视频监控在标准化考场的应用及扩展功能探讨

范少芬

摘 要： 视频监控是网上巡查系统和视频指挥系统应用中的关键技术，系统的实现由前端、传输/显示、顯示/控制三个部分组成。系统可通过高清网络摄像机对考试全过程进行实时监控，通过对音视频进行存储，可对录像进行检索、回放和备份。该套系统建成之后还可扩展到日常教学、校园安防监控系统和舞弊行为智能分析系统等应用。

关键词： 视频监控； 标准化考场； 高清网络摄像机； 网上巡查系统

中图分类号：TP277 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）09-24-03

Abstract： Online patrol system and video control system in standardized examination classroom are comprehensive examination application systems based on network video monitoring technology. The system is composed of three sections which are front-end， transmission/storage， display and control. The system can real-time monitor the examination classroom via high quality IP cameras， the video and audio of the cameras can be stored， retrieved， playback and backup. As an application extension， the system can also be used in the daily teaching work system， school security monitor system and intelligent analysis system of fraud behavior.

Key words： video surveillance； standardized examination classroom； high quality IP camera； online patrol system

0 引言

高清视频监控的应用从常规的安防业务逐步扩展到支持决策的智能系统，广泛地应用于学校、医院、交通、金融、航空航天等各行各业，其具有网络传输、数字信号、高分辨率和人工智能等特点。模拟、标清的闭路电视技术逐步被淘汰。为加强国家考试的管理水平，维护国家考试的权威性、公平公正和严肃性，我校进行了标准化考场的建设。标准化考场平台主要包括考生身份验证、网上巡查、考试业务管理、视频指挥、作弊防控五大系统[1]。高清视频监控是网上巡查系统和视频指挥系统的关键技术。

在标准化考场系统中，在考场中安装摄像头进行实时监控并开启全程录像，并在考场醒目位置张贴“全程监控”的告示，这样可对考生和监考人员起到威慑、提醒和事先预防的效果。在考试过程中，通过查看考场的实时监控画面和网上巡逻，可对监考人员和考生进行现场监督，对作弊行为能够及时的发现和干预，起到事中控制的效果。考试结束后，对于考试过程中一些可疑的行为，可通过查找和回放考场录像进行取证，起到事后取证的作用[1]。

1 标准化考场系统

1.1 标准化考场系统架构

标准化考场教室配置高清网络摄像机、拾音器、同步计时电波钟、无线信号屏蔽仪等设备，通过高清网络摄像机及拾音器完成标准化考场音视频信号的采集，经学校网络系统传输至后端服务器解码到大屏显示，同时采用专业网络存储设备对视频进行录像备份，其系统架构图如图1所示。其中，小教室（100座内）配置2个高清网络摄像机面向学生，1个高清网络摄像机面向教师；大教室（100-200座）配置4个摄像机面向学生，1个摄像机面向教师。

网上巡查系统和视频指挥系统就是依托视频监控技术建立起来的网上监考和指挥系统，由数据采集/音视频编码、传输/存储和解码/显示等部分组成。根据《安全防范工程技术规范》（GB 50348-2004），整个音视频的信息链由以下三个部分组成[2]。

⑴ 前端设备：通过安装高清网络摄像机采集考场的实时画面，安装拾音器采集考场的声音信号。每个考场安装2-4个摄像机面向学生，1个摄像机面向教师。所有监控点使用的摄像机均为1080P分辨率的高清网络摄像头，图像码流设备为2Mb/s，帧率为30f/s。所有摄像机均可进行局部电子放大，使用该功能可在需要的时候提供更多的现场细节，同时1080p分辨率又能局部放大的同时保证其画面的清晰度。调整面向学生的摄像头的角度，确保整个考场无死角。对于摄像头的命名采用“考区”+“考场名”，如：竞秀北楼102，并且在实时视频画面中添加的字幕跟摄像头的命名保持一致，以方便后期维护和查询。

⑵ 传输和存储：通过三层交换机接入前端设备和后端存储服务器；项目的存储架构为分布式和集中存储相结合的方式，存储设备包括网络视频录像机（Network video Recorder，NVR）和IP-SAN。在前端摄像机汇聚的地方接入一个网路视频录像机（NVR），用来保存前端摄像头的本地录像。配置IP-SAN以保存全网的数据/录像文件，进行集中存储。采用IP-SAN磁盘阵列的海量视频存储架构和RAID5技术，可对视频进行检索，对录像进行备份下载等。我校标准化考场此次建设共有62间，216个监控点，按码流配置2Mb/s，能满足至少30天存储不覆盖，需要存储空间：216路摄像头×30天×24小时×60分×60秒×2Mb/s，约134TB。计算存储容量还需要考虑硬盘格式化损失及RAID5和备份盘的容量，因此实际存储规划至少要200TB。endprint

⑶ 显示/控制：将前端系统所采集和传输过来的视频、音频、报警等数据显示出来并做好相应控制。主要设備是：大屏显示系统、矩阵控制系统、视频会议系统、电视墙服务器、巡查管理平台。我校大屏采用P2.0表贴全彩，共3.84×2.24=8.7m2 ，分辨率为250000。网络监控建有一套polycom视频会议系统，可作为考场视频指挥系统，支持上级级联和会议调度。

