA/T75－94《安全技术防范工程程序和要求》。
中华人民共和国国家标准GB50198－94《民用闭路监视电视系统工程监视规范》。
中华人民共和国公共安全行业标准GA／T70－94《安全技术防范工程费用概预算编制办法》。
IEC574－7／GB12641《视听、视频和电视设备及系统维护操作的安全要求》。
IEC574－3／SJ／Z9141－2《视听、视频和电视设备及系统：
视听系统设备连接》。
IEC65／GB8898－88《电网电源供电的家用和类似一般用途的电子有关设备的安全要求》。
《民用建筑电气设计技术规范》JGJ/T16-92
《建筑电气设计技术规范》JGJ16-83
《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
2.4需求分析
2.4.1基本需求描述
（一）电子监考系统具体功能要求：
1、实时监视监听功能
总控室能同时监视所有考室的全部实时实地情况（画面延迟不大于200毫秒），能切换任一考室的声图信息到主画面，能任意手动锁定到每一考生的细节情况。
声图信号稳定、准确、清晰、同步，监视墙上单一考室可视画面的对角线长不短于12.5英寸（即25英寸彩电的1/4画面大小），主监视画面的对角线长度不短于34英寸。
主监视画面可自主设定的时间间隔，自动轮换显示各考室声图信息。
监控过程中，未手动锁定的考室，摄像机不能始终停留在某一位置，应不停地扫描。
2、实时强大的抓拍、同步录音、录像功能
能进行多通道实时同步录像（即所有考室的音频和视频进行实时同步录像），应用先进的压缩技术，节省硬盘存储空间，处理后的彩色图像分辨率不低于352×
288像素，单路同步图象帧频为25（PAL）。
具有完善、编制方便的录像策略，可实现定时自动录象、分时自动录象、手动录象、定时关闭录象等，内容可添加摄录时间、摄像机信息及一定的文字信息（如考场号等）。
具有灵活的录像回放控制方式，可快放、慢放、倒放、暂停，具有灵活的实时单幅截图功能，文件快速索检功能，即资料可按照文件、日期、时间、考场等进行索检。
录像信息文件的存储格式要采用通用播放软件都能播放文件格式，若文件格式为特定的，应免费提供相关软件。
录像信息文件用独立专用的硬盘作为存储介质，并能方便拆除、移动（每台录像服务器配2块硬盘）。
（保证1块硬盘存16小时以上信息）⑥中控机可以对任一考室的监控信息，进行锁定、抓拍、录像、录音，并存储。
⑦考场信息防伪功能。
3、简便、直观、易懂的人性化的操作控制
系统要求采用中文操作界面，具有中文提示，操作人员可根据屏幕提示，无需专业培训就能就可进行系统操作。
系统前端设备采用机房统一集中供电方式。
4、具备远程监控功能
根据省考院要求，上级主管部门的授权用户能通过现有的INTER网在远控计算机上，对任一考室进行电子巡考。
动态IP功能，即当用户使用ADSL等动态IP接入INTERNET时，只要给用户权限，授权用户可以方便对任一考室进行巡考、录像。
能远程控制云台的上下左右转动，镜头光圈、焦距、变倍的调节。
5、系统安全性高，保密性强，运行稳定有保障
系统应具备日志查询和管理功能，视频源丢失自动报警功能。
系统长时间运行稳定可靠（保证连续24小时工作无故障）、兼容性强、功能强大，安全性高，设置方便、灵活，用户分级授权，能有效防止各种非法操作。
前端视频服务器具备断电、断线自动恢复继传功能。
对电压不稳、突然停电要有可靠的保障措施保证系统的稳定运行（要求采用在线式UPS电源）其容量要保障所有设备的正常运行至少4个小时以上（包含原有的广播信号系统）。
要有可靠的防雷措施，确保雷雨天气里系统设备的安全及运行的稳定。
（中心控制室防雷，设备、电源、等电位防雷）
⑥防雷接地要求：
按相关规定设计系统时，选用的设备应符合电子设备的雷电防护要求；
系统应有防雷击措施，应设置电源避雷装置，宜设置信号避雷或隔离装置；
系统应等电位接地，接地装置应满足系统抗干扰和电气安全的双重要求，并不得与强电的电网零线短接或混接。
