聯(lián)特微多級(jí)電子監(jiān)考系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

    一、概述

    隨著我國(guó)教育改革的不斷深入，電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，所以要發(fā)展以電子監(jiān)考為主，人工監(jiān)考為輔的新型監(jiān)考方式。現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)電子監(jiān)考方式與傳統(tǒng)監(jiān)考方式相比較，具有真實(shí)、公平、公正、實(shí)時(shí)錄像備份、事后快速查詢、無(wú)人為因素干擾等優(yōu)點(diǎn)，是社會(huì)公平競(jìng)爭(zhēng)的必然趨勢(shì)，是國(guó)家教育發(fā)展的必然要求。

    中考、高考是國(guó)家級(jí)考試，考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是國(guó)家教育考試網(wǎng)上巡查系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分。該系統(tǒng)是保證考試公平、公正，確�？荚嚢踩�的重要手段。該系統(tǒng)是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)覆蓋全國(guó)的教育考試監(jiān)控、指揮和應(yīng)急處理中心，提高國(guó)家教育考試的管理水平。

    目前全國(guó)很多省市都已經(jīng)或正在建設(shè)考試視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但采用的技術(shù)設(shè)備千差萬(wàn)別。為了規(guī)范各地教育考試視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，國(guó)家教育部提出了“國(guó)家教育考試網(wǎng)上巡查系統(tǒng)視頻標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范”，廣東省積極響應(yīng)，并于2008年2月1日下發(fā)了“國(guó)家教育考試網(wǎng)上巡查系統(tǒng)建設(shè)廣東省標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)施規(guī)范”。該規(guī)范規(guī)定了廣東省中高考視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)成方式、功能、視頻傳輸?shù)募夹g(shù)要求、流媒體傳輸協(xié)議、視頻采集和視頻傳輸設(shè)備的技術(shù)要求、聯(lián)網(wǎng)的視頻數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻數(shù)據(jù)檢索規(guī)范的構(gòu)建及聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和視頻數(shù)據(jù)的安全性要求。

    二、各級(jí)巡考中心基本建設(shè)規(guī)范

    考點(diǎn)級(jí)監(jiān)控中心：實(shí)時(shí)監(jiān)控各考場(chǎng)情況，根據(jù)需要存儲(chǔ)圖像和上傳。每個(gè)學(xué)�？键c(diǎn)監(jiān)控中心通常設(shè)置多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，經(jīng)DVR進(jìn)行編碼后，通過專線或公網(wǎng)傳輸?shù)缴弦患?jí)考試監(jiān)控中心，考點(diǎn)級(jí)監(jiān)控中心應(yīng)能存儲(chǔ)不少于7×24小時(shí)的考場(chǎng)視頻圖像。作為基層監(jiān)控中心，應(yīng)保存所有考試期間各場(chǎng)的完整視頻資料，保存期一年。主要視頻編解碼設(shè)備應(yīng)具備本規(guī)范所規(guī)定的功能。

    區(qū)、縣、市級(jí)監(jiān)控中心：接受考點(diǎn)級(jí)監(jiān)控中心傳送的圖像信息，根據(jù)需要存儲(chǔ)圖像和指揮�？键c(diǎn)監(jiān)控中心和區(qū)、縣、市級(jí)考試監(jiān)控中心共同采用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，在區(qū)、縣、市級(jí)考試監(jiān)控中心設(shè)置中心存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)本管轄區(qū)域各考點(diǎn)的重點(diǎn)、有代表性的視頻錄像資料，作為基層監(jiān)控中心重要視頻資料的備份并轉(zhuǎn)發(fā)上級(jí)監(jiān)控中心，提供多服務(wù)器服務(wù)，允許客戶根據(jù)實(shí)際需要靈活的配置存儲(chǔ)和管理服務(wù)器。如具備條件，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)建立專網(wǎng)或VPN，配置目錄服務(wù)器，將所有監(jiān)控點(diǎn)建成一個(gè)完全基于網(wǎng)絡(luò)、功能非常強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)。系統(tǒng)提供錄像的存儲(chǔ)、回放、服務(wù)。為便于管理，宜建立電視墻和巡查指揮平臺(tái)。