视频监控管理平台包括音视频管理、前端设备管理、用户权限管理和系统配置管理等，具备实时监控，前端设备局部放大，存储管理、报警联动、用户权限管理、远程控制，以及视频录像查询、回放和备份等功能。视频监控管理平台客户端可对摄像头，报警，录像策略，轮巡计划等进行设置，并可监控考场的实时动态。在用户权限管理方面，可对用户分组，并对不同组的用户可分配不同的管理权限。

1.2 标准化考场网络拓扑图

系统网络采用星形拓扑结构，分为核心层和接入层，核心交换机配置双主控，双电源，接入交换机配置千兆三层可网管交换机。我校标准化考场系统网络拓扑结构如图2所示。

1.3 主要技术参数

标准化考场系统中视频监控相关设备及平台的技术参数如下。

⑴ 摄像机：分辨率为1920×1080P，实时帧率可达30fps，支持H.264、MJpeg编码，支持音频编码，符合Onvif标准、GB28181协议；支持TCP/IP[3]协议。支持红外，云台可控。不低于IP67防尘防水等级。

⑵ 网络存储：可存储网络音视频码流，支持IPSAN和NVR工作模式，支持RAID 1、5、6、10。支持TCP/IP协议。

⑶ 常态化录播软件：支持实时视频上墙，支持解码设备的管理和控制；支持视频存储、检索、回放和下载；平台支持B/S和C/S客户端，支持500个摄像机接入。支持Onvif标准协议接入设备，支持SDK方式集成设备。

2 视频监控技术在标准化考场系统中的扩展功能探讨

2.1 网上巡查系统可应用于日常教学

该功能的实现，需要再配置相关的多媒体教学软件。众所周知，网上巡查系统建设的重点之一就是学校考场监控系统的建设，通过配置相关多媒体教学软件，使系统在满足标准化考场应用的同时又能为学校日常教学所用，使其成为多媒体教学平台。合理、充分的利用了现有资源，并使其发挥更大的用途。

通过配置相关多媒体教学软件，在日常教学过程中，用户可通过远程访问查看教室的实时图像并对教室进行24小时录像。学校领导可随时通过视频录像对相关老师的教学质量和学生的学习情况进行考察和评估。

学校可以使用该系统进行日常教学活动的课件录制、直播以及课堂教学资源的积累，这些资源供学生课后点播温习课堂重点。特别是对示范教学、教学评估、资源点播以及结合日常教学管理的模式进行巡查系统功能的充分扩展，使网上巡查系统在教学模式下就是一个全面的多媒体资源教学系统，系统的利用价值更高。

2.2 教室监控可并入校园安防监控系统

教室视频监控是校园安防监控不可或缺的一部分，需对教室的盗窃及安全事件进行实时监控。为了避免重复建设，实现资源共享，本次建设的巡查监控系统可并入校园安防监控系统。通过统一的校园安防监控平台，可对教室的摄像机进行实时监控，视频和音频经网络传输后存储到存储服务器中，并可对录像文件进行检索、回放和下载备份等。

2.3 舞弊行为智能分析系统

可以在省级巡查中心配置一套舞弊行为智能分析软件，对可疑考场的录像文件进行智能分析，从录像文件视频画面中自动分析发现舞弊现象。这不但能提高监考的准确性、公正性、实时性，而且能大幅度降低工作人员逐个画面进行查找的工作量，节省大量的人力物力财力，给广大考生一个公平无私的考试环境。

智能视频（Intelligent Video）技术源自计算机视觉（Computer Vision）与人工智能（Artificial Intelligent）的研究，通过在不同的场景中设置不同的报警规则，选定所需要跟踪和分析的目标，系统可自动持续跟踪目标并对其分析。一旦目标在特定的场景中出现了违反预定规则的行为，系统将弹出报警提示框并发出报警铃，用户可通过系统报警提示框了解具体的报警事情，经分析后采取相关措施[4]。

智能视频系统最大的优点在于可将众多繁琐的任务交给机器，最大限度的使用机器的智能分析功能，将人从这些枯燥的任务中解脱出来。如“盯屏幕”和快速查找相关录像等任务[4]。因此，该系统可给我们的工作带来极大的便利。

3 结束语

标准化考场系统的实施对维护国家考试的权威性、公平公正和严肃性起到了积极的作用。自标准化考场系统在我校启用以来，学校考风考纪明显提升。视频监控是标准化考场系统中的关键技术，视频监控的整个信息链贯穿标准化考场系统，即：音视频采集、传输、存储、显示和控制。该系统在高校还可扩展至优质课堂、资源点播等日常教学、校园安防监控系统和舞弊行为智能分析等应用，为学校信息化建设提供了良好的平台基础。

参考文献（References）：

[1] 秦道祥.视频监控技术在标准化考点网上巡查系统中的应用[J].

微型机与应用，2014.33（13）：90-92

[2] GB 50348-2004.安全防范工程技术规范[S]，2004.

[3] Liu K， Mu Z C， Wang Z. High performance speech

compression system[J].Journal of University of Science and Technology Beijing： English Edition，2001.3：112-114

[4] 李胜广，谭林，孙健，李莉.基于物联网理念的公安监所智能视

频监控[J].警察技术，2015.3：48-51endprint