系统单独接地时，接地电阻不大于4Ω，接地导线截面积应大于25mm2。
6、技术先进、容量充足，扩容升级方便
容量充足，增删监控点方便、快捷。
对于十八中考点的总控室装配要求在不更改主干线路和不添加
任何设备的前提下（仅添接考室内的摄像机），扩容使监控考室总数达到121个。
7、主要器材设备选用的要求
采用目前最新的全数字网络监控方案，主干线路信号要求采用光缆传输，确保质量。
要求每一考场到总控室的信号传输介质独立单一，不共用现有的校园网的线路。
摄像机要求有半球遮罩的，可以有效的保护镜头。
一体化彩色数码摄像机要求：
具有自动调焦、内置变焦（光学变焦大于22倍，），480以上的水平分辨率，最低照度0.03LUX，有中文显示的菜单。
⑤为确保信息质量，视频服务器要求采用单路。
⑥云台水平转动角度不小于355°
，垂直转动角度不小于90°
，内置解码器。
（二）相关附属配套设备
1、考区总控室与场外联络员联络通讯工具
数量：
79台。
要求选用集群对讲机，全部配备耳麦。
③对讲机要求信号能覆盖整个考点，保证通讯畅通。
④要求高功率状态下待机不小于8小时。
⑤功能强大，具有主呼、选呼、群呼、单向呼、自动重呼、繁忙排队、回叫等功能。
2.4.2标书应答及具体分析
1、标准和规范化：
要选择符合工业标准的网络通信协议、操作系统、网络平台和系统软件，系统设计必须标准化、规范化，并具有开放性。
此次项目，我们公司推荐的是亿维嵌入式监控系统—网络监控终端方案，此套系统是建立在计算机网络的基础上，符合TCP/IP网络通信协议，终端采用的软件为嵌入式Linux系统，管理平台软件建立在微软的Windows操作系统上，整套系统做到了稳定可靠；
并具有良好的开放性。
2、先进性和成熟性：
为保证整个网络系统结构、网络技术的先进性以及网络运行的可靠性，须选择合理的、实用的便于扩展与升级的网络拓扑结构。
网络系统所用设备、器材以及软件产品，选择技术先进的、有技术质量保证的、为广大用户认可的正规厂家的产品。
为保证整个网络系统结构优良，我公司根据学校的实际需求，推荐了网络监控终端的电子监考方案，主要的出发点为考虑学校日后的升级以及电子监控系统的扩展应用，通过扩展相应的其他设备，避免了电子监考系统一年只用3天的尴尬境地。
同时提供了有质量保证的正规厂家产品：
如YAAN云台、CNB一体化摄像头，华为交换机，POFLY专用工控机等，以确保高考监控的公正性。
3、安全性和可靠性：
考场电子监控系统是一个相对公开的系统，而普通高考又是相对保密的活动。
需要软件和硬件两方面采取措施以保证整个网络系统安全、可靠运行。
高考的电子监控是相对保密的活动，亿维网络监控终端在硬件上采用了专用的芯片，在采集视频数据的同时，将学校的班级、名称、日期、时间等信息实时绑定，录制的数据没有任何更改的余地；
软件上进行了二次加密，只有专用的播放工具才能够播放录制的文件，确保了高考录制资料的严肃性和真实性。
4、易于管理和易于维护性：
考场电子监控系统是一个比较复杂的系统，在设计、组建一个网络时，必须采用先进的、标准的、界面友好的网络管理软件，管理人员易于系统的使用、管理和维护。
此次推荐的亿维网络监控终端方案，在产品的设计之初就考虑了系统的管理和维护必须方便于管理人员的宗旨，整套网络布线符合国际标准，产品为嵌入式硬件设计，可以做到零管理、免维护，软件界面简单易用，系统设计规范，极大的降低了管理成本。
2.4.3现场环境描述
第三章嵌入式网络电子监考系统介绍
一.1系统综述
深圳亿维现代技术有限公司是国内率先致力于教学信息化、服务网络教学的高新技术企业。
十年来，深圳亿维一直站在教育信息化事业的前列，为全国中小学研发了一代又一代的教学信息化产品。
凭借十多年的教育信息化工作经验，结合自身强大的技术优势，在充分理解了教育信息化的根本目标后，深圳亿维于2002年推出第一代全数字信息化产品——教学信息专业解决方案。