    省級(jí)監(jiān)控中心：接收市級(jí)平臺(tái)傳送的圖像信息、根據(jù)需要存儲(chǔ)圖像和指揮。省級(jí)監(jiān)控中心只存儲(chǔ)省內(nèi)重點(diǎn)考點(diǎn)的視頻錄像資料，省級(jí)監(jiān)控中心與國(guó)家考試網(wǎng)上巡查中心建立專線網(wǎng)絡(luò)，省級(jí)監(jiān)控中心應(yīng)建立中心存儲(chǔ)、目錄服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，為管理指揮考慮，建立電視墻和巡考指揮平臺(tái)。為保障系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，中心的目錄服務(wù)器和錄像服務(wù)器都采用雙機(jī)熱備份方式。通過視頻矩陣功能，在監(jiān)控中心的電視墻上可以任意顯示前端編碼設(shè)備的圖像。建立考試指揮數(shù)據(jù)庫(kù)，重點(diǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、GIS地圖目錄、遠(yuǎn)程視頻會(huì)議、網(wǎng)上巡考、網(wǎng)絡(luò)通知公告等等。

    三、考點(diǎn)級(jí)監(jiān)控建設(shè)方案

    ①前端系統(tǒng)

    在規(guī)范中，要求前端監(jiān)控設(shè)備滿足以下具體要求：支持SIP協(xié)議，作為SIP終端，由后端管理設(shè)備統(tǒng)一管理。采集巡查、監(jiān)控的視音頻信息等；以全天候、多方位、固定、定時(shí)或移動(dòng)偵測(cè)的方式對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效、清晰的監(jiān)視；在每個(gè)考場(chǎng)前后角落兩個(gè)部位各安裝1臺(tái)攝像機(jī)，安裝在角落的攝像機(jī)要監(jiān)視到整個(gè)教室，其監(jiān)視角度必須≥90°（墻角一般是90°）。其中前端為廣角（≥90°）槍式彩色攝像機(jī)，后端為廣角（≥90°）一體化球機(jī)。

    根據(jù)規(guī)范在學(xué)�？紙�(chǎng)前面安裝一臺(tái)SIP廣角網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，并連接一臺(tái)高保真原聲靜噪拾音器。攝像機(jī)視角范圍達(dá)到100°，在最大視角下能同時(shí)清晰監(jiān)控所有考生正面信息和教室前、后的監(jiān)考老師。攝像機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)音視頻等數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，通過以太網(wǎng)絡(luò)傳送到后端管理設(shè)備。在考場(chǎng)后端安裝一臺(tái)SIP廣角網(wǎng)絡(luò)智能變速球，變速球具備22倍光學(xué)變焦，10倍數(shù)碼變倍功能，可放大縮小監(jiān)控范圍，一旦發(fā)現(xiàn)考場(chǎng)有情況，通過變焦來(lái)個(gè)大特寫，讓細(xì)微的變化也能呈現(xiàn)在監(jiān)控畫面中，保證考試的公平公正。

    ②傳輸系統(tǒng)

    規(guī)范中要求傳輸網(wǎng)絡(luò)可以是專網(wǎng)、公共通信網(wǎng)絡(luò)，也可以是專為巡考管理系統(tǒng)建設(shè)的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)；是建立在通訊設(shè)備之上的IP網(wǎng)絡(luò)。各考點(diǎn)系統(tǒng)采用局域網(wǎng)傳輸。通過有線或無(wú)線等傳輸媒介，經(jīng)編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、光/電或數(shù)/模轉(zhuǎn)換等方式，將前端設(shè)備的圖像及報(bào)警信號(hào)傳輸至控制設(shè)備。可單獨(dú)或組合選擇有線（光纖、同軸電纜、電信寬帶等）或無(wú)線（微波、擴(kuò)頻\跳頻、公共無(wú)線寬帶等）傳輸方式。具有動(dòng)態(tài)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況和網(wǎng)絡(luò)帶寬的能力，具有全系統(tǒng)帶寬管理和流量控制能力。支持大用戶量的并發(fā)接入，保證在大量圖像訪問情況下系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。

    根據(jù)以上規(guī)范，結(jié)合實(shí)際，每個(gè)學(xué)�？紙�(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采取單獨(dú)組網(wǎng)，以IP專網(wǎng)模式運(yùn)行，體現(xiàn)出考場(chǎng)監(jiān)控的特殊性、重要性，更重要的是保證考場(chǎng)監(jiān)控的安全性。

    ③監(jiān)控中心（包括后端管理與顯示控制）

    ⅰ后端管理

    電子巡考的監(jiān)控重點(diǎn)在考點(diǎn)級(jí)（即學(xué)校）監(jiān)控中心，集中實(shí)現(xiàn)監(jiān)控資源的控制、管理和監(jiān)視等功能。通過授權(quán)也可在用戶終端對(duì)監(jiān)控資源進(jìn)行訪問和控制。控制管理的主體主要包括視頻矩陣、服務(wù)器等設(shè)備，以及監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)，控制管理的對(duì)象涉及本地監(jiān)控系統(tǒng)的所有設(shè)備。

