第一章 概述
1.1 背景分析

    随着社会的不断发展，人们的生活水平不断提升；与此同时，社会对教育事业的发展也格外关注，公平、公正、真实的人才培养机制是大家共同追求的目标。近年来各类考试违纪、舞弊的现象时有发生，而且越来越技术化和隐蔽化。传统的模拟视频电子监考系统在一定程度上起到了很好的辅助监考作用，但更多的细节现象未被有效监控和记录，而且传统电子监考系统也未系统化和科学化的进行管理，导致其作用没有被充分发挥。如何才能建设一套让人才选拔更加公平、公正；让竞争也更加公平、合理和良性发展的辅助电子监考系统呢？考试现场信息的及时反馈、现场信息采集的准确性、各类信息是否能够科学管理、各级监考部门能否协同监考相互监督等等，都是建设这样一套系统需要解决的难题。

    在传统的网络视频电子监考系统之后，基于百万像素的高清网络视频监控系统逐渐被各行业所认同和接受，大规模的应用案例让高清网络视频监控系统的优越性可以被移植到更多的行业应用当中。作为考场监控来说，前端资源采集的有效性和准确性更多的是要求清晰度的提升，以便可以更清楚的监视到现场的各种细节情况；而百万像素网络摄像机比传统的网络视频图像清晰度提升了几倍，不仅单一摄像机的视场范围更广，而且其清晰度更高。高清网络视频监控系统的IP数字化特性也让及时性体现了出来；各类型的系统管理平台可提供更多的管理模式和功能扩展，承载多级访问、综合管理等功能使得科学管理和协同监考更容易实现。

1.2 需求分析

•实现电子监考，将现场人员监考和后端远程联网电子监考有效结合。
•系统应采用基于百万像素的高清网络摄像机，采用标准H.264编码，可实现低码率下压缩高清视频图像。
•在考场部署高清固定摄像机和动态高清一体化摄像机，配合云台实现固定大范围监控和重点动态监控，前端网络摄像机具备双向音频对讲功能。必要时可进行现场监听。
•实现现场各类信息叠加，包括日期、时间、地点、考场编号、考场科目叠加、现场监考人员叠加等。
•多种存储模式，可实现本地存储、后端集中存储，录像数据可根据关键索引信息进行快速查询。
•考场内高清网络摄像机在平时应可作为常规教学监控，甚至是教学课件录制、远程网络教学等多媒体教学应用。平时还可并入学校安全防范视频监控系统中进行统一管理。在考试时通过权限认证机制可剥离出来单独完成电子监考任务。
•系统应具备严格的权限审核机制，保障电子监考系统的安全性和保密性。
•系统应具备大规模联网功能，可提供多级访问功能，适应不同网络架构。
第二章 系统设计
2.1设计原则

•高可靠性：采用高清百万像素网络摄像机，应用业内成熟的高清整体解决方案，从前端到后端实现高可靠性要求。
•先进性： 系统基于H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百万像素网络摄像机和配套的高清网络视频管理平台。
•经济性：系统建设应始终坚持模块化架构，实现可扩展建设的要求。根据不同时期和具体功能需求进行针对性建设，避免重复投资和盲目建设。
•系统完整性：系统采用整体解决方案，从前端到后端统一部署，遵循系统完整性。
•操作简单实用：引导式操作流程以及模块化的部署模式，全数字化、全网络化的架构方式，可自建局域网传输或者是依托校园网，使得整个系统从前端到后端都变得非常简单，不管是维护还是操作。
•发展性：系统基于网络化、数字化的架构，其本身可提供互动性的二次集成开发，光纤主干网也未系统容量的大规模扩展提供了保障。
•外观效果美观：前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性，根据实用和美观的原则，前端和后端我们都选用了外观工艺和性能稳定都比较好的安防产品。
•安全性和保密性：在系统设计时，我们充分考虑信息资源的共享，同时更要注意信息的保护和隔离，因此HD-VMP针对不同的应用模式和不同的系统架构类型，采取不同的措施，包括用户认证机制、系统安全机制、数据存取的权限控制等。
•易维护性：不管是前端物理设备还是后端软件模块都提供远程操作和维护，通过集中管理终端可对设备进行远程网络升级和配置。

2.2 总体设计

    系统分为考场资源采集、视频传输、后端管理平台组建、多级访问建设等几部分，整个系统采用全网络视频监控架构，考场内都采用高清网络摄像机进行音视频采集，通过摄像机的网络端口直接接入到学校视频传输网络中去，传输到后端进行集中存储和管理。传输主干网采用千兆光纤网，后端通过HD-VMP集中管理平台来完成整个视频监控系统的集中预览、控制、管理、存储以及视频分发等功能。实现考场资源集中管理。总体设计严格遵循用户要求和行业规范，满足用户功能需求，达到考场监考工作的公平、公正、真实的目标。

2.3 考场监控资源采集

    前端监控资源的采集主要是指现场视频、音频等信息的采集。本次设计中，我们选用基于基于标准的H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百万像素网络摄像机。它采用500万像素的逐行扫描图像传感器，摄像机采集压缩后的有效分辨率为最高可达1920*1080，1280*720，预览和回放的图像线数也达到了700-1000TVL广播级图像画质， 而且动态视频为全实时30帧/秒。

    每个考场监视依据范围大小选用摄像机，通常我们配置一台固定枪机配广角高清镜头进行全范围的监视，掌握整个考场的状况；另外配置一台云台高清网络一体化摄像机进行动态巡视监控，通过远程控制摄像机方向和光学变倍，可对考场范围内任意一点事实近距离高清监控。配合云台自动预置位巡航等功能可以远程巡视考场。所有摄像机都通过信息叠加等方式将考场编号、科目名称等重要信息进行叠加。摄像机的音频输入接口可外接高灵敏度的监听器，音频输出可接室内广播设备进行双向音频对讲功能。