“亿维”实现了在校园网基础上的多网合一，取代了以往校园里各个独立的系统，将“多媒体教学系统”、“数字监控/教学评估系统”、“智能广播系统”、“闭路电视系统”、“双向控制系统”、“电子监考系统”等系统应用有机的、完整的整合于校园网络平台上，从而彻底解决了基于校园网基础上的教学信息化应用。
随着信息化的发展和基于教学应用的不断深入，基于校园的数字化电子监考系统也逐渐开始成为校园当中的一个主要的应用，中庆公司在原有教学信息化专业解决方案的基础上，经过对市场的调研和监考在校园应用中的实际需求，开发出了电子考场系统。
本着以专用、易用、够用、先进可靠的原则，采用嵌入式技术设计了全新的网络电子考场系统，作为一套综合性的电子考场系统，不但实现了电子监考的功能，而且还填补了学校在日常工作中的教学问题。
通过深圳亿维监控终端，提供基于校园网络的电子监考系统，是以保障安全为目标而建立起来的校园考试安全技术防范系统，系统可及时发现作弊等行为、报警并阻止作弊，同时为考试现场提供证据，提醒监考人员采取适当的防范措施。
根据通过安装在教室内及校园重要部位摄像头连接中庆嵌入式终端，提供网管中心服务器或授权用户，对全校考场进行有效的监视和实时硬盘录像，可以直观地掌握现场情况，及时发现处理问题，以便为整个学校提供更安全更可靠的电子网络高效管理手段，为保障学校的考试规范化、安全化，迅速而有效地发现、禁止或处理考试违规事件、校园安全隐患的发生提供了最便捷的途径。
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。
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（NetworkVideoServer，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。
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。
一.2系统特点
保护力科技发展有限公司电子考场专业解决方案是基于计算机网络的高性能、高可用性、高可靠性的强大媒体信息化教学平台，不但应用于局域网，在城域网也能很好应用。
它利用现代化的多媒体技术和网络技术及视频压缩技术，将教学设备、教学软件与教学手段有效的组合起来，为学校提供了一个全方位的数字化电子考场系统。
作为一个完整的信息化电子考场平台，它具有以下的特点：
电子考场系统是专门为教育行业量身定做的电子考场专业解决方案。
它建构在标准的百兆/千兆校园网上，以校园网为基础，与校园网完全融合，也能与教育城域网、公众社区网无缝衔接。
电子考场系统的一个突出技术特点是充分运用嵌入式计算机技术，所有硬件设备都是基于嵌入式技术，从而保证整个系统非常可靠、稳定、安全。
“亿维”中有一项自主开发的远程开关机技术。
计算机网卡虽然也有远程开关机功能，但是开关机失败率很高。
“亿维”采用的技术能保证100%成功，这样保证了系统管理员可以实现100%的远程设备管理。
电子考场系统包含一个功能完善的电子考场专用软件平台，采用嵌入式软件开发方法开发，保证整个电子考场系统的稳定可靠。
这个特点，今年（2003年）保障了数十个学校的高考听力和电子监考。
整个软件平台已通过软件评测，成绩是“双优”。
电子考场系统在完成电子考场系统应用的同时，还可通过升级的方法将广播网、教学评估网、多媒体教学网、有线电视网等等传统模拟网络全部融入校园网，实现了“多网合一”，并且不断强化多媒体、视频交互功能，使校园网成为一个多媒体教学互动平台，实现一个真正意义上多媒体综合校园网。
电子考场系统将嵌入式计算机技术、网络通信技术、音视频技术、DSP技术完美结合。
在完成了电子考场的应用后，也可在学校日常的信息化教学工作中，同时支持课堂的信息化教学、智能广
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