    用戶終端包括各級(jí)考務(wù)工作人員和其他職能部門用戶所使用的終端設(shè)備。用戶通過用戶終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控資源的訪問和控制：按照指定設(shè)備、通道、時(shí)間、報(bào)警信息等要素檢索歷史圖像文件并回放；回放支持正常播放、快速播放、慢速播放、逐幀進(jìn)退、畫面暫停、圖像抓幀等；支持回放圖像的無(wú)級(jí)播放；用戶可提供對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行獨(dú)占性控制的鎖定及解鎖功能，鎖定和解鎖方式可設(shè)定；在考試期間可以由具有相應(yīng)權(quán)限的管理人員鎖定攝像機(jī)，使之不能變焦或轉(zhuǎn)動(dòng)，避免泄密等事件。

    監(jiān)控中心具有對(duì)接入的用戶進(jìn)行授權(quán)和認(rèn)證的功能。用戶及權(quán)限管理可由各級(jí)監(jiān)控中心獨(dú)立執(zhí)行，也可集中執(zhí)行。各級(jí)監(jiān)控中心，均可對(duì)巡檢、報(bào)警、視音頻、系統(tǒng)日志等信息予以存儲(chǔ)。存儲(chǔ)和備份的報(bào)警、巡檢等歷史數(shù)據(jù)信息，可在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中依據(jù)授權(quán)進(jìn)行訪問。用戶及權(quán)限管理模塊定義用戶對(duì)設(shè)備的操作權(quán)限、訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限和使用程序的權(quán)限。

    考場(chǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)具備保證信息安全的各項(xiàng)措施，包括身份認(rèn)證、設(shè)備認(rèn)證、前端設(shè)備和社會(huì)監(jiān)控中心的接入安全、移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的接入和傳輸安全、圖像信息的防篡改等。

    按照以上規(guī)范，學(xué)�？紙�(chǎng)監(jiān)控中心設(shè)備主要由SIP路由器、視頻交換網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控管理平臺(tái)、存儲(chǔ)服務(wù)器、監(jiān)控客戶端組成。

    SIP路由器主要協(xié)調(diào)多級(jí)監(jiān)控中心的互聯(lián)互通，其具體作用在多級(jí)巡考中心建設(shè)中詳細(xì)介紹。

    視頻交換網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送的單組播媒體流，以單播或者組播的方式轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控客戶端進(jìn)行解碼播放。視頻交換網(wǎng)關(guān)既是網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控組播媒體流轉(zhuǎn)單播媒體流的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，又作為流媒體服務(wù)器進(jìn)行單播媒體流的分發(fā)。

    監(jiān)控管理平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的用戶和設(shè)備進(jìn)行管理。提供完善的用戶權(quán)限管理功能；提供用戶統(tǒng)一的訪問入口；提供監(jiān)控客戶端應(yīng)用軟件和基于IE瀏覽器兩種接入系統(tǒng)的途徑，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畫面查看、錄像調(diào)看等功能；提供靈活的錄像計(jì)劃及錄像查詢模式；提供電子地圖功能，將視頻、地圖、報(bào)警聯(lián)系起來(lái)綜合處理；支撐上級(jí)監(jiān)控中心和多個(gè)分控點(diǎn)分別監(jiān)看和控制。存儲(chǔ)服務(wù)器提供海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

    ⅱ顯示控制

    在學(xué)校監(jiān)控中心配備視頻解碼器對(duì)前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)數(shù)字視頻進(jìn)行解碼，通過畫面分割器分割后以多畫面形式顯示在多臺(tái)監(jiān)視器上；中間大屏可以單畫面輪循的方式顯示每個(gè)考場(chǎng)的監(jiān)控畫面，也可固定不變地重點(diǎn)監(jiān)控任意某個(gè)或多個(gè)考場(chǎng)的單個(gè)或多個(gè)監(jiān)控畫面。監(jiān)控管理平臺(tái)結(jié)合視頻解碼器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字矩陣的功能，讓任一路視頻顯示在任一臺(tái)監(jiān)視器的任一畫面窗格內(nèi)。在監(jiān)控中心配備用戶終端（監(jiān)控客戶端），可在授予的權(quán)限內(nèi)管理配置監(jiān)控系統(tǒng)。這樣可避免因經(jīng)常在監(jiān)控管理平臺(tái)（監(jiān)控管理平臺(tái)相當(dāng)于監(jiān)控系統(tǒng)的大腦）操作而影響整個(gè)考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。用戶終端（監(jiān)控客戶端）還可在授予的權(quán)限內(nèi)實(shí)現(xiàn)多畫面實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、調(diào)看錄像等功能。