2.4 网络传输系统

    本系统设计采用百万像素720P网络摄像机，每台摄像机的码率为2Mbps，每个教室平均2只摄像机，因此传输压力非常小，在校园网资源足够的情况下完全可依托校园网进行传输，如果校园网不可达或者资源不够的情况下也可自行敷设网络传输系统。

2.5 集中监考管理平台设计

    集中监考管理平台用用户目录认证系统、集中管理系统、集中存储系统、集中转发系统以及监控终端等组成。

2.6 高清视频电子监考平台功能

•集中用户验证：所有前端设备、后端软件模块、电子监考人员、远程监考人员、各级领导等用户信息都由用户验证服务系统来管理；权限可统一分配，部署严格的用户分类，可精确到具体考试科目监考人员、监考摄像机的调用、控制权限、录像资料的调阅都需要严格的认证。
•集中管理：电子监考系统中的各类设备资源和后端软件平台资源都能进行集中远程管理和配置，系统运行状态的查询和提示将帮助系统稳定可靠的运行，及时发现并处理相关故障。可对每个监考现场进行信息编辑，并与存储系统匹配，进行归类存储，实现了快速定位查询。通过双向音频对讲能够监听考场状况和实时远程监考指导。对于一些可疑的细节采用一体机进行放大监控并进行抓拍记录。

•多种存储模式：可启用摄像机本地SD卡存储，或者通过后端集中备份存储，可保证考场内实时录像。存储系统可通过集中管理服务器进行统一配置和管理。存储服务器资源的调用严格尊徐集中用户认证机制，杜绝非法访问。

•多级远程联网监考：采用流媒体视频转发服务系统，可将各类资源进行多级联网管理，转发服务系统的多路由多网段网关服务功能可满足不同类型的网络接入，快速有效的让各级用户接入。

•多终端监考模式：可采用监考客户端工作站进行指定远程电子监考，监考人员通过监考客户端进行对应权限的考场监控，并实施抓拍记录、监考信息备注等操作。
第三章 高清网络视频电子监考系统优势

    基于720P，1080P等超百万像素的高清网络数字摄像机的网络视频监考系统的整体优势非常明显，这使得在电子监控领域中的应用变得实实在在，其主要优势如下：

3.1 百万像素的前端视频采集
    基于标准H.264压缩算法和500万图像传感器百万像素网络摄像机可轻松对考场实施高清晰的监视，所带来的视觉效果是传统网络视频监考系统无法比拟的。可对考生、监考人员进行细节动作监控；所见即所得的回放画质也为事后的查证分析提供了强有力的依据。前端摄像机在进行高清视频采集的同时还可通过摄像机本身集成的音视频输入输出、报警输入输出、485控制接口等功能实现音频监听和报警探测器联动、控制等扩展功能。

3.2 基于H.264的低码流传输和存储优势
    目前很多用户甚至包括很多视频监控行业的人士都觉得高清视频监控附加的是高码流的传输压力和存储压力，但我们所采用的720P高清网络摄像机是基于标准的H.264 Main Profile @ Level 4.1算法，在完成720P百万像素全实时成像的时候只需要1.5-2Mbps的低码流，1080P也只需要4Mbps的码流，这对于学校电子监考等大型系统来说，在网络传输上已经非常成熟。因为在传统网络监控系统来说也是需要这样2Mpbs的码流才能满足FULL-D1的视频效果。同样存储压力也并没有因为前端是高清摄像机而提升，因此我们实现了高清视频监控系统的低码流传输和存储实用性的革命性突破，将高清视频监控系统推向了大规模的实际应用。

3.3 系统构架灵活
    高清网络摄像机具备强大的网络功能和功能接口，省去了传统网络视频监控系统的复杂结构，比如不需要单独的视频编码器或者是DVR这些设备，摄像机本身就可利用已有的校园局域网、光纤专网、教育网、互联网，将前端的音视频、控制、报警信号直接通过摄像机的网络接口传输上级监考中心。同时在系统建设时可分步、分级逐步实施，不会影响其他区域，可适应不同类型考场环境和特殊功能需求。

3.4 系统管理功能强大
    配合高清网络数字摄像机我公司推出配套的高清网络视频监控管理平台，可根据考场电子监考相关功能需求进行定制开发，配套实施具有电子监控系统功能特点的管理平台，与现场人员监考有机结合起来，辅助完成监考工作的需求。

3.5 工程施工方便 
    采用全网络，全数字化架构，前端高清网络数字摄像机只需要考虑网络接入就可以了，不需要在为视频线、控制线等繁杂的工序头疼，减少了故障节点。而且减少了干扰的可能性，强大的网络功能更方便设备安装、调试，使整个系统的可靠性和稳定性大为提高。主干光纤网的建设在系统更新换代时还可以重复使用，具有更长的使用有效期。

3.6 应用前景
    高清视频电子监考解决方案的实施将极大的改善目前传统电子监控应用现状，除去在清晰度上有本质提升外，其全新的网络化、数字化的架构更为电子监考系统的灵活扩展和系统升级提供了保障。高清固定摄像机、高清一体机、高清智能球机、多功能管理平台的不断涌现，为更多联网电子监考应用模式提供了解决依据，高清网络视频监控系统为实现考场监考工作的透明、公正、公平等目标提供了强有力的辅助手段。