    四、各級(jí)巡考中心建設(shè)方案

    各級(jí)巡考中心的建設(shè)所需設(shè)備主要有： SIP路由器、系統(tǒng)管理服務(wù)器、視頻矩陣、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、顯示設(shè)備（電視墻/大屏幕顯示器/大屏幕投影設(shè)備）

    “國(guó)家教育考試網(wǎng)上巡查系統(tǒng)建設(shè)廣東省標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)實(shí)施規(guī)范”中SIP路由器是保證最小網(wǎng)絡(luò)巡考（學(xué)校）系統(tǒng)正常運(yùn)行的核心設(shè)備。

    SIP稱為會(huì)話初始協(xié)議（Session Initiation Protocol)。SIP是Internet工程任務(wù)組（IETF）提出的建議中的一項(xiàng)協(xié)議，其目的是為了替代H.323的部分協(xié)議。SIP借鑒了HTTP和SMTP，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并具有可擴(kuò)充性和可擴(kuò)展性；SIP能提供良好的QoS支持；SIP能全面滿足NGN的特性要求，是NGN在IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)VOIP和多媒體通信的重要解決方案。

    在規(guī)范中SIP路由器的主要功能是構(gòu)建一個(gè)互聯(lián)互通的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng), 統(tǒng)一管理接入的SIP終端（包括用戶、視頻交換網(wǎng)關(guān)、存儲(chǔ)服務(wù)器、視頻編碼器等）。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的互連互通是指上級(jí)監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程客戶端（可能是視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、遠(yuǎn)程監(jiān)控或網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備）在雙方SIP路由器的協(xié)調(diào)下從下級(jí)監(jiān)控制中心的遠(yuǎn)程服務(wù)端（可能是視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、DVR設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備）獲取視頻流并實(shí)現(xiàn)相關(guān)的控制�？缂�(jí)調(diào)用視頻數(shù)據(jù)時(shí)（如省級(jí)遠(yuǎn)程客戶端調(diào)用校級(jí)監(jiān)控中心數(shù)據(jù)）處于中間級(jí)的監(jiān)控中心也能夠在SIP路由器的協(xié)調(diào)下從下級(jí)監(jiān)控中心獲取視頻流并轉(zhuǎn)發(fā)到上級(jí)監(jiān)控中心，中間級(jí)的監(jiān)控中心需要視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，中間級(jí)監(jiān)控中心的視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器對(duì)上級(jí)監(jiān)控中心而言為遠(yuǎn)程服務(wù)端，對(duì)下級(jí)監(jiān)控中心而言又是遠(yuǎn)程客戶端。

    通過SIP協(xié)議交換控制信令，下級(jí)監(jiān)控中心通過RTP/RTCP協(xié)議向上級(jí)監(jiān)控中心發(fā)送音、視頻數(shù)據(jù)。SIP路由器實(shí)現(xiàn)SIP地址解析、信令轉(zhuǎn)發(fā)、流媒體的NAT穿越、統(tǒng)一管理接入的SIP終端（包括用戶、視頻交換網(wǎng)關(guān)、流媒體矩陣）、 SIP終端的接入認(rèn)證功能、SIP終端訪問呼叫過程控制、SIP終端遠(yuǎn)程訪問權(quán)限控制、建立SIP路由器間的信任關(guān)系、媒體流的匯聚等功能。

    依托各級(jí)巡查中心，還可擴(kuò)展建立五大功能軟件，包括網(wǎng)上巡查、視頻會(huì)議、考務(wù)綜合管理、應(yīng)急指揮、考生服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)全方位的業(yè)務(wù)管理。

    結(jié)束語(yǔ)

    “電子考場(chǎng)”被確認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)各類考試公開、公正、公平的最有效手段，也是國(guó)家教育考試巡查發(fā)展方向。各地區(qū)將陸續(xù)在轄區(qū)內(nèi)全國(guó)教育統(tǒng)一考試定點(diǎn)考場(chǎng)建立考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，考試院校將通過考場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)全市各組考單位的遠(yuǎn)程電子巡查及應(yīng)急指揮；區(qū)縣考試中心實(shí)現(xiàn)對(duì)本區(qū)縣各考點(diǎn)、考場(chǎng)的巡查和監(jiān)控；考點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)各考場(chǎng)的監(jiān)控、考試全過程的錄像及信息存儲(chǔ)�！半娮涌紙�(chǎng)”系統(tǒng)將逐步承擔(dān)起“電子警察”的任務(wù)。